Princip zaštite od prenapona prekidačkog napajanja
Zaštitni uređaj od prenapona (SPD), također poznat kao zaštitnik od prenapona, je nelinearni zaštitni uređaj koji se koristi u sistemima pod naponom za ograničavanje prolaznog prenapona i vođenje prenaponske struje pražnjenja. Koristi se za zaštitu električnih ili elektronskih sistema sa niskim nivoom otpornosti na napon od udara groma, elektromagnetnih impulsa ili oštećenja zbog prenapona. Poslednjih godina elektronski informacioni sistemi (kao što su televizija, telefon, komunikacija, računarske mreže itd.) su se brzo razvijali, a pojavio se i popularizovao veliki broj elektronskih informacionih uređaja. Ovi tipovi sistema i opreme su često skupi i važni, sa niskim radnim naponom i otpornim nivoima napona, što ih čini veoma podložnim elektromagnetnim impulsima groma. Stoga, SPD treba koristiti za zaštitu od prenapona.
Princip rada SPD-a
Zaštita od prenapona je pogodna za zaštitu niskonaponskog napajanja 220/380V i predstavlja nelinearnu komponentu. Prema IEC standardima, zaštita od prenapona je uređaj koji se uglavnom koristi za suzbijanje prenapona i prekomjerne struje dalekovoda. Osnovni zahtjev da zaštitnik od prenapona ima zaštitnu ulogu je da izdrži očekivanu struju groma i efikasno ugasi kontinuiranu struju frekvencije struje koja nastaje nakon što munja protiče kroz maksimalni napon stezanja prenapona. Ograničava trenutni prenapon koji ulazi u dalekovod ili vod za prijenos signala na raspon napona koji oprema ili sistem mogu izdržati, ili ispušta jaku struju groma u zemlju kako bi zaštitio zaštićenu opremu ili sistem od oštećenja uzrokovanih udarom.
Tipovi i strukture štitnika od prenapona variraju u zavisnosti od njihove upotrebe, ali sadrže najmanje jedan nelinearni element za ograničavanje napona. Uobičajeni štitnici od prenapona uključuju MOV (MetalOxideVaristors) i cijevi za pražnjenje plina. Električni udari sadrže moćnu energiju i ne mogu se zaustaviti. Iz tog razloga, strategija zaštite osjetljive električne opreme od oštećenja od prenapona je da se prenapon preusmjeri sa opreme i zatim teče u zemlju.
Zaštita od prenapona MOV sastoji se od tri dijela: metalnog oksidnog materijala u sredini, spojenog sa dva poluvodiča na napajanje i žice za uzemljenje. Kada dođe do prenapona, MOV odmah djeluje s vremenom odziva od 1-3 nanosekundi. "V" u MOV je reostat. U trenutku odziva, otpor MOV pada sa svoje maksimalne vrijednosti na gotovo nula oma, a prekomjerna struja teče u zemlju kroz MOV. Zaštićena električna oprema nastavlja da radi na normalnom radnom naponu. Njegove poluvodičke komponente imaju svojstvo promjene otpora s promjenama napona. Kada napon padne ispod određene vrijednosti, kretanje elektrona u poluvodiču stvara visok otpor. Naprotiv, kada napon pređe ovu specifičnu vrijednost, kretanje elektrona će se promijeniti, a otpor poluvodiča će se smanjiti na gotovo nula oma. Napon je normalan, a zaštita od prenapona MOV miruje sa strane, bez utjecaja na strujni vod.
Indikatori za prednosti i nedostatke uređaja za zaštitu od prenapona (MOVs):
(1) Napon stezanja: predstavlja vrijednost napona koji će uzrokovati spajanje MOV-a na žicu za uzemljenje. Što je niži napon stezanja, to su bolje performanse zaštite.
(2) Kapacitet apsorpcije/disipanja energije: Ova nominalna vrijednost predstavlja koliko energije zaštitnik od prenapona može apsorbirati prije nego što se izgori, u džulima. Što je veća vrijednost, to su bolje performanse zaštite.
(3) Vrijeme odziva: Zaštitnici od prenapona se ne isključuju odmah i doći će do malog kašnjenja u njihovom odgovoru na prenapone.
Još jedan uobičajeni uređaj za zaštitu od prenapona je cijev za pražnjenje plina. Ove cijevi za plinsko pražnjenje imaju istu funkciju kao i MOV, pomičući višak struje od žice pod naponom do žice za uzemljenje, i postižu ovu funkciju korištenjem inertnog plina kao provodnika između dvije žice. Kada je napon unutar određenog raspona, sastav plina određuje da je loš provodnik. Ako napon poraste i prijeđe ovaj raspon, jačina struje će biti dovoljna da ionizira plin, čineći cijev za pražnjenje vrlo dobrim provodnikom. Provest će struju do žice za uzemljenje dok se napon ne vrati na normalne nivoe, a zatim će postati neispravan provodnik.
