Fem beskyttelsesmetoder til overspændingsbeskyttere

Metoder til overspændingsbeskyttelse

1. Parallelle overspændingsbeskyttelsesenheder (SPD'er) forbundet på tværs af strømledninger

Under normale forhold forbliver varistorerne i overspændingsbeskytteren i en højimpedanstilstand. Når elnettet rammes af lyn eller oplever forbigående overspændinger på grund af koblingshandlinger, reagerer beskytteren inden for nanosekunder, hvilket får varistorerne til at skifte til en lavimpedanstilstand og hurtigt begrænse overspændingen til et sikkert niveau. Hvis der opstår langvarige overspændinger eller overspændinger, nedbrydes varistoren og opvarmes, hvilket udløser en termisk afbrydelsesmekanisme for at forhindre brande og beskytte udstyr.

2. Seriefilter-type overspændingsbeskyttere tilsluttet i linje med strømkredsløb

Disse beskyttere leverer ren og sikker strøm til følsomt elektronisk udstyr. Lynstød bærer ikke kun massiv energi, men også ekstremt stejle spændings- og strømstigningshastigheder. Mens parallelle SPD'er kan undertrykke stødamplituder, kan de ikke flade deres skarpe bølgefronter ud. Seriefilter-type SPD'er, der er forbundet in-line med strømkredsløb, bruger MOV'er (MOV1, MOV2) til at begrænse overspændinger på nanosekunder. Derudover reducerer et LC-filter stejlheden af ​​stødens spændings- og strømstigningshastigheder med næsten 1.000 gange og femdobler restspændingen, hvilket beskytter følsomme enheder.

3. Installation af spændingsklemmende varistorer mellem faser og linjer for at begrænse overspændinger

Denne metode fungerer godt til belysning, elevatorer, klimaanlæg og motorer, som har højere modstandsdygtighed over for overspænding. Den er dog mindre effektiv til moderne kompakt elektronik med høj integration. For eksempel installeres varistorer i enfasede 220V AC-systemer typisk mellem neutral og jord for at absorbere inducerede lynnedslag. Beskyttelsens effektivitet afhænger helt af valg af varistor og pålidelighed.

Klemmespændingen indstilles baseret på nettets spidsspænding (310V), idet der tages højde for:
- 20% netudsving,
- 10% komponenttolerance,
- 15% pålidelighedsfaktorer (ældning, fugt, varme).
Således ligger typiske klemmeniveauer fra 470 V til 510 V. Spændinger under 470 V passerer upåvirket igennem.

Mens standard elektrisk udstyr (f.eks. motorer, belysning) kan modstå 1.500 V AC (2.500 V peak), fungerer moderne elektronik ved ±5 V til ±15 V, med maksimale tolerancer under 50 V. Højfrekvente pigge under 470 V kan stadig kobles gennem parasitiske kapacitanser i transformere og strømforsyninger, hvilket beskadiger IC'er. Desuden kan stærke spændingsstigninger på grund af varistor-restspænding og blyinduktans presse klemmeniveauer til 800 V-1.000 V, hvilket yderligere bringer elektronikken i fare.

4. Forbedring af beskyttelse med ultraisolationstransformere (isolationsmetode)

En afskærmet isolationstransformer er indsat mellem strømkilden og belastningen for at blokere højfrekvent støj, samtidig med at den muliggør korrekt sekundær jordforbindelse. Common-mode-interferens, som er relativ til jord, kobles via kapacitans mellem viklingerne. En jordet skærm mellem primær- og sekundærviklingerne afleder denne interferens og reducerer udgangsstøjen.

5. Absorptionsmetode

Absorberende komponenter undertrykker overspændinger ved at skifte fra høj til lav impedans, når tærskelspændinger overskrides. Almindelige enheder omfatter:
- Varistorer – Begrænset strømhåndteringskapacitet.
- Gasudladningsrør (GDT'er)– Langsom respons.
- TVS-dioder / faststofudladningsrør – Hurtigere, men med kompromiser i energiabsorption.