Strāvas pārsprieguma aizsardzības princips
Pārsprieguma aizsardzības ierīce (SPD), kas pazīstama arī kā pārsprieguma aizsargs, ir nelineāra aizsargierīce, ko izmanto spriegumaktīvās sistēmās, lai ierobežotu pārejošu pārspriegumu un vadītu izlādes pārsprieguma strāvu. To izmanto, lai aizsargātu elektriskās vai elektroniskās sistēmas ar zema sprieguma izturības līmeni no zibens spērieniem, elektromagnētiskiem impulsiem vai darbības pārsprieguma bojājumiem. Pēdējos gados strauji attīstījušās elektroniskās informācijas sistēmas (piemēram, televīzija, telefons, sakari, datortīkli u.c.), ir parādījies un popularizējies liels skaits elektronisko informācijas ierīču. Šāda veida sistēmas un aprīkojums bieži ir dārgas un svarīgas, ar zemu darba spriegumu un iztur sprieguma līmeni, padarot tos ļoti jutīgus pret zibens elektromagnētiskajiem impulsiem. Tāpēc pārsprieguma aizsardzībai jāizmanto SPD.
Tā kā dažādās valstīs tiek ievēroti atšķirīgi standarti, produktu specifikācijas nav vienotas, un arī parametru identificēšanai ir savs uzsvars, kas ir daudz zemāks par citām elektropreces specifikācijām, kas rada lielas neērtības projektēšanā un izvēlē. Inženierprojektēšanā izplatītos zīmolus galvenokārt var iedalīt pašmāju produktos, Eiropas produktos un Amerikas produktos, pamatojoties uz to izcelsmes vietu. Iekšzemes produktu parametru iestatījumi ir haotiski, ar dažādām specifikācijām un augstu atlikušo spriegumu. Daži no standartizētajiem produktu modeļiem ir iestatīti tā, lai atdarinātu Eiropas produktus, bet citi atbilst valsts standarta parametriem. Lielākā daļa produktu ir marķēti ar In un Imax. Tā kā vietējiem produktiem ir zemas prasības izmantošanas vietām, zems ēkas līmenis un augstas aprīkojuma izturības sprieguma vērtības, dažas parametru prasības var attiecīgi atvieglot.
Eiropas produkti parasti ir marķēti ar maksimālo izlādes strāvu, un arī produkta modelis tiek iestatīts, pamatojoties uz šo parametru. Piemēram, labi pazīstams Eiropas zīmols XXX65 un XXX40, kur vērtības 65 un 40 ir Imax. Tomēr Ķīnas standarti skaidri nosaka, ka izvēlei jāizmanto nominālā izlādes strāva In, kas pašlaik ir neērta situācija inženiertehniskajā projektēšanā. Pēc produkta informācijas pārbaudes In vērtība XX65 nepārsniedz 20kA un In vērtība XX40 nepārsniedz 15kA. Ja tiek ievērotas ieteicamās GB50343 vērtības, šos divus produktus var izmantot tikai trīs līmeņu aizsardzībai aprīkojuma beigās. Tomēr faktiskajā projektēšanā tie ir uzstādīti pirmajā un otrajā līmenī, kas nepārprotami neatbilst valsts standartu atlases parametriem, un atlikušais spriegums ir augsts. Parastie modeļi parasti pārsniedz 1200 V. Ja elektroinstalācijas vide nav laba, ir viegli pārsniegt iekārtas izturības sprieguma vērtību. Parasti Eiropas ražojumiem ir salīdzinoši maza Uc vērtība, un tie ir oportūnistiski marķējot līnijas spriegumu, tādējādi atvieglojot maldināšanu, izvēloties modeļus.
VPD darbības princips
Pārsprieguma aizsargs ir piemērots 220/380V zemsprieguma barošanas avota aizsardzībai un ir nelineāra sastāvdaļa. Saskaņā ar IEC standartiem pārsprieguma aizsargs ir ierīce, ko galvenokārt izmanto pārvades līnijas pārsprieguma un pārstrāvas slāpēšanai. Pamatprasība, lai pārsprieguma aizsargs pildītu aizsargājošu lomu, ir izturēt paredzamo zibens strāvu un efektīvi dzēst strāvas frekvences nepārtrauktu strāvu, kas rodas pēc zibens plūsmas caur pārsprieguma maksimālo iespīlēšanas spriegumu. Tas ierobežo momentāno pārspriegumu, kas nonāk elektropārvades līnijā vai signāla pārvades līnijā, līdz sprieguma diapazonam, ko iekārta vai sistēma var izturēt, vai izvada spēcīgu zibens strāvu zemē, lai aizsargātu aizsargāto iekārtu vai sistēmu no trieciena radītiem bojājumiem.
Pārsprieguma aizsargu veidi un struktūras atšķiras atkarībā no to dažādajiem lietojumiem, taču tie satur vismaz vienu nelineāru spriegumu ierobežojošu elementu. Parasti izmantotie pārsprieguma aizsargi ietver MOV (MetalOxideVaristos) un gāzizlādes caurules. Elektriskie pārspriegumi satur spēcīgu enerģiju, un tos nevar apturēt. Šī iemesla dēļ stratēģija jutīgu elektroiekārtu aizsardzībai pret pārsprieguma bojājumiem ir novirzīt pārspriegumu no iekārtas un pēc tam ieplūst zemē.
Pārsprieguma aizsargs MOV sastāv no trim daļām: metāla oksīda materiāla vidū, kas ar diviem pusvadītājiem savienots ar barošanas avotu un zemējuma vadu. Kad notiek pārspriegums, MOV nekavējoties darbojas ar reakcijas laiku 1-3 nanosekundes. MOV "V" ir reostats. Reakcijas brīdī MOV pretestība samazinās no maksimālās vērtības līdz gandrīz nullei omi, un caur MOV zemē ieplūst pārstrāva. Aizsargātā elektroiekārta turpina darboties ar normālu darba spriegumu. Tā pusvadītāju komponentiem ir īpašība mainīt pretestību ar sprieguma izmaiņām. Kad spriegums nokrītas zem noteiktas vērtības, elektronu kustība pusvadītājā rada lielu pretestību. Gluži pretēji, kad spriegums pārsniedz šo īpašo vērtību, elektronu kustība mainīsies, un pusvadītāju pretestība samazināsies līdz gandrīz nullei omi. Spriegums ir normāls, un pārsprieguma aizsargs MOV atrodas dīkstāvē sānos, neietekmējot elektropārvades līniju.
Pārsprieguma aizsargierīču (MOV) priekšrocību un trūkumu indikatori ir šādi: (1) Saspiedes spriegums: norāda sprieguma vērtību, kas liks MOV savienoties ar zemējuma vadu. Jo zemāks ir iespīlēšanas spriegums, jo labāka ir aizsardzības veiktspēja. (2) Enerģijas absorbcijas/izkliedes jauda: šī nominālā vērtība džoulos norāda, cik daudz enerģijas pārsprieguma aizsargs var absorbēt pirms sadedzināšanas. Jo augstāka vērtība, jo labāka ir aizsardzības veiktspēja. (3) Reakcijas laiks: pārsprieguma aizsargi nekavējoties neatvienojas, un to reakcija uz pārspriegumiem nedaudz aizkavēsies.
Vēl viena izplatīta pārsprieguma aizsardzības ierīce ir gāzizlādes caurule. Šīm gāzizlādes caurulēm ir tāda pati funkcija kā MOV, pārvietojot lieko strāvu no strāvu vada uz zemējuma vadu un panākot šo funkciju, izmantojot inertu gāzi kā vadītāju starp diviem vadiem. Ja spriegums ir noteiktā diapazonā, gāzes sastāvs nosaka, ka tas ir slikts vadītājs. Ja spriegums palielinās un pārsniedz šo diapazonu, strāvas stiprums būs pietiekams, lai jonizētu gāzi, padarot gāzizlādes cauruli par ļoti labu vadītāju. Tas vadīs strāvu uz zemējuma vadu, līdz spriegums atgriezīsies normālā līmenī, un pēc tam kļūs par bojātu vadītāju
