Как работают устройства защиты от перенапряжений (УЗИП)?

Как работают устройства защиты от перенапряжений (УЗИП)?

Подробности

Устройство защиты от перенапряжений

Устройство защиты от перенапряжений (УЗИП) предназначено для защиты электрических систем и оборудования от скачков напряжения путем ограничения переходных напряжений и отклонения импульсных токов.

Скачки напряжений могут возникать внешне, наиболее интенсивно от молнии или из-за переключения электрических нагрузок. Источники внутренних скачков, на которые приходится 65% всех переходных процессов, могут включать в себя включение и выключение нагрузок, работу реле и / или выключателей, системы отопления, двигатели и офисное оборудование.

Без соответствующего УЗИП переходные процессы могут повредить электронное оборудование и привести к дорогостоящим простоям. Важность этих устройств в электрической защите неоспорима, но как эти устройства на самом деле работают? Какие компоненты и факторы играют центральную роль в их работе?


Как работает УЗИП?

В самом основном смысле, когда в защищаемой цепи возникает переходное напряжение, УЗИП ограничивает переходное напряжение и отводит ток обратно к его источнику или земле.

Для работы должен быть хотя бы один нелинейный компонент УЗП, который при различных условиях переходит из состояния с высоким и низким сопротивлением.

При нормальном рабочем напряжении УЗИП находятся в состоянии высокого импеданса и не влияют на систему. Когда в цепи возникает переходное напряжение, УЗИП переходит в состояние проводимости (или низкого импеданса) и отводит импульсный ток обратно в его источник или землю. Это ограничивает или отсекает напряжение до более безопасного уровня. После отклонения переходного процесса УЗИП автоматически возвращается в состояние с высоким импедансом.


Категории или типы УЗИП

Двумя основными типами УЗИП являются компоненты ограничения напряжения и компоненты переключения напряжения. Компоненты, ограничивающие напряжение, меняют сопротивление по мере роста напряжения, что приводит к ограничению переходного напряжения. Компоненты переключения напряжения «включаются» после превышения порогового напряжения и сразу падают до низкого импеданса. Большинство систем сегодня объединяют оба типа компонентов вместе, чтобы объединить сильные стороны и ограничить слабые стороны каждой отдельной детали.

Примерами компонентов, ограничивающих напряжение, являются металлооксидные варисторы и диоды подавления переходного напряжения. Компоненты переключения напряжения включают газоразрядные трубки и разрядники.

 

Как сравнивать категории УЗИП

Компоненты перенапряжения можно сравнить по их действию в соответствии со следующими факторами.

Время отклика

Время отклика данного компонента просто означает, насколько быстро компонент реагирует, когда превышен порог помпажа. Компоненты, ограничивающие напряжение, в частности, диоды, имеют более быстрое время отклика, чем компоненты, переключающие напряжение (например, искровые разрядники и газоразрядные трубки).

Последующий ток

Этот случай ограничен устройствами переключения напряжения. Последующий ток возникает, когда устройство защиты от перенапряжений не может «выключиться» (т.е. вернуться в состояние с высоким импедансом) после переходного процесса из-за низкого падения напряжения на компоненте. Это позволяет току продолжать течь через устройство во время нормальной работы.

Это явление не так важно в системах переменного тока, так как пересечение нуля позволяет компоненту отключаться и возвращаться в состояние высокого импеданса. Однако система постоянного тока, использующая устройства переключения напряжения, требует дальнейшего рассмотрения.

Сквозное напряжение

Сквозное напряжение - это величина напряжения, которое компонент позволяет достичь подключенному оборудованию. Для пропускаемого напряжения диоды лучше всего ограничивают напряжение и поддерживают его наименьшим, но это преимущество ограничено, поскольку диоды не так эффективны при работе с большими импульсными токами.

Обратите внимание, что большинство продуктов УЗИП, представленных сегодня на рынке, представляют собой гибридные конструкции, которые представляют собой комбинацию нескольких компонентов перенапряжения. Эти продукты уравновешивают плюсы и минусы каждого отдельного компонента, обеспечивая сбалансированную защиту оборудования от различных типов скачков напряжения.

 

Характеристики производительности устройства защиты от импульсных перенапряжений

Знание отдельных компонентов перенапряжения полезно понять, но то, что определяет стандарты для УЗИП, - это аспекты производительности или функции для каждого устройства.

После определения системы распределения питания, к которой должен быть подключен SPD, следует сравнить различные доступные устройства по следующим параметрам:

1. Максимальное постоянное рабочее напряжение (МПРН). МПРН - это максимальное напряжение, которое устройство может выдержать и продолжать нормально работать. Как правило, МПРН должен быть как минимум на 25% выше номинального напряжения питания, но определяется соответствующими стандартами. Например, устройства УЗИП 2 класса, предназначенные для устройств с номинальным напряжением 220 В, имеют МПРН 275, а для систем с 380-вольтным напряжением МПРН УЗИП - 475.

2. Уровень защиты по напряжению (УЗП). Степень защиты по напряжению и уровень защиты по напряжению представляют собой номиналы, определенные UL и IEC, соответственно, которые относятся к сквозному напряжению устройства. Это включает в себя тест, который применяет комбинированный сигнал 6 кВ / 3 кА к устройству и измеряет пропущенное напряжение, определяя уровень защиты по напряжению (УЗП).

3. Номинальный ток разряда (In). Определяется как пиковое значение тока, который может быть проведен через УЗИП с формой волны 8/20 мкс, где УЗИП все еще функционирует после 15 примененных скачков. Производители должны выбирать номинальный ток разряда из предварительно определенного списка (3 кА, 5 кА, 10 кА или 20 кА) для этого теста.

4. Индикация статуса. Индикатор состояния, которым может быть механический индикатор, светодиод или дистанционная сигнализация, представляет собой простой индикатор ВКЛ / ВЫКЛ.

5. Импульсный ток или максимальный импульсный рейтинг. Производители часто указывают эти значения в качестве показателя либо выносливости устройства, в течение срока службы, либо единовременного максимального импульсного тока, который может выдержать устройство. Хотя эти рейтинги появляются на многих сайтах производителей и в таблицах данных, UL или IEEE не определяют эти рейтинги. Это позволяет каждому производителю создавать свои собственные требования к испытаниям (если таковые имеются), что в конечном итоге делает их менее надежными показателями производительности.


Классы или типы УЗИП

Стандарты УЗИП классифицируются по типу (UL) или классу испытаний (IEC). Условия испытаний для каждого типа и класса испытаний указываются для оценки и обеспечения надлежащей работы в различных местах и ​​установках. Рекомендуемый класс тестирования или тип УЗИП зависит от местоположения и учитывает уязвимость установки при больших значениях импульсного тока и важность ограничения пропускаемого напряжения для защищаемой нагрузки.

УЗИП состоят из различных компонентов, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны. Отраслевые стандарты обеспечивают уровни производительности, которым должен соответствовать данный УЗИП, а класс или тип определяет приложение, для которого подходит УЗИП.

Защита от перенапряжений является критически важным аспектом согласованной электрической защиты для любого объекта.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   
© ALLROUNDER