Princip přepěťové ochrany spínaného zdroje
Přepěťová ochrana (SPD), také známá jako přepěťová ochrana, je nelineární ochranné zařízení používané v systémech pod napětím k omezení přechodného přepětí a vedení výbojového rázového proudu. Používá se k ochraně elektrických nebo elektronických systémů s nízkým napětím před úderem blesku, elektromagnetickými impulsy nebo poškozením provozním přepětím. V posledních letech se rychle rozvíjejí elektronické informační systémy (např. televize, telefon, komunikace, počítačové sítě atd.), vzniká a popularizuje se velké množství elektronických informačních zařízení. Tyto typy systémů a zařízení jsou často drahé a důležité, mají nízké provozní napětí a odolávají napěťovým úrovním, díky čemuž jsou vysoce citlivé na elektromagnetické pulsy blesků. Proto by se pro přepěťovou ochranu mělo používat SPD.
Princip činnosti SPD
Přepěťová ochrana je vhodná pro ochranu nízkonapěťového zdroje 220/380V a je nelineární součástkou. Podle norem IEC je přepěťová ochrana zařízení sloužící především k potlačení přepětí a nadproudu přenosového vedení. Základním požadavkem, aby přepěťová ochrana plnila ochrannou roli, je odolat očekávanému bleskovému proudu a účinně uhasit trvalý proud napájecí frekvence generovaný po průchodu blesku maximálním upínacím napětím přepětí. Omezuje okamžité přepětí, které se dostane do elektrického vedení nebo vedení pro přenos signálu, na rozsah napětí, který zařízení nebo systém vydrží, nebo vypustí silný bleskový proud do země, aby chránil chráněné zařízení nebo systém před poškozením způsobeným nárazem.
Typy a konstrukce přepěťových ochran se liší podle jejich různého použití, ale obsahují alespoň jeden nelineární prvek omezující napětí. Mezi běžně používané přepěťové ochrany patří MOV (MetalOxideVaristors) a výbojky. Elektrické rázy obsahují silnou energii a nelze je zastavit. Z tohoto důvodu je strategií ochrany citlivých elektrických zařízení před poškozením přepětím odvést přepětí ze zařízení a poté proudit do země.
Přepěťová ochrana MOV se skládá ze tří částí: materiálu z oxidu kovu uprostřed, spojeného dvěma polovodiči s napájecím zdrojem a zemnicího vodiče. Když dojde k přepětí, MOV okamžitě zareaguje s dobou odezvy 1-3 nanosekund. "V" v MOV je reostat. V okamžiku odezvy klesne odpor MOV ze své maximální hodnoty na téměř nulu ohmů a přes MOV teče do země nadproud. Chráněné elektrické zařízení pokračuje v provozu při normálním provozním napětí. Jeho polovodičové součástky mají vlastnost měnit odpor se změnami napětí. Když napětí klesne pod určitou hodnotu, pohyb elektronů v polovodiči generuje vysoký odpor. Naopak, když napětí překročí tuto specifickou hodnotu, změní se pohyb elektronů a polovodičový odpor se sníží na téměř nulové ohmy. Napětí je normální a přepěťová ochrana MOV je nečinná na straně, aniž by to ovlivnilo elektrické vedení.
Ukazatele výhod a nevýhod přepěťových ochranných zařízení (MOV):
(1) Upínací napětí: představuje hodnotu napětí, která způsobí připojení MOV k zemnicímu vodiči. Čím nižší je upínací napětí, tím lepší je ochranný výkon.
(2) Kapacita absorpce/disipace energie: Tato nominální hodnota představuje, kolik energie může přepěťová ochrana absorbovat před spálením, v joulech. Čím vyšší hodnota, tím lepší výkon ochrany.
(3) Doba odezvy: Přepěťové ochrany se neodpojí okamžitě a jejich reakce na přepětí bude mírně zpožděna.
Dalším běžným zařízením na ochranu proti přepětí je plynová výbojka. Tyto plynové výbojky mají stejnou funkci jako MOV, přenášejí přebytečný proud z živého vodiče na zemnící vodič a dosahují této funkce použitím inertního plynu jako vodiče mezi dvěma vodiči. Když je napětí v určitém rozmezí, složení plynu určuje, že se jedná o špatný vodič. Pokud dojde k nárůstu napětí a překročí tento rozsah, bude síla proudu dostatečná k ionizaci plynu, čímž se plynová výbojka stane velmi dobrým vodičem. Povede proud do uzemňovacího vodiče, dokud se napětí nevrátí na normální úroveň, a pak se stane vadným vodičem.
