Prinzip des Überspannungsschutzes für Schaltnetzteile
Überspannungsschutzgerät (SPD), auch als Überspannungsschutz bekannt, ist ein nichtlineares Schutzgerät, das zur Begrenzung transienter Überspannung und zur Führung von Entladungsstoßströmen in stromführenden Systemen verwendet wird und zum Schutz von Elektrogeräten mit niedrigen Spannungspegeln oder elektronischen Systemen verwendet wird geschützt vor Blitzeinschlägen und elektromagnetischen Blitzimpulsen oder Betriebsüberspannungsschäden. In den letzten Jahren haben sich elektronische Informationssysteme (wie Fernsehen, Telefon, Kommunikation, Computernetzwerk usw.) rasant entwickelt, und eine große Anzahl elektronischer Informationsgeräte ist entstanden und populär geworden. Solche Systeme und Geräte sind oft teuer und wichtig, und ihre Betriebsspannung und Spannungsfestigkeit sind sehr niedrig, sodass sie extrem anfällig für elektromagnetische Blitzimpulse sind. Daher ist SPD zum Spannungsschutz erforderlich.
Aufgrund der unterschiedlichen Standards verschiedener Länder sind die Produktspezifikationen nicht einheitlich, und auch die Parameteridentifizierung hat einen eigenen Schwerpunkt, der anderen elektrischen Produktspezifikationen weit unterlegen ist, was große Unannehmlichkeiten bei Design und Auswahl mit sich bringt. Im technischen Design können gängige Marken je nach Herkunftsort in inländische Produkte, europäische Produkte und amerikanische Produkte unterteilt werden. Die Parametereinstellungen inländischer Produkte sind chaotisch, mit unterschiedlichen Spezifikationen und hohem Restdruck. Einige der Modelleinstellungen standardisierter Produkte imitieren europäische Produkte, andere folgen den nationalen Kalibrierungsparametern. Die meisten Produkte sind mit In und Imax gekennzeichnet. Da inländische Produkte relativ geringe Anforderungen an den Einsatzort, niedrige Gebäudequalitäten und Spannungsfestigkeitswerte großer Geräte stellen, können einige Parameteranforderungen entsprechend gelockert werden.
Europäische Produkte kennzeichnen im Allgemeinen den maximalen Entladestrom, und das Produktmodell wird auch entsprechend diesem Parameter eingestellt. Zum Beispiel XXX65 und XXX40 einer bekannten europäischen Marke, die Werte 65 und 40 sind Imax. Die chinesische Norm schreibt jedoch eindeutig vor, dass der Nennentladestrom In für die Typauswahl verwendet werden sollte, was derzeit im technischen Design eine peinliche Situation darstellt. Nach Prüfung der Produktinformationen überschreitet der In-Wert von XX65 nicht 20 kA und der In-Wert von XX40 überschreitet nicht 15 kA. Gemäß dem empfohlenen Wert von GB50343 können diese beiden Produkte nur für den Schutz des Geräteterminals auf der dritten Ebene verwendet werden, im tatsächlichen Design werden sie jedoch auf der ersten und zweiten Ebene installiert, was offensichtlich nicht mit den Auswahlparametern übereinstimmt der nationalen Norm und der Restspannung. Höhere, gewöhnliche Modelle überschreiten im Allgemeinen 1200 V. Wenn die Verkabelungsumgebung nicht gut ist, kann es leicht passieren, dass der Spannungsfestigkeitswert des Geräts überschritten wird. Im Allgemeinen ist der Uc-Wert europäischer Produkte gering und die Netzspannung ist opportunistisch ausgeprägt, sodass es bei der Auswahl eines Modells leicht zu Irrtümern kommt.
Wie SPDs funktionieren
Der Überspannungsschutz ist für den Schutz von 220/380-V-Niederspannungsnetzteilen geeignet. Es handelt sich um eine nichtlineare Komponente. Gemäß der IEC-Norm ist der Überspannungsschutz ein Gerät, das hauptsächlich Überspannung und Überstrom der leitungsgebundenen Leitung unterdrückt. Der Überspannungsschutz übernimmt eine Schutzfunktion. Die Grundvoraussetzung besteht darin, dass es dem voraussichtlich durchfließenden Blitzstrom standhalten muss und durch die maximale Klemmspannung des Überspannungsstoßes den kontinuierlichen Netzfrequenzfluss, der nach dem Durchfließen des Blitzstroms erzeugt wird, wirksam löschen und den Blitzstrom verhindern kann Überspannung in die Stromleitung und Signalübertragungsleitung gelangen. Die Überspannung wird auf den Spannungsbereich begrenzt, dem das Gerät oder System standhalten kann, oder der starke Blitzstrom wird zur Erde abgeleitet, um das geschützte Gerät oder System vor Schäden durch Stöße zu schützen.
Art und Aufbau von Überspannungsschutzgeräten variieren je nach Verwendungszweck, es ist jedoch mindestens ein nichtlineares Spannungsbegrenzungselement enthalten. Zu den häufig verwendeten Überspannungsschutzgeräten gehören MOV (Metalloxid-Varistor) und Gasentladungsröhren. Überspannungen enthalten viel Energie und können nicht gestoppt werden. Aus diesem Grund besteht die Strategie zum Schutz empfindlicher elektrischer Geräte vor Schäden durch Überspannung darin, die Überspannung vom Gerät weg und in den Boden abzuleiten.
Der Überspannungsschutz MOV besteht aus drei Teilen: Die Mitte besteht aus einem Metalloxidmaterial und zwei Halbleiter sind mit der Stromversorgung und der Erde verbunden. Wenn ein Spannungsstoß auftritt, reagiert der MOV sofort und die Reaktionszeit beträgt 1 bis 3 Nanosekunden. Das „V“ im MOV ist ein Rheostat. Im Moment des Ansprechens sinkt der Widerstand des MOV vom Maximalwert auf nahezu Null Ohm und der Überstrom fließt über den MOV in die Erde. Die geschützten elektrischen Geräte arbeiten weiterhin unter normaler Betriebsspannung. Seine Halbleiterelemente haben die Eigenschaft, ihren Widerstand bei Spannungsänderungen zu ändern. Wenn die Spannung einen bestimmten Wert unterschreitet, entsteht durch die Bewegung der Elektronen im Halbleiter ein hoher Widerstand. Wenn umgekehrt die Spannung diesen bestimmten Wert überschreitet, ändert sich die Bewegung der Elektronen und der Widerstand des Halbleiters sinkt auf nahezu Null Ohm. Die Spannung ist normal und der Überspannungsschutz MOV ist im Leerlauf, was keine Auswirkungen auf die Stromleitung hat.
Indikatoren für die Vor- und Nachteile des Überspannungsschutz-MOV: (1) Klemmspannung: Gibt den Spannungswert an, der dazu führt, dass der MOV eine Verbindung zur Erde herstellt. Je niedriger die Klemmspannung, desto besser ist die Schutzleistung. (2) Energieaufnahme-/-ableitungskapazität: Dieser Nennwert gibt an, wie viel Energie der Überspannungsschutz absorbieren kann, bevor er durchbrennt, und zwar in Joule. Je höher der Wert, desto besser ist die Schutzleistung. (3) Reaktionszeit: Überspannungsschutzgeräte schalten sich nicht sofort ab, sondern reagieren mit einer leichten Verzögerung auf die Überspannung.
Ein weiteres übliches Überspannungsschutzgerät ist eine Gasentladungsröhre. Diese Gasentladungsröhren haben die gleiche Funktion wie MOVs: Sie leiten überschüssigen Strom von der Spannung zur Erde, indem sie ein Inertgas als Leiter zwischen den beiden Drähten verwenden. Wenn die Spannung in einem bestimmten Bereich liegt, bestimmt die Zusammensetzung des Gases, dass es ein schlechter Leiter ist. Wenn die Spannung über diesen Bereich hinaus ansteigt, ist der Strom stark genug, um das Gas zu ionisieren, wodurch die Gasentladungsröhre ein sehr guter Leiter wird. Es leitet Strom zur Erde, bis die Spannung wieder auf normale Werte zurückkehrt, und wird dann wieder zu einem schlechten Leiter.
(1) Stromleitungs-SPD
Da die Energie von Blitzeinschlägen sehr groß ist, ist es notwendig, die Energie von Blitzeinschlägen Schritt für Schritt durch die Methode der hierarchischen Entladung an den Boden abzugeben. Installieren Sie in der direkten Blitzschutzzone (LPZ0A) oder am Übergang der direkten Blitzschutzzone (LPZ0B) und der ersten Schutzzone (LPZ1) einen Überspannungsschutz bzw Ein spannungsbegrenzender Überspannungsschutz, der als erster den Klassifizierungstest der Klasse I bestanden hat. Die erste Schutzstufe besteht darin, den direkten Blitzstrom abzuleiten. Wenn die Stromübertragungsleitung direkt vom Blitz getroffen wird, wird die enorme übertragene Energie abgeleitet. Installieren Sie an der Verbindungsstelle jedes Abschnitts (einschließlich LPZ1-Bereich) nach der ersten Schutzzone einen spannungsbegrenzenden Überspannungsschutz als zweite, dritte oder höhere Schutzebene. Der Schutz der zweiten Stufe ist ein Schutzgerät für die Restspannung des Schutzes der vorherigen Stufe und den induzierten Blitzeinschlag in der Umgebung. Wenn in der vorderen Ebene eine große Absorption der Blitzenergie auftritt, gibt es immer noch einen Teil, der für die Ausrüstung oder den Schutz der dritten Ebene recht groß ist. Die Energie wird übertragen und muss vom Protektor der zweiten Ebene weiter absorbiert werden. Gleichzeitig induziert die Übertragungsleitung, die durch das Blitzschutzgerät der ersten Ebene verläuft, auch elektromagnetische Blitzimpulsstrahlung. Wenn die Leitung lang genug ist, wird die Energie des induzierten Blitzes groß genug, sodass ein Schutz der zweiten Ebene erforderlich ist, um die Blitzenergie weiter abzuleiten. Der Schutz der dritten Ebene schützt die verbleibende Blitzenergie, die durch den Schutz der zweiten Ebene fließt. Wenn der zweistufige Blitzschutz je nach Spannungsfestigkeit des geschützten Geräts die Spannung auf einen Wert unter dem Spannungsniveau des Geräts begrenzen kann, sind nur zwei Schutzstufen erforderlich. Wenn die Spannungsfestigkeit des Geräts niedrig ist, vier Schutzstufen oder sogar mehr Schutzstufen.
Signalleitung SPD
Mit der breiten Anwendung von Informationssystemen, aufgrund der großen Anzahl von Netzwerkleitungen und der niedrigen Spannungsfestigkeit elektronischer Geräte, werden Blitzeinschläge für Informationssysteme immer schädlicher. Die Schädigung des Informationssystems durch Blitze wird hauptsächlich durch den elektromagnetischen Blitzimpuls verursacht, einschließlich der entlang der Leitung geleiteten Blitzüberspannungswelle, des durch den Blitzstrom auf dem Erdungskabel erzeugten Hochpotential-Gegenangriffs, der elektrostatischen Induktion und der elektromagnetischen Induktion des Blitzes elektromagnetisches Feld. Zu den Schutzmaßnahmen gegen elektromagnetische Impulse gehören Abfangen, Überbrücken, Potenzialausgleich, Abschirmung, Erdung und sinnvolle Verdrahtung. Die Installation von SPD auf der Signalleitung ist eine wichtige Maßnahme für das Informationssystem, um elektromagnetische Impulse zu verhindern. Es kann gleichzeitig die Rolle des Abfangens, Rangierens und Potenzialausgleichs übernehmen. Die Signalleitung SPD sollte an den Signalanschluss des geschützten Geräts angeschlossen werden. Sein Ausgangsanschluss ist mit dem Port des geschützten Geräts verbunden, der in serielle Verbindung und parallele Verbindung unterteilt werden kann, und wird im Allgemeinen in Reihe auf der Signalleitung installiert. Daher sollte bei der Auswahl eines Signal-SPD ein SPD mit geringerer Einfügungsdämpfung ausgewählt werden.
