Pet metoda zaštite prenaponskih zaštitnika

Metode za zaštitu od prenapona

1. Paralelni uređaji za zaštitu od prenapona (SPD) povezani preko dalekovoda

Pod normalnim uslovima, varistori unutar prenaponske zaštite ostaju u stanju visoke impedanse. Kada električnu mrežu udari grom ili dođe do prolaznih prenapona usljed preklopnih operacija, zaštita reaguje u roku od nanosekundi, uzrokujući da se varistori prebace u stanje niske impedanse, brzo smanjujući prenapon na siguran nivo. Ako dođe do produženih prenapona ili prenapona, varistor se degradira i zagrijava, aktivirajući mehanizam termičkog isključivanja kako bi se spriječili požari i zaštitila oprema.

2. Serijski filterski zaštitnici od prenapona spojeni u liniju s energetskim krugovima

Ovi zaštitnici pružaju čisto i sigurno napajanje za osjetljivu elektroničku opremu. Prenaponi groma ne nose samo ogromnu energiju, već i izuzetno strme stope porasta napona i struje. Dok paralelni SPD-ovi mogu suzbiti amplitude prenapona, ne mogu izravnati njihove oštre valne fronte. SPD-ovi sa serijskim filterima, spojeni linijski s energetskim krugovima, koriste MOV-ove (MOV1, MOV2) za ograničavanje prenapona u nanosekundama. Osim toga, LC filter smanjuje strminu stopa porasta napona i struje prenapona za gotovo 1.000 puta i smanjuje preostali napon za pet puta, štiteći osjetljive uređaje.

3. Ugradnja varistora za ograničavanje napona između faza i vodova radi ograničavanja prenapona

Ova metoda dobro funkcioniše za rasvjetu, liftove, klima uređaje i motore, koji imaju veću otpornost na prenapon. Međutim, manje je efikasna za modernu kompaktnu elektroniku sa visokom integracijom. Na primjer, u jednofaznim 220V AC sistemima, varistori se obično instaliraju između neutralnog provodnika i uzemljenja kako bi apsorbovali inducirane udare groma. Učinkovitost zaštite u potpunosti zavisi od odabira varistora i pouzdanosti.

Napon stezanja se podešava na osnovu vršnog napona mreže (310 V), uzimajući u obzir:
- 20% fluktuacija mreže,
- tolerancija komponente od 10%,
- 15% faktora pouzdanosti (starenje, vlaga, toplota).
Dakle, tipični nivoi stezanja kreću se od 470 V do 510 V. Prenaponi ispod 470 V prolaze neometani.

Dok standardna električna oprema (npr. motori, rasvjeta) može izdržati 1.500 V AC (vršni napon od 2.500 V), moderna elektronika radi na ±5 V do ±15 V, s maksimalnim tolerancijama ispod 50 V. Visokofrekventni skokovi ispod 470 V i dalje se mogu prenositi kroz parazitske kapacitivnosti u transformatorima i napajanjima, oštećujući integrirana kola. Štaviše, zbog preostalog napona varistora i induktivnosti vodova, jaki skokovi napona mogu podići nivoe stezanja na 800 V–1.000 V, dodatno ugrožavajući elektroniku.

4. Poboljšanje zaštite pomoću ultra-izolacijskih transformatora (metoda izolacije)

Između izvora napajanja i opterećenja umetnut je oklopljeni izolacijski transformator koji blokira visokofrekventnu buku, a istovremeno omogućava pravilno sekundarno uzemljenje. Smetnje u uobičajenom načinu rada, koje su relativne u odnosu na uzemljenje, prenose se putem međunamotajne kapacitivnosti. Uzemljeni štit između primarnog i sekundarnog namotaja odvraća ove smetnje, smanjujući izlaznu buku.

5. Metoda apsorpcije

Apsorptivne komponente potiskuju prenapone prelaskom s visoke na nisku impedanciju kada se prekorače granični naponi. Uobičajeni uređaji uključuju:
- Varistori – Ograničeni kapacitet rukovanja strujom.
- Gasne cijevi za pražnjenje (GDT)– Spor odgovor.
- TVS diode / cijevi za pražnjenje u čvrstom stanju – Brže, ali s kompromisima u apsorpciji energije.