Pet metoda zaštite prenaponskih štitnika

Metode zaštite od prenapona

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

U normalnim uvjetima, varistori unutar prenaponske zaštite ostaju u stanju visoke impedancije. Kada električnu mrežu udari grom ili dođe do prolaznih prenapona zbog preklopnih operacija, zaštita reagira unutar nanosekundi, uzrokujući prelazak varistora u stanje niske impedancije, brzo ograničavajući prenapon na sigurnu razinu. Ako dođe do dugotrajnih prenapona ili prenapona, varistor se degradira i zagrijava, pokrećući 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. Iako paralelni SPD-ovi mogu potisnuti amplitude prenapona, ne mogu izravnati njihove oštre valne fronte. SPD-ovi s serijskim filterima, spojeni linijski s energetskim krugovima, koriste MOV-ove (MOV1, MOV2) za ograničavanje prenapona u nanosekundama. Osim toga, LC filtar smanjuje strminu stopa porasta napona i struje prenapona za gotovo 1000 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 funkcionira za rasvjetu, dizala, klima uređaje i motore, koji imaju veću otpornost na prenapon. Međutim, manje je učinkovita za modernu kompaktnu elektroniku s visokom integracijom. Na primjer, u jednofaznim 220 V AC sustavima, varistori se obično ugrađuju između neutralnog i uzemljenja kako bi apsorbirali inducirane udare groma. Učinkovitost zaštite u potpunosti ovisi o odabiru i pouzdanosti varistora.

Stezni napon se postavlja na temelju vršnog napona mreže (310 V), uzimajući u obzir:
- 20% fluktuacija mreže,
- tolerancija komponente od 10%,
- 15% faktora pouzdanosti (starenje, vlaga, toplina).
Dakle, tipične razine stezanja kreću se od 470 V do 510 V. Prenaponi ispod 470 V prolaze nepromijenjeni.

Dok standardna električna oprema (npr. motori, rasvjeta) može podnijeti 1500 V AC (vršno 2500 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 prenijeti kroz parazitske kapacitivnosti u transformatorima i napajanjima, oštećujući integrirane krugove. Štoviše, zbog preostalog napona varistora i induktiviteta vodova, jaki prenaponi mogu pomaknuti razine stezanja na 800 V–1000 V, dodatno ugrožavajući elektroniku.

4. Poboljšanje zaštite ultra-izolacijskim transformatorima (metoda izolacije)

Između izvora napajanja i opterećenja umetnut je oklopljeni izolacijski transformator koji blokira visokofrekventnu buku, a istovremeno omogućuje pravilno sekundarno uzemljenje. Smetnje uobičajenog načina rada, koje su relativne u odnosu na uzemljenje, šalju se putem međunamotnog kapaciteta. Uzemljeni štit između primarnog i sekundarnog namota 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.
- Plinske cijevi za pražnjenje (GDT)– Spori odgovor.
- TVS diode / cijevi za izbijanje u čvrstom stanju – Brže, ali s kompromisima u apsorpciji energije.