Dispositivo de proteção contra surtos SPD

O dispositivo de proteção contra surtos SPD também é denominado pára-raios. Todos os protetores de surto para uma finalidade específica são, na verdade, um tipo de comutação rápida, e o protetor de surtos é ativado dentro de uma certa faixa de tensão. Após ser ativado, o componente de supressão do protetor de surto será desconectado do estado de alta impedância e o pólo L será colocado em um estado de baixa resistência. Desta forma, a corrente de pico de energia local no dispositivo eletrônico pode ser ventilada. Durante todo o processo do raio, o filtro de linha manterá uma tensão relativamente constante em todo o pólo. Essa tensão garante que o protetor de surto esteja sempre ligado e possa descarregar com segurança a corrente de surto para a terra. Em outras palavras, os protetores de sobretensão protegem equipamentos eletrônicos sensíveis dos efeitos de eventos de raios, atividade de comutação na rede pública, processos de correção de fator de potência e outras energias geradas por atividades internas e externas de curto prazo.

Aplicação

O relâmpago tem ameaças óbvias à segurança pessoal e representa uma ameaça potencial para vários dispositivos. O dano de picos de energia ao equipamento não se limita a direta queda de raios. Quedas de raios de curta distância representam uma grande ameaça aos sensíveis dispositivos eletrônicos modernos; por outro lado, a atividade de relâmpagos na distância e descarga entre nuvens de tempestade pode criar fortes correntes de irrupção na fonte de alimentação e loops de sinal, de modo que o equipamento de fluxo normal é normal. Execute e reduza a vida útil do equipamento. A corrente elétrica flui pela terra devido à presença de resistência de aterramento, que gera alta tensão. Esta alta tensão não só coloca em risco o equipamento eletrônico, mas também põe em risco vidas humanas devido à tensão de passo.

Surge, como o nome sugere, é uma sobretensão transitória que excede a tensão normal de operação. Em essência, um filtro de linha é um pulso violento que ocorre em apenas alguns milionésimos de segundo e pode causar surtos: equipamentos pesados, curtos-circuitos, troca de energia ou motores grandes. Os produtos que contêm pára-raios podem absorver com eficácia explosões repentinas de energia para proteger o equipamento conectado contra danos.

Um filtro de linha, também chamado de pára-raios, é um dispositivo eletrônico que fornece proteção de segurança para vários dispositivos eletrônicos, instrumentos e linhas de comunicação. Quando uma corrente ou tensão repentina é gerada repentinamente em um circuito elétrico ou em uma linha de comunicação devido a interferência externa, o protetor de sobretensão pode conduzir o shunt em um tempo muito curto, evitando assim danos a outros equipamentos no circuito pelo pico.

Características básicas

O filtro de linha tem uma grande taxa de fluxo, uma baixa tensão residual e um tempo de resposta rápido;

Use a mais recente tecnologia de extinção de arco para evitar completamente incêndios;

Circuito de proteção de controle de temperatura com proteção térmica embutida;

Com uma indicação de status de energia indicando o status de funcionamento do estabilizador;

A estrutura é rigorosa e o trabalho é estável e confiável.

Terminologia

1, sistema de terminação de ar

Os protetores de sobretensão são usados ​​para objetos de metal e estruturas de metal que aceitam ou resistem diretamente aos raios, como pára-raios, cintos de proteção contra raios (linhas), redes de proteção contra raios, etc.

2, sistema de condutor descendente

O filtro de linha conecta o condutor de metal do receptor de relâmpago ao dispositivo de aterramento.

3, sistema de terminação de terra

A soma do eletrodo de Terra e do condutor de Terra.

4, eletrodo de aterramento

Um condutor de metal enterrado no solo que está em contato direto com a terra. Também conhecido como pólo de aterramento. Vários membros de metal, instalações de metal, tubos de metal, equipamentos de metal, etc. que contatam diretamente a terra também podem servir como um eletrodo de terra, que é chamado de eletrodo de terra natural.

5, condutor de terra

Conecte os fios de conexão ou condutores do dispositivo de aterramento do terminal de aterramento do equipamento elétrico aos fios de conexão ou condutores do dispositivo de aterramento dos objetos de metal que precisam de ligação equipotencial, o terminal de aterramento total, a placa de resumo de aterramento, o aterramento total barra e a ligação equipotencial.

6, relâmpago direto

Raios diretos atingem objetos reais, como edifícios, terra ou dispositivos de proteção contra raios.

7, flashover traseiro

A corrente elétrica passa por um ponto de aterramento ou sistema de aterramento para causar uma mudança no potencial de aterramento da região. Os contra-ataques de potencial de aterramento podem causar alterações no potencial do sistema de aterramento, o que pode causar danos a equipamentos eletrônicos e elétricos.

8, Sistema de proteção contra raios (LPS)

Os protetores contra sobretensão reduzem os danos causados ​​por raios em edifícios, instalações, etc., incluindo sistemas de proteção contra raios externos e internos.

8.1 Sistema de proteção externa contra raios

Uma parte de proteção contra raios do exterior ou corpo de um edifício. O protetor contra surtos geralmente consiste em um receptor de raios, um condutor de descida e um dispositivo de aterramento para evitar quedas diretas de raios.

8.2 Sistema de proteção contra raios interno

A parte de proteção contra raios dentro do edifício (estrutura), o protetor de sobretensão geralmente consiste em sistema de ligação equipotencial, sistema de aterramento comum, sistema de blindagem, fiação razoável, protetor de sobretensão, etc., usado principalmente para reduzir e prevenir a corrente de raios O efeito eletromagnético gerado em o espaço de proteção.

Análise

Os desastres com raios são um dos desastres naturais mais sérios. Existem inúmeras vítimas e perdas de propriedades causadas por desastres com raios a cada ano no mundo. Com um grande número de aplicações de dispositivos integrados eletrônicos e microeletrônicos, os danos aos sistemas e equipamentos causados ​​por sobretensão e pulsos eletromagnéticos de raios estão aumentando. Portanto, é muito importante resolver o problema de proteção contra descargas atmosféricas de edifícios e sistemas de informação eletrônicos o mais rápido possível.

A descarga de um raio do protetor de sobretensão pode ocorrer entre nuvens ou nuvens, ou entre nuvens e o solo; além do surto interno causado pelo uso de muitos equipamentos elétricos de grande capacidade, o sistema de alimentação (padrão do sistema de alimentação de baixa tensão da China: AC 50Hz 220 / 380V) e o impacto do equipamento elétrico e proteção contra raios e sobretensão tornou-se o foco das atenções.

A queda de um raio entre a nuvem e o solo do estabilizador consiste em um ou vários relâmpagos separados, cada um carregando uma série de correntes muito altas com durações muito curtas. Uma descarga elétrica típica incluirá dois ou três relâmpagos, aproximadamente um vigésimo de segundo entre cada queda de raio. A maioria das correntes elétricas fica entre 10,000 e 100,000 amperes e sua duração é normalmente inferior a 100 microssegundos.

O uso de equipamento de grande capacidade e equipamento de inversor no sistema de fornecimento de energia do filtro de linha tem trazido um problema de sobretensão interno cada vez mais sério. Atribuímos isso aos efeitos da sobretensão transitória (TVS). A faixa permitida da tensão da fonte de alimentação está presente para qualquer dispositivo energizado. Às vezes, até mesmo um choque de sobretensão muito estreito pode causar energia ou danos ao equipamento. Este é o caso de danos por sobretensão transitória (TVS). Especialmente para alguns dispositivos microeletrônicos sensíveis, às vezes um pequeno surto pode causar danos fatais.

Com os requisitos cada vez mais rígidos para proteção contra raios de equipamentos relacionados, a instalação de Surge Protection Device (SPD) para suprimir picos e sobretensões transitórias na linha e sobrecorrente na linha de purga tornou-se uma parte importante da moderna tecnologia de proteção contra raios. XNUMX.

1, características de relâmpago

A proteção contra raios inclui proteção externa contra raios e proteção interna contra raios. A proteção externa contra raios é usada principalmente para receptores de raios (pára-raios, redes de proteção contra raios, cintos de proteção contra raios, linhas de proteção contra raios), condutores de descida e dispositivos de aterramento. A principal função do filtro de linha é garantir que o corpo do edifício esteja protegido contra a queda direta de raios. Os relâmpagos que podem atingir um edifício são descarregados na terra por meio de pára-raios (cintos, redes, fios), condutores descendente, etc. A proteção interna contra relâmpagos inclui proteção contra relâmpagos, picos de linha, contra-ataques de potencial de aterramento, intrusão de ondas de raio e eletromagnético e eletrostático indução. O método é baseado na ligação equipotencial, incluindo conexão direta e conexão indireta através de SPD, de forma que o corpo metálico, a linha de equipamentos e a terra formem um corpo equipotencial condicional, e as instalações internas sejam desviadas e induzidas por raios e outros surtos. A corrente do raio ou corrente de surto é descarregada na terra para proteger a segurança das pessoas e equipamentos no edifício.

Os relâmpagos são caracterizados por um aumento de tensão muito rápido (dentro de 10 μs), alta tensão de pico (dezenas de milhares a milhões de volts), grande corrente (dezenas a centenas de milhares de amperes) e curta duração (dezenas a centenas de microssegundos), a velocidade de transmissão é rápida (transmitindo na velocidade da luz), a energia é muito grande e é a mais destrutiva entre os surtos de tensão.

2, classificação de protetores contra sobretensão

O SPD é um dispositivo indispensável para a proteção contra raios de equipamentos eletrônicos. Sua função é limitar a sobretensão instantânea da linha de energia e da linha de transmissão de sinal à faixa de tensão que o equipamento ou sistema pode suportar, ou descarregar uma poderosa corrente de raio no solo. Proteja equipamentos ou sistemas protegidos de choques.

2,1 Classificação por princípio de funcionamento

Classificado de acordo com seu princípio de funcionamento, o SPD pode ser dividido em tipo de interruptor de tensão, tipo de limite de tensão e tipo de combinação.

(1) Chave de tensão tipo SPD. Na ausência de sobretensão transitória, ele exibe alta impedância. Uma vez que responde à sobretensão transitória de um raio, sua impedância muda para baixa impedância, permitindo a passagem da corrente elétrica, também conhecida como “chave de curto-circuito tipo SPD”.

(2) SPD de limitação de pressão. Quando não há sobretensão transitória, é de alta impedância, mas à medida que a corrente de surto e a tensão aumentam, sua impedância continuará a diminuir e suas características de corrente e tensão são fortemente não lineares, às vezes chamadas de “SPD tipo clampeado”.

(3) SPD combinado. É uma combinação de um componente do tipo de comutação de tensão e um componente do tipo limitador de tensão, que pode ser exibido como um tipo de comutação de tensão ou um tipo de limitação de tensão ou ambos, dependendo das características da tensão aplicada.

2.2 Classificação por propósito

De acordo com seu uso, o SPD pode ser dividido em SPD da linha de energia e SPD da linha de sinal.

2.2.1 SPD de linha de energia

Como a energia dos raios é muito grande, é necessário descarregar gradualmente a energia dos raios para a terra por meio de uma descarga graduada. Instale um protetor de sobretensão ou um protetor de sobretensão limitador de tensão que passe no teste de classificação de Classe I na junção da zona de proteção direta contra raios (LPZ0A) ou da zona de proteção direta contra raios (LPZ0B) e a primeira zona de proteção (LPZ1). Proteção primária, que descarrega corrente direta de raios, ou descarrega grandes quantidades de energia conduzida quando a linha de transmissão de energia está sujeita a descargas diretas de raios. Um protetor de surto limitador de tensão é instalado na junção de cada zona (incluindo a zona LPZ1) atrás da primeira zona de proteção como um segundo, terceiro ou nível superior de proteção. O protetor de segundo nível é um dispositivo de proteção para a tensão residual do protetor de pré-estágio e a queda de raio induzida na área. Quando a absorção de energia do raio do palco frontal é grande, algumas partes ainda são bastante grandes para o equipamento ou o protetor de terceiro nível. A energia que é transmitida exigirá uma absorção adicional pelo protetor de segundo nível. Ao mesmo tempo, a linha de transmissão do pára-raios do primeiro estágio também irá induzir radiação de pulso eletromagnético de raio. Quando a linha é longa o suficiente, a energia do raio induzido se torna grande o suficiente e o protetor de segundo nível é necessário para sangrar ainda mais a energia do raio. O protetor de terceiro estágio protege a energia residual do raio através do protetor de segundo estágio. De acordo com o nível de tensão suportável do equipamento protegido, se a proteção contra raios de dois níveis pode atingir o limite de tensão abaixo do nível de tensão do equipamento, apenas dois níveis de proteção são necessários; se o nível de tensão de suporte do equipamento for baixo, ele pode exigir quatro níveis ou até mais níveis de proteção.

Escolha SPD, você precisa entender alguns parâmetros e como eles funcionam.

(1) A onda de 10/350 μs é uma forma de onda que simula um raio direto e a energia da forma de onda é grande; a onda de 8/20 μs é uma forma de onda que simula a indução e a condução de raios.

(2) A corrente de descarga nominal In refere-se à corrente de pico que flui através do SPD e onda de corrente de 8/20 μs.

(3) A corrente de descarga máxima Imax, também conhecida como vazão máxima, refere-se à corrente de descarga máxima que pode ser suportada pelo SPD com uma onda de corrente de 8 / 20μs.

(4) A tensão máxima suportável contínua Uc (rms) refere-se à tensão CA máxima rms ou tensão CC que pode ser aplicada continuamente ao SPD.

(5) A tensão residual Ur refere-se ao valor da pressão residual na corrente de descarga nominal In.

(6) A tensão de proteção Up caracteriza o parâmetro característico da tensão entre os terminais de limite do SPD, e seu valor pode ser selecionado da lista de valores preferenciais, que deve ser maior que o maior valor da tensão limite.

(7) O tipo de interruptor de tensão SPD descarrega principalmente onda de corrente de 10 / 350μs, e o tipo de limitação de tensão SPD descarrega principalmente onda de corrente de 8 / 20μs.

2.2.2 Linha de Sinal SPD

O SPD da linha de sinal é, na verdade, um pára-raios de sinal instalado na linha de transmissão de sinal, geralmente na extremidade frontal do dispositivo, para proteger os dispositivos subsequentes e evitar que ondas de raios influenciem o dispositivo danificado da linha de sinal.

1) Seleção do nível de proteção de tensão (Up)

O valor Up não deve exceder a classificação de tensão nominal do equipamento protegido. O Up requer que o SPD corresponda bem ao isolamento do equipamento que está sendo protegido.

No sistema de alimentação e distribuição de baixa tensão, o equipamento deve ter uma certa capacidade de resistir a sobretensão, ou seja, a capacidade de resistir a choques e sobretensão. Quando o valor de sobretensão de impacto de vários equipamentos do sistema trifásico 220/380 V não pode ser obtido, ele pode ser selecionado de acordo com os indicadores fornecidos pela IEC 60664-1.

2) Seleção da corrente de descarga nominal In (capacidade de fluxo de impacto)

A corrente de pico fluindo através do SPD, onda de corrente de 8/20 μs. É usado para o teste de classificação de Classe II de SPD e também para o pré-tratamento de SPD para testes de classificação de Classe I e Classe II.

Na verdade, In é o valor máximo de pico da corrente de surto que pode passar o número especificado de vezes (geralmente 20 vezes) e a forma de onda especificada (8/20 μs) sem danos substanciais ao SPD.

3) Seleção da corrente de descarga máxima Imax (capacidade limite de fluxo de choque)

O pico de corrente que flui através do SPD, onda de corrente de 8/20 μs, é usado para o teste de classificação de Classe II. Imax tem muitas semelhanças com In, que usa uma corrente de pico de onda de corrente de 8/20 μs para realizar um teste de classificação de Classe II em SPD. A diferença também é óbvia. Imax executa apenas um teste de impacto no SPD, e o SPD não causa danos substanciais após o teste, e o In pode fazer 20 desses testes, e o SPD não pode ser destruído substancialmente após o teste. Portanto, Imax é o limite de corrente do impacto, então a corrente de descarga máxima também é chamada de capacidade de fluxo de impulso final. Obviamente, Imax> In.

princípio de trabalho

O Dispositivo de proteção contra surtos é um dispositivo indispensável para a proteção contra raios de equipamentos eletrônicos. Costumava ser chamado de “pára-raios” ou “protetor de sobretensão”. Inglês é abreviado como SPD. A função do protetor de sobretensão é A sobretensão transitória na linha de alimentação e a linha de transmissão de sinal é limitada à faixa de tensão que o equipamento ou sistema pode suportar, ou a poderosa corrente de raio é descarregada no solo para proteger o equipamento protegido ou sistema de impacto e dano.

O tipo e a estrutura do protetor contra surtos variam de aplicação para aplicação, mas deve conter pelo menos um componente limitador de tensão não linear. Os componentes básicos usados ​​em protetores de surto são gap de descarga, tubo de descarga cheio de gás, varistor, diodo de supressão e bobina de estrangulamento.

Componente básico

1. Lacuna de descarga (também conhecida como lacuna de proteção):

Geralmente é composto por duas hastes de metal separadas por uma certa lacuna exposta ao ar, uma das quais está conectada à linha de fase L da fonte de alimentação ou à linha neutra (N) do dispositivo de proteção necessário, e a outra haste de metal e a linha de aterramento (PE) está conectada. Quando ocorre a sobretensão transitória, a lacuna é quebrada e uma parte da carga de sobretensão é introduzida na terra, o que evita o aumento de tensão no dispositivo protegido. A distância entre as duas hastes de metal da fenda de descarga pode ser ajustada conforme necessário, e a estrutura é relativamente simples, e a desvantagem é que o desempenho de extinção de arco é pobre. A lacuna de descarga aprimorada é uma lacuna angular e sua função de extinção de arco é melhor do que a anterior. É causada pela ação da energia elétrica F do circuito e pelo aumento do fluxo de ar quente para extinguir o arco.

2. Tubo de descarga de gás:

Consiste em um par de placas negativas frias que são separadas umas das outras e encerradas em um tubo de vidro ou tubo de cerâmica preenchido com um determinado gás inerte (Ar). Para aumentar a probabilidade de disparo do tubo de descarga, um agente de disparo também é fornecido no tubo de descarga. Este tipo de tubo de descarga preenchido com gás tem um tipo de dois pólos e um tipo de três pólos.

Os parâmetros técnicos do tubo de descarga de gás são: Tensão de descarga DC Udc; tensão de descarga de choque Up (Geralmente, Up≈ (2 ~ 3) Udc; corrente suportável de frequência de energia In; corrente suportável de impulso Ip; resistência de isolamento R (> 109Ω)); capacitância intereletrodo (1-5PF)

O tubo de descarga de gás pode ser usado em condições DC e AC. A tensão de descarga DC selecionada Udc é a seguinte: Use sob condições DC: Udc≥1.8U0 (U0 é a tensão DC para a linha funcionar normalmente)

Use sob condições AC: U dc ≥ 1.44Un (Un é o valor rms da tensão AC para operação normal da linha)

3. Varistor:

É um varistor semicondutor de óxido metálico com ZnO como componente principal. Quando a tensão aplicada a ambas as extremidades atinge um determinado valor, a resistência é muito sensível à tensão. Seu princípio de funcionamento é equivalente à conexão em série e paralela de múltiplos semicondutores PN. O varistor é caracterizado por boas características não lineares (I = CUα, α é um coeficiente não linear), grande capacidade de fluxo (~ 2KA / cm2), baixa corrente de fuga normal (10-7 ~ 10-6A), baixa tensão residual (dependendo na tensão operacional do varistor e capacidade de fluxo), o tempo de resposta à sobretensão transitória é rápido (~ 10-8s), sem giro livre.

Os parâmetros técnicos do varistor são voltagem do varistor (isto é, voltagem de comutação) UN, voltagem de referência Ulma; tensão residual Ures; relação de tensão residual K (K = Ures / UN); capacidade máxima de fluxo Imax; corrente de fuga; tempo de resposta.

O varistor é usado nas seguintes condições: tensão do varistor: UN ≥ [(√ 2 × 1.2) / 0.7] U0 (U0 é a tensão nominal da fonte de alimentação de frequência de energia)

Tensão mínima de referência: Ulma ≥ (1.8 ~ 2) Uac (usado em condições DC)

Ulma ≥ (2.2 ~ 2.5) Uac (usado em condições AC, Uac é a tensão operacional AC)

A tensão máxima de referência do varistor deve ser determinada pela tensão suportável do dispositivo eletrônico protegido. A tensão residual do varistor deve ser inferior ao nível de tensão do dispositivo eletrônico protegido, ou seja, (Ulma) max≤Ub / K. Onde K é a relação de tensão residual e Ub é a tensão de dano do dispositivo protegido.

4. Díodo de supressão:

O diodo de supressão tem uma função limitada por grampo. Atua na região de decomposição reversa. Devido à sua baixa tensão de fixação e resposta rápida, é especialmente adequado para uso como componentes de proteção de último nível em circuitos de proteção de vários níveis. A característica volt-ampere do diodo de supressão na região de quebra pode ser expressa pela seguinte fórmula: I = CUα, onde α é um coeficiente não linear, para o diodo Zener α = 7 ～ 9, no diodo de avalanche α = 5 ～ 7

Parâmetros técnicos do diodo de supressão

(1) Tensão de ruptura, que se refere à tensão de ruptura na corrente de ruptura reversa especificada (geralmente 1ma), que normalmente está na faixa de 2.9 V a 4.7 V para diodos Zener, e a ruptura nominal de diodos de avalanche. A voltagem de uso geralmente está na faixa de 5.6 V a 200 V.

(2) Tensão máxima do grampo: refere-se à tensão mais alta que aparece em ambas as extremidades de um tubo quando ele passa por uma grande corrente de uma forma de onda prescrita.

(3) Potência de pulso: Refere-se ao produto da tensão máxima da garra em ambas as extremidades do tubo e a corrente equivalente no tubo sob uma forma de onda de corrente especificada (por exemplo, 10/1000 μs).

(4) Tensão residual reversa: refere-se à tensão máxima que pode ser aplicada em ambas as extremidades do tubo na zona de vazamento reverso, na qual o tubo não deve quebrar. Essa tensão residual reversa deve ser significativamente maior do que o pico de tensão operacional mais alto do sistema eletrônico protegido, ou seja, não pode estar em um estado de condução fraca durante a operação normal do sistema.

(5) Corrente de fuga máxima: Refere-se à corrente reversa máxima fluindo através do tubo sob a tensão residual reversa.

(6) Tempo de resposta: 10-11s

5. Bobina de estrangulamento:

A bobina de estrangulamento é um dispositivo de supressão de interferência de modo comum com ferrite como núcleo. É enrolado simetricamente no mesmo núcleo toroidal de ferrita por duas bobinas do mesmo tamanho e com o mesmo número de voltas. Para formar um dispositivo de quatro terminais, é necessário suprimir a grande indutância do sinal de modo comum e tem pouco efeito na indutância diferencial do sinal de modo diferencial. A bobina de estrangulamento pode suprimir efetivamente o sinal de interferência de modo comum (como interferência de raio) na linha balanceada, mas não tem efeito no sinal de modo diferencial que a linha normalmente transmite.

A bobina de estrangulamento deve atender aos seguintes requisitos quando for produzida:

1) Os fios enrolados no núcleo da bobina devem ser isolados uns dos outros para garantir que nenhum curto-circuito ocorra entre as voltas da bobina sob sobretensão transitória.

2) Quando a bobina flui por uma grande corrente instantânea, o núcleo não parece estar saturado.

3) O núcleo na bobina deve ser isolado da bobina para evitar ruptura entre os dois sob sobretensão transitória.

4) A bobina deve ser enrolada tanto quanto possível, o que pode reduzir a capacitância parasita da bobina e aumentar a capacidade da bobina de sobretensão instantânea.

6. 1/4 do comprimento de onda em curto-circuito

O pé-de-cabra de 1/4 de comprimento de onda é um protetor de pico de sinal de micro-ondas baseado na análise espectral de ondas de raios e na teoria de ondas estacionárias do alimentador de antena. O comprimento da barra de curto-circuito de metal neste protetor é baseado na frequência do sinal de operação (por exemplo, 900 MHz ou 1800 MHz). O tamanho do comprimento de onda de 1/4 é determinado. O comprimento da barra de curto-circuito paralelo tem uma impedância infinita para a frequência do sinal de trabalho, que é equivalente a um circuito aberto e não afeta a transmissão do sinal. No entanto, para ondas de raio, uma vez que a energia do raio é distribuída principalmente abaixo de n + KHZ, a barra de curto-circuito Para a impedância da onda de raio é pequena, equivalente a um curto-circuito, o nível de energia do raio é descarregado no solo.

Uma vez que o diâmetro da barra de curto-circuito de 1/4 de comprimento de onda é geralmente de alguns milímetros, a resistência da corrente de impacto é boa e pode atingir 30KA (8 / 20μs) ou mais, e a tensão residual é pequena. Essa tensão residual é causada principalmente pela autoindutância da barra de curto. A desvantagem é que a banda de energia é estreita e a largura de banda é de cerca de 2% a 20%. Outra desvantagem é que a polarização DC não pode ser aplicada ao alimentador da antena, o que limita algumas aplicações.

Circuito básico

O circuito do filtro de linha tem diferentes formas de acordo com as diferentes necessidades. Os componentes básicos são os vários tipos mencionados acima. Um pesquisador de produtos de proteção contra raios tecnicamente bem conhecido pode projetar uma variedade de circuitos, assim como uma caixa de blocos pode ser usada. Diferentes padrões estruturais. É responsabilidade dos trabalhadores da proteção contra raios desenvolver produtos que sejam eficazes e econômicos.

Proteção graduada

O pára-raios de primeiro estágio do protetor contra surtos pode sangrar para a corrente direta de um raio ou sangrar quando a linha de transmissão de energia for submetida a um raio direto. Para locais onde podem ocorrer quedas diretas de raios, CLASSE-I deve ser executado. Proteção contra raios. O pára-raios de segundo estágio é um dispositivo de proteção para a tensão residual do dispositivo frontal de proteção contra raios e a queda de raios induzida por raios na área. Quando há grande absorção de energia de um raio no palco frontal, ainda há uma parte do equipamento ou dispositivo de proteção contra raios de terceiro nível. É uma grande quantidade de energia que será transmitida e requer um pára-raios de segundo estágio para absorção posterior. Ao mesmo tempo, a linha de transmissão do pára-raios de primeiro estágio também irá induzir radiação eletromagnética de impulso de raio LEMP. Quando a linha é longa o suficiente, a energia do relâmpago induzido torna-se grande o suficiente e o dispositivo de proteção contra relâmpagos de segundo nível é necessário para descarregar ainda mais a energia do relâmpago. O pára-raios de terceiro estágio protege o LEMP e a energia residual do raio através do pára-raios de segundo estágio.

Proteção de primeiro nível

O objetivo do protetor de surto é evitar que a tensão de surto seja conduzida diretamente da área LPZ0 para a área LPZ1, limitando a tensão de surto de dezenas de milhares a centenas de milhares de volts a 2500-3000V.

O filtro de linha instalado no lado de baixa tensão do transformador de energia é um pára-raios trifásico do tipo interruptor de tensão de alimentação. O fluxo do raio não deve ser inferior a 60KA. O pára-raios de fonte de alimentação desta classe deve ser um pára-raios de grande capacidade conectado entre as fases da entrada do sistema de fonte de alimentação do usuário e a terra. Geralmente, é necessário que o estabilizador de energia desta classe tenha uma capacidade máxima de impacto de mais de 100KA por fase e a tensão limite exigida seja inferior a 1500 V, que é chamada de protetor de oscilação de energia CLASSE I e protetor de sobretensão. Projetados para suportar altas correntes de raios e quedas de raios indutivos, e para atrair picos de alta energia, esses pára-raios eletromagnéticos desviam grandes quantidades de corrente de pico para o solo. Eles fornecem apenas uma tensão limite (a tensão máxima que aparece na linha quando a corrente de pico flui através do pára-raios da fonte de alimentação é chamada de tensão limite). O protetor CLASSE Classe I é usado principalmente para absorver grandes correntes de inrush, apenas. Eles não podem proteger totalmente o equipamento elétrico sensível dentro do sistema de alimentação.

O protetor contra surtos de energia de primeiro nível pode proteger contra ondas de raio de 10 / 350μs e 100KA e atender aos mais altos padrões de proteção estipulados pela IEC. A referência técnica é a seguinte: o fluxo luminoso é maior ou igual a 100KA (10 / 350μs); a tensão residual não é superior a 2.5 KV; o tempo de resposta é menor ou igual a 100 ns.

Proteção de segundo nível

O objetivo do protetor de surto é limitar ainda mais a tensão de surto residual através do pára-raios do primeiro estágio para 1500-2000V e conectar equipotencialmente o LPZ1-LPZ2.

O pára-raios da fonte de alimentação emitido pela linha do gabinete de distribuição deve ser um dispositivo de proteção contra raios da fonte de alimentação com limitação de tensão como proteção de segundo nível. A capacidade de corrente elétrica não deve ser inferior a 20KA. Deve ser instalado na fonte de alimentação de equipamentos elétricos importantes ou sensíveis. Estação de distribuição rodoviária. Esses pára-raios de energia fornecem uma melhor absorção da energia de pico residual através do pára-raios na entrada da fonte de alimentação do cliente e têm excelente supressão de sobretensões transitórias. O pára-raios de energia usado nesta área requer uma capacidade máxima de impacto de 45kA ou mais por fase, e a tensão limite exigida deve ser inferior a 1200V, que é chamada de CLASSE II para-raios da fonte de alimentação. O sistema de fonte de alimentação do usuário geral pode atingir a proteção de segundo nível para atender aos requisitos de operação do equipamento elétrico.

O protetor contra surtos de energia de segundo estágio adota o protetor Classe C para proteção de modo completo fase-a-fase, fase-terra e meio-terra. Os principais parâmetros técnicos são: capacidade de descarga atmosférica maior ou igual a 40KA (8 / 20μs); tensão residual O valor de pico não é superior a 1000 V; o tempo de resposta não é superior a 25 ns.

Proteção de terceiro nível

O objetivo do filtro de linha é proteger o equipamento, em última instância, reduzindo a tensão residual de surto para menos de 1000 V, de modo que a energia de surto não danifique o equipamento.

Quando o dispositivo de proteção contra relâmpagos da fonte de alimentação instalado na extremidade de entrada da fonte de alimentação CA do equipamento de informação eletrônico é usado como proteção de terceiro nível, deve ser um dispositivo de proteção contra relâmpagos da fonte de alimentação limitadora de tensão do tipo série e seu relâmpago a capacidade atual não deve ser inferior a 10KA.

A linha final de proteção do filtro de linha pode ser usada com um filtro de linha embutido na fonte de alimentação interna do consumidor para obter uma eliminação completa de pequenas sobretensões transitórias. O pára-raios de energia usado aqui requer uma capacidade máxima de impacto de 20KA ou menos por fase, e a tensão de limitação necessária deve ser inferior a 1000V. É necessário ter um terceiro nível de proteção para alguns equipamentos eletrônicos particularmente importantes ou particularmente sensíveis, bem como para proteger o equipamento elétrico de sobretensões transitórias geradas dentro do sistema.

Para a fonte de alimentação de retificação usada em equipamentos de comunicação de microondas, equipamentos de comunicação de estação móvel e equipamentos de radar, é necessário selecionar o Dispositivo de proteção contra raios de fonte de alimentação DC com a adaptação da tensão de trabalho como proteção do estágio final de acordo com a proteção de sua tensão de trabalho.

Nível 4 e acima

O filtro de linha de acordo com o nível de tensão suportável do equipamento protegido, se a proteção contra raios de dois níveis pode atingir a tensão limite abaixo do nível de tensão suportável do equipamento, ele só precisa fazer dois níveis de proteção, se o equipamento suportar tensão se o nível estiver baixo, pode ser necessário quatro ou mais níveis de proteção. O quarto nível de proteção de sua capacidade de fluxo de relâmpagos não deve ser inferior a 5KA.

Método de instalação

1, requisitos de instalação de rotina do SPD

O filtro de linha é instalado com trilho padrão de 35 mm

Para SPDs fixos, as seguintes etapas devem ser seguidas para a instalação regular:

1) Determine o caminho da corrente de descarga

2) Marque o fio para a queda de tensão extra causada no terminal do dispositivo.

3) Para evitar loops indutivos desnecessários, marque o condutor PE de cada dispositivo.

4) Estabeleça uma ligação equipotencial entre o dispositivo e o SPD.

5) Para coordenar a coordenação de energia do SPD multinível

Para limitar o acoplamento indutivo entre a parte protetora instalada e a parte desprotegida do dispositivo, certas medições são necessárias. A indutância mútua pode ser reduzida pela separação da fonte de detecção do circuito sacrificial, a seleção do ângulo de loop e a limitação da região de loop fechado.

Quando o condutor do componente de transporte de corrente faz parte de um circuito fechado, o circuito e a tensão induzida são reduzidos conforme o condutor se aproxima do circuito.

Em geral, é melhor separar o fio protegido do fio desprotegido e deve ser separado do fio terra. Ao mesmo tempo, para evitar o acoplamento transitório da quadratura entre o cabo de alimentação e o cabo de comunicação, devem ser feitas as medições necessárias.

2, seleção do diâmetro do fio de aterramento SPD

Linha de dados: O requisito é maior que 2.5 mm²; quando o comprimento excede 0.5 m, é necessário ser maior que 4 mm².

Powerline: Quando a área da seção transversal da linha de fase S≤16mm², a linha de terra usa S; quando a área da seção transversal da linha de fase é de 16 mm²≤ S ≤ 35mm², a linha de terra usa 16 mm²; quando a área da seção transversal da linha de fase S≥35mm², a linha de aterramento requer S / 2.

Os principais parâmetros

1. Tensão nominal Un: A tensão nominal do sistema protegido é consistente. No sistema de informática, este parâmetro indica o tipo de protetor que deve ser selecionado, que indica o valor efetivo da tensão CA ou CC.

2. Tensão nominal Uc: pode ser aplicada à extremidade especificada do protetor por um longo tempo sem causar uma mudança nas características do protetor e ativar o valor efetivo da tensão máxima do elemento de proteção.

3. Corrente nominal de descarga Isn: O pico máximo da corrente de inrush que o protetor é tolerado quando uma onda de raio padrão com uma forma de onda de 8/20 μs é aplicada ao protetor por 10 vezes.

4. Corrente de descarga máxima Imax: O pico máximo da corrente de inrush que o protetor é tolerado quando uma onda de relâmpago padrão com uma forma de onda de 8/20 μs é aplicada ao protetor.

5. Nível de proteção de tensão Up: O valor máximo do protetor nos seguintes testes: a tensão de flashover da inclinação de 1KV / µs; a tensão residual da corrente de descarga nominal.

6. Tempo de resposta tA: A sensibilidade de ação e o tempo de ruptura do componente de proteção especial refletindo principalmente no protetor, e a mudança em um determinado tempo depende da inclinação de du / dt ou di / dt.

7. Taxa de transmissão de dados Vs: indica quantos valores de bit são transmitidos em um segundo, a unidade é: bps; é o valor de referência do dispositivo de proteção contra raios corretamente selecionado no sistema de transmissão de dados, e a taxa de transmissão de dados do dispositivo de proteção contra raios depende do modo de transmissão do sistema.

8. Perda de inserção Ae: A relação da tensão antes e depois do protetor ser inserido em uma determinada frequência.

9. Perda de Retorno Ar: Indica a relação da onda de ponta refletida pelo dispositivo de proteção (ponto de reflexão), que é um parâmetro que mede diretamente se o dispositivo de proteção é compatível com a impedância do sistema.

10. Corrente de descarga longitudinal máxima: refere-se ao valor de pico da corrente de pico máxima a que o protetor está sujeito quando a onda de raio padrão com uma forma de onda de 8 / 20μs é aplicada a cada terra.

11. Corrente de descarga lateral máxima: O pico máximo da corrente de inrush a que o protetor está sujeito quando a onda de raio padrão com uma forma de onda de 8 / 20μs é aplicada entre a linha e a linha.

12. Impedância online: refere-se à soma da impedância e reatância indutiva do loop que flui através do protetor sob a tensão nominal Un. Muitas vezes referida como "impedância do sistema".

13. Corrente de descarga de pico: Existem dois tipos: corrente de descarga nominal Isn e corrente de descarga máxima Imax.

14. Corrente de fuga: refere-se à corrente DC que flui através do protetor a uma tensão nominal Un de 75 ou 80.

Classificado pelo princípio de funcionamento

1. Tipo de chave: O princípio de funcionamento do protetor de sobretensão é de alta impedância quando não há sobretensão instantânea, mas uma vez que responde à sobretensão transitória do raio, sua impedância muda repentinamente para um valor baixo, permitindo a passagem da corrente do raio. Quando usado como tal dispositivo, o dispositivo tem: uma lacuna de descarga, um tubo de descarga de gás, um tiristor e semelhantes.

2. Tipo de limitação de tensão: O princípio de funcionamento do protetor de surto é de alta impedância quando não há sobretensão transitória, mas sua impedância diminuirá continuamente com o aumento da corrente de surto e da tensão, e suas características de corrente e tensão são fortemente não lineares. Os dispositivos usados ​​como tais dispositivos são: óxido de zinco, varistores, diodos de supressão, diodos de avalanche e semelhantes.

3. Dividido ou turbulento:

Tipo de shunt: paralelo ao dispositivo protegido, exibindo baixa impedância para o pulso de raio e alta impedância para a freqüência normal de operação.

Tipo turbulento: Em série com o dispositivo protegido, apresenta uma alta impedância para o pulso de raio e uma baixa impedância para a freqüência normal de operação.

Os dispositivos usados ​​como tais são: bobinas de estrangulamento, filtros de passagem alta, filtros de passagem baixa, curto-circuito de um quarto de onda e semelhantes.

Uso do dispositivo de proteção contra surtos SPD

(1) Protetor de energia: protetor de energia AC, protetor de energia DC, protetor de energia de comutação, etc.

O módulo de proteção contra relâmpagos de energia CA é adequado para proteção de energia de salas de distribuição de energia, gabinetes de distribuição de energia, armários de distribuição, painéis de distribuição de energia CA / CC, etc.

Existem caixas de distribuição de entrada ao ar livre e caixas de distribuição de camada de construção no edifício;

Para redes de energia industrial e civil de baixa tensão (220 / 380VAC);

No sistema de potência, é utilizado principalmente para a entrada ou saída da potência trifásica na tela de alimentação da sala de controle principal da sala de máquinas ou subestação de automação.

Adequado para uma variedade de sistemas de energia DC, como:

Painel de distribuição de energia DC;

Equipamento de alimentação DC;

Caixa de distribuição DC;

Gabinete de sistema de informação eletrônico;

A saída da fonte de alimentação secundária.

(2) Protetor de sinal: protetor de sinal de baixa frequência, protetor de sinal de alta frequência, protetor de alimentação de antena, etc.

Dispositivo de proteção contra raios de sinal de rede:

Proteção contra sobretensão indutiva causada por descargas atmosféricas e pulsos eletromagnéticos de raios para equipamentos de rede como SWITCH 10/100 Mbps, HUB, ROUTER; · Proteção de switch de rede da sala de rede; · Proteção do servidor da sala de rede; · Proteção de outro dispositivo de interface de rede na sala de rede;

A caixa de proteção contra raios integrada de 24 portas é usada principalmente para proteção centralizada de vários canais de sinal em gabinetes de rede integrados e gabinetes de subinterruptor.

Dispositivo de proteção contra raios de sinal de vídeo:

O filtro de linha é usado principalmente para proteção ponto a ponto de equipamentos de sinal de vídeo. Ele pode proteger vários equipamentos de transmissão de vídeo contra raios indutivos e sobretensão da linha de transmissão de sinal. Também é aplicável à transmissão de RF sob a mesma tensão de trabalho. A caixa de proteção contra raios de vídeo multiporta integrada é usada principalmente para proteção centralizada de dispositivos de controle, como gravadores de disco rígido e cortadores de vídeo no gabinete de controle integrado.

Marca de proteção contra sobretensão

Os pára-raios mais comuns no mercado são: protetor contra sobretensão China LSP, protetor contra sobretensão OBO da Alemanha, protetor contra sobretensão DEHN, protetor contra sobretensão PHOENIX, protetor contra sobretensão US ECS, protetor contra sobretensão US PANAMAX, protetor contra sobretensão INNOVATIVE, protetor contra sobretensão US POLYPHASER, protetor contra sobretensão France Soule , Protetor contra sobretensão UK ESP Furse etc.