Surge Protective Device (SPD) кантип иштейт

Surge Protective Device (SPD) кантип иштейт

SPDдин электрдик бөлүштүрүү тармагындагы ашыкча чыңалууларды чектөө жөндөмдүүлүгү, толкундарды коргоочу компоненттердин, SPDдин механикалык түзүлүшүнүн жана электр бөлүштүрүү тармагына туташуунун милдети. SPD убактылуу ашыкча чыңалууларды чектөөгө жана токтун агымын же экөөнү тең багыттоого арналган. Ал жок дегенде бир сызыктуу эмес компоненттен турат. Жөнөкөй сөз менен айтканда, SPDлер жабдуулардын бузулушун жана алар коргогон түзмөктөргө жетүүчү убактылуу чыңалуудан улам иштебей калуусун алдын алуу максатында убактылуу ашыкча чыңалууларды чектөөгө багытталган.

Мисалы, басымдын түшүрүү клапаны менен корголгон суу тегирменин карап көрөлү. Басымды басаңдатуучу клапан суу менен камсыздоодо ашыкча басымдын импульсу пайда болгонго чейин эч нерсе кылбайт. Мындай болгондо, клапан ачылат жана кошумча басымды четке кагат, ошондуктан ал суу дөңгөлөгүнө жетпейт.

Эгерде рельефтик клапан жок болсо, ашыкча басым суу дөңгөлөгүн бузуп коюшу мүмкүн, же балким араа үчүн байланышты. Рельеф клапаны ордунда жана туура иштеп жатканына карабастан, басымдын импульсунун кээ бир калдыктары дагы эле дөңгөлөккө жетет. Бирок басым суу дөңгөлөгүнө зыян келтирбөө үчүн же анын иштөөсүн бузбоо үчүн жетишерлик кыскарган болот. Бул SPDлердин аракетин сүрөттөйт. Алар өткөөл мезгилди сезгич электрондук жабдуулардын иштөөсүнө зыян келтирбей турган деңгээлге чейин төмөндөтөт.

Колдонулган технологиялар

SPDлерде кандай технологиялар колдонулат?

From IEEE Std. C62.72: SPDлерди өндүрүүдө колдонулуучу бир нече жалпы чыңалуудан коргоочу компоненттер металл оксиди баристорлору (MOVs), кар көчкүсүн бузуучу диоддор (ABDs-мурда кремний кар көчкү диоддору же SADs деп аталат) жана газ чыгаруучу түтүктөр (GDTs). MOVлар AC электр схемаларын коргоо үчүн эң көп колдонулган технология. MOVдун учурдагы рейтинги кесилишинин аянты жана анын курамы менен байланыштуу. Жалпысынан алганда, кесилишинин аянты канчалык чоң болсо, ошончолук түзмөктүн толкунунун учурдагы рейтинги жогору болот. MOVлар жалпысынан тегерек же тик бурчтуу геометрияга ээ, бирок 7 ммден (0.28 дюймдан) 80 ммге (3.15 дюйм) чейинки стандарттык өлчөмдөрдүн көптүгүндө болот. Бул коргоочу компоненттердин толкундарынын учурдагы рейтингдери ар түрдүү жана өндүрүшчүлөрдөн көз каранды. Бул пунктта мурда талкуулангандай, MOV'лорду параллелдүү массивде туташтыруу менен, массивдин толкундун учурдагы рейтингин алуу үчүн, жеке MOVлардын толкун учурдагы рейтингдерин кошуу менен, толкундун учурдагы маанисин эсептеп чыкса болот. Мында, тандалган MOVлардын иштөө мүнөздөмөлөрүн координациялоону эске алуу керек.

Кайсы компонент, кайсы топология жана конкреттүү технологияны жайылтуу агымдын бурулушу үчүн эң жакшы SPD чыгарат деген көптөгөн гипотезалар бар. Бардык варианттарды көрсөтүүнүн ордуна, учурдагы рейтингди, Номиналдык разряддын учурдагы рейтингин же учурдагы мүмкүнчүлүктөрдү талкуулоо аткаруу тестинин маалыматтарынын айланасында болгону жакшы. Дизайнда колдонулган компоненттерге же конкреттүү механикалык структурага карабастан, SPDдин тиркеме учурдагы рейтингине же Номиналдуу Агымдын Учурдагы Рейтингине ээ экендиги маанилүү.

Бул компоненттердин кененирээк сүрөттөлүшү төмөндө. SPDлерде колдонулган компоненттер кыйла айырмаланат. Мына ошол компоненттердин үлгүсү:

• Металл оксиди варистору (MOV)

Адатта, MOVs ылайыктуу кошулмалары бар цинк кычкылынын тегерек же тик бурчтуу формасындагы денесинен турат. Колдонулуучу башка түрлөрү түтүкчөлүү формаларды жана көп катмарлуу структураларды камтыйт. Варисторлор күмүш эритмесинен же башка металлдан турган металл бөлүкчөлөрүнүн электроддоруна ээ. Электроддор денеге скрининг жана агломерация жолу менен же колдонулган металлга жараша башка процесстер менен колдонулган болушу мүмкүн. Варисторлордо көбүнчө зым же өтмөктөр же электродко кошулган башка токтотуу түрлөрү бар.

Негизги MOV өткөргүч механизми агломерация процессинде пайда болгон цинк оксидинин чегиндеги жарым өткөргүч өткөөлдөрдөн келип чыгат. Варистор терминалдардын ортосунда катар-параллель комбинацияда иштеген көптөгөн дандары бар көп түйүндүү түзүлүш катары каралышы мүмкүн. Типтүү варистордун схемалык кесилиш көрүнүшү 1-сүрөттө көрсөтүлгөн.

Варисторлор терминалдарында салыштырмалуу кичине чыңалуу өзгөрүүсүн сактап калуу касиетине ээ, ал эми алар аркылуу агып өткөн толкун бир нече ондогон жылдар бою өзгөрүп турат. Бул сызыктуу эмес аракет аларга линия боюнча шунтка туташканда токтун агымын башка нукка бурууга жана линиядагы чыңалууну ошол линияга туташкан жабдууларды коргогон баалуулуктарга чектөөгө мүмкүндүк берет.

• Кар көчкүсүн бузуу диоду (АӨБ)

Бул түзмөктөр кремний кар көчкү диоду (SAD) же убактылуу чыңалууну басуучу (TVS) деп да аталат. PN түйүнүнүн ажыроо диоду, анын негизги түрүндө, аноддон (P) жана катоддон (N) турган бир PN түйүнү. 2а сүрөтүн караңыз. DC схемасында, коргоочу түз потенциал түзмөктүн катод (N) тарабына колдонулат деп тескери бурулат. 2b сүрөтүн караңыз.

Көчкү диодунда үч иштөөчү аймак бар, 1) алдыга жан тартуу (төмөн импеданс), 2) өчүк абал (жогорку импеданс) жана 3) тескери бурулуштун бузулушу (салыштырмалуу төмөн импеданс). Бул региондорду 3 -сүрөттөн көрүүгө болот. P регионунда оң чыңалуу менен алдыга ыктоо режиминде, чыңалуу алдыңкы диоддук чыңалуудан, VFS ашкандан кийин, диоддун өтө төмөн импедансы бар. VFS адатта 1 Vдан төмөн жана төмөндө аныкталган. Өчүрүү абалы 0 Vдан N регионунда оң VBRдан ылдыйга чейин созулат. Бул чөлкөмдө агымдын бирден бир агымы температурага көз каранды агып кетүү агымдары жана төмөн бузулуучу чыңалуу диоддору үчүн Зенердин туннелдөөчү агымдары болуп саналат. Тескери бурмалоо аймагы N регионунда оң VBR менен башталат. VBRде түйүндү кесип өткөн электрондор түйүндүн аймагындагы бийик талаа тарабынан жетишерлик ылдамдатылгандыктан, электрон кагылышуулары каскадга же кар көчкүсүнө алып келет. Натыйжада диоддун каршылыгынын кескин төмөндөшү болуп саналат. Коргоо үчүн алдыга ыктоо жана тескери бурулуштун региондорун колдонсо болот.

Көчкү диодунун электрдик мүнөздөмөлөрү ассиметриялуу. Симметриялуу кар көчкү диодунан коргоочу продуктылар арткы арка түйүндөрүнөн турат.

• Газ чыгаруу түтүгү (GDT)

Газ чыгаруу түтүктөрү кичинекей боштук менен бөлүнгөн жана керамика же айнек цилиндр менен кармалган эки же андан көп металл электроддорунан турат. Цилиндр асыл газ аралашмасы менен толтурулган, ал жаркыраган разрядга жана акырында электроддорго жетиштүү чыңалуу колдонулганда догалык абалга келет.

Боштукта акырындык менен көтөрүлүп жаткан чыңалуу биринчи кезекте электроддун аралыгы, газдын басымы жана газ аралашмасы менен аныкталган чоңдукка жеткенде, күйгүзүү процесси учкундук (бузулуу) чыңалуусунда башталат. Учкун пайда болгондон кийин, тышкы схемага жараша, ар кандай иштөө абалдары мүмкүн. Бул абалдар 4-сүрөттө көрсөтүлгөн. Жарыктан жаага өтүү агымынан азыраак токтордо жылтылдаган аймак бар. Жаркыраган аймакта аз токто, чыңалуу дээрлик туруктуу; жогорку жаркыраган агымдарда газ түтүктөрүнүн кээ бир түрлөрү чыңалуу жогорулаган анормалдуу жаркыраган аймакка кириши мүмкүн. Бул анормалдуу жаркыраган аймактан тышкары газ чыгаруу түтүгүнүн импедансы төмөн вольттогу жаандын абалына өтүү аймагында азаят. Догадан жаркка өтүү агымы жылтырактан өтүүгө караганда төмөн болушу мүмкүн. GDT электрдик мүнөздөмөсү, тышкы схема менен бирдикте, ГДТнын чыңалуусунан кийин өчүрүү жөндөмүн аныктайт, ошондой эле толкун учурунда камакка алуучу энергияны аныктайт.

Эгерде колдонулуучу чыңалуу (мисалы, убактылуу) тез жогоруласа, иондоштуруу/дог пайда болуу процессине кеткен убакыт өтмө чыңалуунун мурунку абзацта бузулушу үчүн керектүү болгон чектен ашуусуна мүмкүндүк бериши мүмкүн. Бул чыңалуу импульстук бузулуу чыңалуусу катары аныкталат жана жалпысынан колдонулуучу чыңалуунун (өтмөктүн) ылдамдыгынын оң функциясы болуп саналат.

Бир камералуу үч электрод GDT борбордук шакек электрод менен бөлүнгөн эки көңдөйгө ээ. Борбордук электроддун тешиги өткөргүч көңдөйдөн газ плазмасына башка көңдөйдө өткөрүүнү баштоого мүмкүндүк берет, бирок башка боштуктун чыңалуусу учкундук чыңалуудан төмөн болушу мүмкүн.

Алардын которуштуруу аракетинен жана бышык конструкциясынан улам, GDTs учурдагы өткөрүү жөндөмдүүлүгүндө башка SPD компоненттеринен ашып кетиши мүмкүн. Көптөгөн телекоммуникациялык GDTлер 10 кА (8/20 µs толкун формасы) сыяктуу толкундарды оңой эле көтөрө алышат. Андан тышкары, дизайнга жана GDT өлчөмүнө жараша> 100 кА толкундуу токторго жетүүгө болот.

Газ чыгаруу түтүктөрүнүн курулушу алардын сыйымдуулугу өтө төмөн - жалпысынан 2 pFден аз. Бул аларды көптөгөн жогорку жыштыктагы схемаларда колдонууга мүмкүнчүлүк берет.

GDTs иштеп жатканда, алар сезгич электроникага таасир эте турган жогорку жыштыктагы нурланууну пайда кылышы мүмкүн. Ошондуктан GDT схемаларын электроникадан белгилүү аралыкта жайгаштыруу акылдуулукка жатат. Аралык электрониканын сезгичтигине жана электроника канчалык жакшы корголгонуна көз каранды. Эффектти болтурбоонун дагы бир жолу - GDTди корголгон корпуска салуу.

GDT үчүн аныктамалар

Боштук же эки же үч металл электроддору бар герметикалык жабылган бир нече боштуктар, ошондуктан газ аралашмасы жана басымы көзөмөлдө болот, аппаратты же персоналды же экөөнү тең жогорку өткөөл чыңалуудан коргоо үчүн иштелип чыккан.

Or

Аппаратты же персоналды же экөөнү тең жогорку өткөөл чыңалуудан коргоо үчүн иштелип чыккан, атмосфералык басымдагы абадан башка, жабык боштук чөйрөсүндөгү боштук же боштуктар.

• LCR чыпкалары

Бул компоненттер ар кандай болот:

• энергия жөндөмдүүлүгү
• болушу
• ишенимдүүлүк
• нарк
• натыйжалуулугу

IEEE Std C62.72ден: SPDдин электрдик бөлүштүрүү тармагындагы ашыкча чыңалууларды чектөө жөндөмү, толкундарды коргоочу компоненттердин, SPDнин механикалык түзүлүшүнүн жана электр бөлүштүрүү тармагына туташуунун милдети. SPDлерди өндүрүүдө колдонулуучу бир нече жалпы чыңалуудан коргоочу компоненттер MOV, SASD жана газ разряддык түтүктөр болуп саналат, ал эми MOVs эң чоң колдонууга ээ. MOVдун учурдагы рейтинги кесилишинин аянты жана анын курамы менен байланыштуу. Жалпысынан алганда, кесилишинин аянты канчалык чоң болсо, ошончолук түзмөктүн толкунунун учурдагы рейтинги жогору болот. MOVлар жалпысынан тегерек же тик бурчтуу геометрияга ээ, бирок 7 ммден (0.28 дюймга) 80 ммге чейин (3.15 дюйм) чейинки стандарттык өлчөмдөрдүн көптүгүндө болот. Бул коргоочу компоненттердин толкундарынын учурдагы рейтингдери ар түрдүү жана өндүрүшчүлөрдөн көз каранды. MOV'лорду параллелдүү массивге туташтыруу менен, теориялык толкундун учурдагы рейтингин массивдин чыңалуу учурдагы рейтингин алуу үчүн жеке MOV'лордун учурдагы рейтингдерин кошуу менен эсептесе болот.

Кайсы компонент, кайсы топология жана конкреттүү технологияны жайылтуу агымдын агымын башка жакка буруу үчүн эң мыкты SPDди чыгарат деген көптөгөн гипотезалар бар. Бул аргументтердин бардыгын келтирүүнүн жана окурманга бул темаларды чечүүгө жол берүүнүн ордуна, учурдагы рейтингдин, Номиналдык разряддын учурдагы рейтингинин же учурдагы мүмкүнчүлүктөрдүн талдоосу иштөө тестинин маалыматтарынын айланасында болгону жакшы. Дизайнда колдонулган компоненттерге же конкреттүү механикалык структурага карабастан, SPDдин учурдагы рейтинге же Номиналдуу Агымдын Учурдагы Рейтингине ээ экендиги маанилүү жана бул эң маанилүүсү, SPD өткөөлдү чектейт күтүлүүчү толкундуу чөйрөнү эске алуу менен корголуучу жабдуулардын бузулушуна жол бербеген деңгээлге ашыкча чыңалуу.

Негизги иштөө режимдери

Көпчүлүк SPDлердин үч негизги иштөө режими бар:

• күтүп жаткан
• Даректи

Ар бир режимде, ток SPD аркылуу агат. Түшүнүксүз болушу мүмкүн, бирок ар бир режимде токтун башка түрү болушу мүмкүн.

Күтүү режими

Электр бөлүштүрүү тутумунун ичинде "таза энергия" берилген кадимки кубаттуулук шартында, SPD минималдуу функцияны аткарат. Күтүү режиминде, SPD ашыкча чыңалуунун болушун күтөт жана AC кубатын аз же такыр керектейт; биринчи кезекте, мониторинг схемалары тарабынан колдонулат.

Багыттоо режими

Убактылуу ашыкча чыңалуу окуясын сезгенде, SPD Диверинг режимине өтөт. SPDдин максаты - зыяндуу импульстук токту критикалык жүктөрдөн алыстатуу, ошол эле учурда анын чыңалуусун аз, зыянсыз деңгээлге чейин азайтуу.

ANSI/IEEE C62.41.1-2002 тарабынан аныкталгандай, типтүү ток өткөөл циклдин бир бөлүгүнө гана созулат (микросекунддар), бул үзгүлтүксүз агымы 60 Гц, синусоидалык сигналга салыштырмалуу.

Толкундун агымынын чоңдугу анын булагына көз каранды. Чагылган, мисалы, сейрек учурларда бир нече жүз миң амперден ашкан учурдагы чоңдуктарды камтышы мүмкүн. Бирок, бир объекттин ичинде, ички жаратылган убактылуу окуялар азыраак чоңдукту пайда кылат (бир нече миң же жүз амперден аз).

Көпчүлүк SPDлер чоң толкундарды башкаруу үчүн иштелип чыккандыктан, бир иштөө эталону - бул продукттун сыналган Номиналдуу агымынын учурдагы рейтинги (In). Көп учурда ката агымы менен чаташтырылат, бирок байланышы жок, бул чоң токтун чоңдугу продукттун сыналган кайталап туруштук берүү жөндөмүнүн көрсөткүчү.

From IEEE Std. C62.72: Номиналдуу разряддын учурдагы рейтинги SPDдин жөндөмдүүлүгүн бузат, деградацияланбастан же SPDдин чектелген чыңалуу көрсөткүчтөрүнүн өзгөрүүсүз тандалган маанинин кайталануучу учурдагы толкундарына (15 жалпы толкун) дуушар кылуу жөндөмүн машыктырат. Номиналдуу агымдын учурдагы сыноосуна бардык коргоочу компоненттерди жана ички же тышкы SPD ажыраткычтарын камтыган бүт SPD кирет. Сыноо учурунда эч кандай компоненттин же ажыраткычтын иштен чыгуусуна, чынжырдын ачылышына, бузулушуна же деградациясына жол берилбейт. Белгилүү бир рейтингге жетүү үчүн, SPDдин чектелген чыңалуу көрсөткүчү тестке чейинки жана тесттен кийинки салыштыруунун ортосунда сакталышы керек. Бул сыноолордун максаты - кээ бир учурларда катуу, бирок тейлөө жабдууларында, объекттин ичинде же орнотулган жерде күтүлүүчү толкундарга жооп катары SPDдин жөндөмдүүлүгүн жана аткарылышын көрсөтүү.

Мисалы, бир режимге карата 10,000 же 20,000 ампер номиналдуу агымдын кубаттуулугу бар SPD, продукт коргоонун ар бир режиминде 10,000 же 20,000 амперден кем эмес 15 жолу убактылуу ток чоңдугуна чыдай алышы керек дегенди билдирет.

Өмүрдүн аягынын сценарийлери

IEEE Std C62.72ден: SPDлердин узак мөөнөттүү ишенимдүүлүгүнө эң чоң коркунуч толкундар болбошу мүмкүн, бирок PDSде пайда боло турган кайталануучу убактылуу же убактылуу ашыкча чыңалуу (TOVs же "шишиктер"). MCOV бар SPDлер-номиналдык системанын чыңалуусуна өтө жакын болгон мындай ашыкча чыңалууларга көбүрөөк дуушар болушат, бул SPDтин эрте картаюусуна же мөөнөтүнөн мурда бүтүшүнө алып келиши мүмкүн. Көбүнчө колдонулуучу эреже - бул SPDдин MCOV ар бир конкреттүү коргоонун режими үчүн номиналдык системанын чыңалуусунун 115% дан кем эмес экендигин аныктоо. Бул SPDге PDSтин нормалдуу чыңалуу өзгөрүүлөрүнө таасир этпөөгө мүмкүндүк берет.

Бирок, үзгүлтүксүз ашыкча чыңалуу окуяларынан тышкары, SPDлер толкун учурундагы SPDs рейтингдеринен, толкун окуяларынын пайда болуу ылдамдыгынан, толкундун узактыгынан улам убакыттын өтүшү менен эскирип же начарлап кетиши мүмкүн. , же бул окуялардын айкалышы. Белгилүү бир убакыттын ичинде кайталануучу толкун окуялары SPD компоненттерин ысып кетиши жана толкундун коргоочу компоненттеринин картаюусуна алып келиши мүмкүн. Андан тышкары, кайталанган толкундар термикалык коргоочу компоненттердин жылытылышынан улам термикалык активдештирилген SPD ажыраткычтарынын мөөнөтүнөн мурда иштешине алып келиши мүмкүн. SPDдин мүнөздөмөсү кызматтын аягына жеткенде өзгөрүшү мүмкүн-мисалы, өлчөнгөн чектөө чыңалуусу көбөйүшү же азайышы мүмкүн.

Толкундардын кесепетинен деградацияга жол бербөө үчүн, көптөгөн SPD өндүрүүчүлөрү физикалык чоң компоненттерди колдонуу менен же параллелдүү түрдө бир нече компоненттерди туташтыруу менен SPDлерди жогорку чыңалуу учурдагы мүмкүнчүлүктөрү менен иштеп чыгышат. Бул өтө сейрек кездешүүчү жана өзгөчө учурларды кошпогондо, SPDнин жыйын катары рейтингдеринен ашып кетүү ыктымалдыгын болтурбоо үчүн жасалат. Бул ыкманын ийгилиги, бул модада иштелип чыккан орнотулган SPDлердин узак кызмат мөөнөтү жана тарыхы менен колдоого алынат.

SPD координациясына карата жана учурдагы рейтингдердин жогорулашына карата айтылгандай, PDS эрте картаюуну алдын алууга жардам берүү үчүн PDS көбүнчө толкундарга дуушар болгон тейлөө жабдууларында жайгашкан жогорку толкуну бар SPDге ээ болуу логикалуу; Ошол эле учурда, тышкы булактарга дуушар болбогон тейлөө жабдууларынан SPDлердин рейтинги төмөн болушу мүмкүн. Жакшы толкундан коргоочу тутумдун дизайны жана координациясы менен SPDтин эрте картаюусунан сактанууга болот.

SPD ийгиликсиздигинин башка себептери төмөнкүлөрдү камтыйт:

• Орнотуу каталары
• Товарды чыңалуу рейтинги үчүн туура эмес колдонуу
• Туруктуу чыңалуу окуялары

Качан басуу компоненти иштебей калса, ал көбүнчө кыска болуп, токтун иштебей калган компонент аркылуу агып башташына алып келет. Бул ишке ашпаган компонент аркылуу өтүүчү токтун көлөмү жеткиликтүү ката агымынын функциясы жана электр системасы тарабынан башкарылат. Fault Currents жөнүндө көбүрөөк маалымат алуу үчүн SPD Safety Related Information баракчасына өтүңүз.