Apa yang berlaku di dalam pembanteras lonjakan semasa sambaran petir

Apakah yang Berlaku Dalam Peranti Perlindungan Lonjakan Semasa Sambaran Petir?

Semasa sambaran petir, peranti perlindungan lonjakan (SPDs) memainkan peranan penting dalam melindungi peralatan elektrik daripada tegangan sementara yang berlebihan (i.e., lonjakan). Berikut adalah proses dan mekanisme utama yang berlaku di dalam SPD semasa kejadian tersebut:

1. Pengesanan dan Tindak Balas Lonjakan

Apabila lonjakan yang disebabkan oleh sambaran petir memasuki sistem kuasa, peranti perlindungan lonjakan dengan cepat mengesan tegangan abnormal ini. Biasanya, SPDs mempunyai voltan ambang yang ditetapkan; apabila voltan yang dikesan melebihi ambang ini, pelindung akan mengaktifkan mekanisme perlindungannya.

2. Penyerapan dan Penyebaran Tenaga

SPDs menyerap dan menyebarkan tenaga lonjakan untuk mencegahnya mencapai peralatan elektrik yang terhubung. Mekanisme penyerapan dan penyebaran yang biasa termasuk:

a. Varistor Oksida Logam (MOVs)

• Prinsip Kerja: MOVs adalah bahan resistif bukan linear yang tahanannya berubah dengan voltan yang dikenakan. Di bawah voltan operasi normal, MOVs menunjukkan tahanan yang tinggi; apabila voltan melebihi ambang tertentu, tahanannya turun dengan tiba-tiba, membolehkan arus laluan.

• Penyebaran Tenaga: MOVs menukar tenaga elektrik berlebihan menjadi haba dan menyebarkannya. Walaupun MOVs mempunyai ciri pemulihan sendiri dan boleh terus berfungsi selepas beberapa lonjakan kecil, ia mungkin gagal selepas lonjakan besar atau sering.

b. Tabung Pembebasan Gas (GDTs)

• Prinsip Kerja: GDTs adalah tabung tertutup yang diisi dengan gas inert. Apabila voltan di antara kedua-dua hujungnya melebihi nilai tertentu, gas di dalamnya ionized, mencipta laluan konduktif untuk arus.

• Penyebaran Tenaga: GDTs menyebarkan tenaga lonjakan melalui plasma yang dicipta oleh ionisasi gas dan secara automatik memadamkan plasma apabila voltan kembali normal, memulihkan pengasingan.

c. Diodes Penindasan Voltan Sementara (TVS)

• Prinsip Kerja: Diodes TVS kekal dalam keadaan tahanan tinggi di bawah voltan operasi normal. Apabila voltan melebihi voltan pemecahan mereka, diode dengan cepat beralih ke keadaan tahanan rendah, membolehkan arus mengalir.

• Penyebaran Tenaga: Diodes TVS menyebarkan tenaga lonjakan melalui kesan longsor dalam juntian PN dalaman mereka dan sesuai untuk lonjakan kecil yang bergerak pantas.

3. Penyaluran Tenaga dan Penyambungan ke Tanah

SPDs tidak hanya menyerap tenaga lonjakan tetapi juga menyalurkannya ke jalur tanah untuk lebih mengurangkan impak pada peralatan. Mekanisme spesifik termasuk:

• Litar Penyaluran: SPDs direka dengan litar penyaluran khusus untuk membimbing tegangan berlebihan ke jalur tanah, mencegahnya memasuki peranti beban secara langsung.

• Sistem Penyambungan ke Tanah: Sistem penyambungan ke tanah yang baik adalah kunci untuk memastikan operasi SPD yang efektif. Sistem penyambungan ke tanah harus memberikan laluan rendah impedans untuk menghilangkan tenaga lonjakan ke bumi dengan cepat.

4. Pemulihan Selepas Lonjakan

Selepas kejadian lonjakan, SPD perlu kembali ke keadaan operasi normal. Jenis pelindung yang berbeza mempunyai mekanisme pemulihan yang berbeza:

• MOVs: Jika lonjakan tidak menyebabkan kerosakan kekal pada MOV, ia akan secara automatik kembali ke keadaan tahanan tinggi apabila voltan normal.

• GDTs: Apabila voltan kembali normal, plasma di dalam GDT secara automatik padam, memulihkan keadaan pengasingan.

• Diodes TVS: Selepas voltan normal, diodes TVS juga secara automatik kembali ke keadaan tahanan tinggi.

5. Mod Kesalahan dan Perlindungan

Walaupun SPDs direka untuk menangani lonjakan, mereka masih boleh gagal dalam keadaan ekstrem. Untuk memastikan keselamatan, banyak SPDs termasuk ciri tambahan:

• Peranti Putus Sambung Termal: Apabila MOV atau komponen lain panas berlebihan dan gagal, peranti putus sambung termal akan memutuskan litar untuk mencegah kebakaran dan bahaya lain.

• Cahaya Indikator/Alarms: Beberapa SPDs dilengkapi dengan cahaya indikator atau alaram untuk memberitahu pengguna jika pelindung masih berfungsi dengan betul.

Kesimpulan

Semasa sambaran petir, peranti perlindungan lonjakan melindungi peralatan elektrik melalui langkah-langkah berikut:

• Pengesanan Lonjakan: Mengenal pasti situasi di mana voltan melebihi julat normal.

• Penyerapan dan Penyebaran Tenaga: Menggunakan komponen seperti MOVs, GDTs, dan diodes TVS untuk menukar tenaga lonjakan menjadi haba atau bentuk tenaga lain.

• Penyaluran ke Jalur Tanah: Mengarahkan tegangan berlebihan ke jalur tanah untuk mengurangkan impak pada peralatan.

• Kembali ke Keadaan Normal: Selepas lonjakan, pelindung kembali ke keadaan operasi normal.

• Perlindungan Kesalahan: Memberikan langkah-langkah keselamatan tambahan dalam keadaan ekstrem untuk mencegah kerosakan lanjut.