Kaj se dogaja znotraj zaščitnega preklopnika med negativnim udarcem?

Kaj se dogaja znotraj naprave za zaščito pred prekinitvami ob udaru brelca?

Ob udaru brelca igrajo naprave za zaščito pred prekinitvami (SPD) ključno vlogo pri zaščiti električne opreme pred prehodnimi previsokimi napetostmi (tj. prekinitvami). Spodaj so glavni postopki in mehanizmi, ki se dogajajo znotraj SPD-ja med takšnimi dogodki:

1. Detekcija in odziv na prekinitve

Ko prekinitva, povzročena z udarcem brelca, vstopi v električni sistem, naprava za zaščito pred prekinitvami hitro zazna to neobičajno napetost. Tipično imajo SPD-ji določeno pragovno napetost; ko zaznana napetost preseže ta prag, aktivira zaščitnik svoj mehanizem za zaščito.

2. Absorpcija in disipacija energije

SPD-ji absorpirajo in disipirajo energijo prekinitve, da bi preprečili, da bi dosegla povezano električno opremo. Pogosti mehanizmi absorpcije in disipacije vključujejo:

a. Oksidni varistorji (MOVs)

• Načelo delovanja: MOV-ji so nelinearni uporniki, katerih upornost se spreminja s podano napetostjo. Pri normalnih delovnih napetostih MOV-ji kažejo visoko upornost; ko napetost preseže določen prag, njihova upornost hitro pada, kar omogoča tok struje skozi.

• Disipacija energije: MOV-ji pretvarjajo prekomerno električno energijo v toploto in jo disipirajo. Čeprav imajo MOV-ji lastnosti samovzkrijanja in lahko nadaljujejo z delom po več manjših prekinitvah, lahko odpovedajo po velikih ali pogostih prekinitvah.

b. Plinske izpustne cevi (GDT-ji)

• Načelo delovanja: GDT-ji so zaprti cevi, napolnjeni s plinom. Ko napetost med dvema kraji preseže določeno vrednost, se plin znotraj ionizira, kar ustvari prevodni tok struje.

• Disipacija energije: GDT-ji disipirajo energijo prekinitve skozi plazmo, ustvarjeno s plinsko ionizacijo, in avtomatsko ugasnejo plazmo, ko se napetost vrne na normalno, čeprav se obnovi izolacija.

c. Diodi za zadrževanje prehodnih napetosti (TVS diode)

• Načelo delovanja: TVS diode ostanejo v stanju visoke upornosti pri normalnih delovnih napetostih. Ko napetost preseže njihovo razpadno napetost, dioda hitro preide v stanje nizke upornosti, kar omogoča tok struje.

• Disipacija energije: TVS diode disipirajo energijo prekinitve skozi lavinski učinek znotraj njihovih notranjih PN prehodov in so primerni za hitre odzive na majhne prekinitve.

3. Preusmerjanje in zazemljanje energije

SPD-ji ne le absorpirajo energijo prekinitve, ampak tudi preusmerijo del te energije na zazemljitvene linije, da bi še bolj zmanjšali vpliv na opremo. Specifični mehanizmi vključujejo:

• Preusmerjevalne vezave: SPD-ji so oblikovani z posebnimi preusmerjevalnimi vezavami, da usmerijo previsoko napetost na zazemljitveno linijo, preprečevajo, da bi neposredno vstopila v napeljane naprave.

• Zazemljitveni sistem: Dobro zazemljeni sistem je ključen za zagotavljanje učinkovitega delovanja SPD-ja. Zazemljitveni sistem mora zagotoviti pot nizke impedancije, da hitro disipira energijo prekinitve v zemljo.

4. Obnavljanje po prekinitvi

Po dogodku prekinitve se mora SPD vrniti v svoje normalno delovno stanje. Različni tipi zaščitnikov imajo različne mehanizme za obnavljanje:

• MOVs: Če prekinitva ne povzroči trajne škode MOV-ju, se bo avtomatsko vrnil v stanje visoke upornosti, ko se napetost normalizira.

• GDT-ji: Ko se napetost vrne na normalno, se plazma znotraj GDT-ja avtomatsko ugasne, obnovljena pa je stanje izolacije.

• TVS diode: Po normalizaciji napetosti se TVS diode tudi avtomatsko vrnijo v stanje visoke upornosti.

5. Načini odpovedi in zaščita

Čeprav so SPD-ji oblikovani za obvladovanje prekinitv, lahko v ekstremnih primerih še vedno odpovedajo. Za zagotavljanje varnosti mnogi SPD-ji vključujejo dodatne značilnosti:

• Toplotni odvozniki: Ko se MOV ali drug komponent pregreje in odpove, toplotni odvoznik prekine vezavo, da prepreči požare in druge nevarnosti.

• Indikatorska svetila/alarmski sistemi: Nekateri SPD-ji so opremljeni s svetili ali alarmi, ki uporabnikom obvestijo, če zaščitnik še deluje pravilno.

Zaključek

Ob udaru brelca zaščitne naprave za prekinitve zaščitijo električno opremo preko naslednjih korakov:

• Detekcija prekinitve: Prepoznava situacij, kjer preseže napetost normalne obsege.

• Absorpcija in disipacija energije: Uporaba komponent, kot so MOV-ji, GDT-ji in TVS diode, za pretvorbo energije prekinitve v toploto ali druge oblike energije.

• Preusmerjanje na zazemljitvene linije: Usmerjanje previsoke napetosti na zazemljitvene linije, da se zmanjša vpliv na opremo.

• Vrnitev v normalno stanje: Po prekinitvi se zaščitnik vrne v svoje normalno delovno stanje.

• Zaščita pred napakami: Priskrbitev dodatnih varnostnih ukrepov v ekstremnih primerih, da se prepreči dodatna poškodovanja.