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.
Vzhledem k různým normám, které se řídí různými zeměmi, nejsou specifikace produktů sjednoceny a identifikace parametrů má také svůj vlastní důraz, který je daleko nižší než u jiných specifikací elektrických produktů, což přináší velké nepříjemnosti při návrhu a výběru. Ve strojírenském designu lze běžné značky podle místa původu rozdělit především na domácí výrobky, evropské výrobky a americké výrobky. Nastavení parametrů domácích produktů je chaotické, s různými specifikacemi a vysokým zbytkovým napětím. Některé z normalizovaných modelů výrobků jsou nastaveny tak, aby napodobovaly evropské výrobky, jiné se řídí národními standardními parametry. Většina produktů je označena In a Imax. Vzhledem k nízkým požadavkům domácích výrobků na místa použití, nízkým úrovním budov a vysokým hodnotám odolnosti zařízení vůči napětí lze některé požadavky na parametry vhodně zmírnit.
Evropské výrobky jsou obecně označeny maximálním vybíjecím proudem a na základě tohoto parametru je také nastaven model výrobku. Například známá evropská značka XXX65 a XXX40, kde hodnoty 65 a 40 jsou Imax. Čínské normy však jasně stanoví, že pro výběr by měl být použit jmenovitý vybíjecí proud In, což je nepříjemná situace, se kterou se v současné době ve strojírenství setkáváme. Po kontrole informací o produktu nepřesahuje hodnota In XX65 20 kA a hodnota In XX40 nepřesahuje 15 kA. Při dodržení doporučených hodnot GB50343 lze tyto dva produkty použít pouze pro třístupňovou ochranu na konci zařízení. Ve skutečném provedení jsou však instalovány na první a druhé úrovni, což je zjevně v rozporu s výběrovými parametry národních norem a zbytkové napětí je vysoké. Běžné modely obecně přesahují 1200V. Jakmile není dobré prostředí elektroinstalace, je snadné překročit hodnotu výdržného napětí zařízení. Obecně platí, že evropské výrobky mají relativně malou hodnotu Uc a jsou příležitostné při označování síťového napětí, což usnadňuje klamání při výběru modelů.
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.
