Zasada ochrony przeciwprzepięciowej zasilacza impulsowego
Urządzenie przeciwprzepięciowe (SPD), znane również jako zabezpieczenie przeciwprzepięciowe, to nieliniowe urządzenie ochronne stosowane w systemach pod napięciem w celu ograniczenia przejściowych przepięć i prowadzenia prądu udarowego wyładowania. Służy do ochrony systemów elektrycznych lub elektronicznych o niskim poziomie wytrzymywania napięcia przed uderzeniami pioruna, impulsami elektromagnetycznymi lub uszkodzeniami spowodowanymi przepięciami operacyjnymi. W ostatnich latach elektroniczne systemy informacyjne (takie jak telewizja, telefon, komunikacja, sieci komputerowe itp.) szybko się rozwinęły, a także pojawiła się i spopularyzowała dużą liczbę elektronicznych urządzeń informacyjnych. Tego typu systemy i sprzęt są często drogie i ważne, charakteryzują się niskim napięciem roboczym i niskim poziomem napięcia wytrzymywanego, co czyni je bardzo podatnymi na wyładowania atmosferyczne. Dlatego też do ochrony przeciwprzepięciowej należy stosować SPD.
Zasada działania SPD
Ochronnik przeciwprzepięciowy nadaje się do ochrony zasilania niskiego napięcia 220/380 V i jest elementem nieliniowym. Zgodnie z normami IEC zabezpieczenie przeciwprzepięciowe jest urządzeniem służącym głównie do tłumienia przepięć i przetężeń linii przesyłowej. Podstawowym wymaganiem, aby urządzenie przeciwprzepięciowe spełniało funkcję ochronną, jest wytrzymanie oczekiwanego prądu piorunowego i skuteczne wygaszenie prądu ciągłego o częstotliwości sieciowej, powstającego po przepływie pioruna przez maksymalne napięcie ograniczające udar. Ogranicza chwilowe przepięcie dochodzące do linii elektroenergetycznej lub linii przesyłowej sygnału do zakresu napięcia, jaki może wytrzymać sprzęt lub system, lub wyładowuje silny prąd piorunowy do ziemi, aby chronić chroniony sprzęt lub system przed uszkodzeniami spowodowanymi uderzeniami.
Rodzaje i konstrukcje ograniczników przepięć różnią się w zależności od ich różnych zastosowań, ale zawierają co najmniej jeden nieliniowy element ograniczający napięcie. Powszechnie stosowane zabezpieczenia przeciwprzepięciowe obejmują MOV (Varystory MetalOxide) i lampy wyładowcze. Przepięcia elektryczne zawierają potężną energię i nie można ich zatrzymać. Z tego powodu strategią ochrony wrażliwego sprzętu elektrycznego przed uszkodzeniami związanymi z przepięciami jest odwrócenie przepięcia od sprzętu, a następnie jego spuszczenie do ziemi.
Ochronnik przeciwprzepięciowy MOV składa się z trzech części: środkowej części z tlenku metalu, połączonej dwoma półprzewodnikami z zasilaczem i przewodem uziemiającym. W przypadku wystąpienia przepięcia MOV natychmiast reaguje z czasem reakcji wynoszącym 1-3 nanosekund. „V” w MOV to reostat. W momencie zadziałania rezystancja MOV spada od wartości maksymalnej do prawie zera omów, a przez MOV przepływa do ziemi nadmiar prądu. Chroniony sprzęt elektryczny nadal działa przy normalnym napięciu roboczym. Jego elementy półprzewodnikowe mają właściwość zmiany rezystancji wraz ze zmianami napięcia. Kiedy napięcie spadnie poniżej określonej wartości, ruch elektronów w półprzewodniku generuje duży opór. I odwrotnie, gdy napięcie przekroczy tę określoną wartość, ruch elektronów ulegnie zmianie, a rezystancja półprzewodnika spadnie do prawie zera omów. Napięcie jest normalne, a zabezpieczenie przeciwprzepięciowe MOV jest z boku bezczynne, bez wpływu na linię energetyczną.
Wskaźniki zalet i wad urządzeń przeciwprzepięciowych (MOV):
(1) Napięcie zaciskania: reprezentuje wartość napięcia, która spowoduje podłączenie MOV do przewodu uziemiającego. Im niższe napięcie zaciskania, tym lepsza skuteczność ochrony.
(2) Zdolność pochłaniania/rozpraszania energii: Ta wartość nominalna określa, w dżulach, ile energii może pochłonąć zabezpieczenie przeciwprzepięciowe przed spaleniem. Im wyższa wartość, tym lepsza skuteczność ochrony.
(3) Czas reakcji: Ochronniki przeciwprzepięciowe nie odłączają się natychmiast i występuje niewielkie opóźnienie w ich reakcji na przepięcia.
Innym powszechnym urządzeniem chroniącym przed przepięciami jest rura wyładowcza. Te lampy wyładowcze pełnią tę samą funkcję co MOV, przenosząc nadmiar prądu z przewodu pod napięciem do przewodu uziemiającego i osiągając tę funkcję poprzez wykorzystanie gazu obojętnego jako przewodnika pomiędzy dwoma przewodami. Kiedy napięcie mieści się w określonym zakresie, skład gazu wskazuje, że jest on złym przewodnikiem. Jeśli napięcie wzrośnie i przekroczy ten zakres, siła prądu będzie wystarczająca do zjonizowania gazu, dzięki czemu rura wyładowcza będzie bardzo dobrym przewodnikiem. Będzie przewodził prąd do przewodu uziemiającego, aż napięcie powróci do normalnego poziomu, a następnie stanie się uszkodzonym przewodnikiem.
