Přečtěte si o ochraně před přepětím a bleskem

Přepětí, také známé jako přechodné napětí nebo špička, se týká jevu, kdy napětí na krátký okamžik překročí normální provozní napětí. Přepětí je v podstatě rychlý napěťový impuls, ke kterému dochází během mikrosekund. Mezi běžné příčiny přepětí patří spouštění nebo vypínání těžkých zařízení, zkraty, přepínání napájení a provoz velkých motorů.

Přepětí může potenciálně způsobit vážné poškození elektrického zařízení. Proto produkty vybavené zařízeními pro potlačení přepětí mohou účinně absorbovat náhlé výbuchy obrovské energie a chránit připojená zařízení před poškozením. Použití těchto ochranných zařízení výrazně zvyšuje bezpečnost a spolehlivost elektrických zařízení.

Vlastnosti přepětí:

Surges mají extrémně krátké trvání, typicky v rozmezí od nanosekund do mikrosekund. Když dojde k přepětí, amplituda napětí a proudu překročí normální hodnoty více než dvojnásobně. Díky rychlému nabíjení vstupních filtračních kondenzátorů je špičkový proud rázů mnohem větší než vstupní proud v ustáleném stavu. Pro řešení přepětí by návrhy napájecích zdrojů měly zvážit omezení úrovní přepětí, které mohou vydržet AC spínače, usměrňovací můstky, pojistky a zařízení pro filtrování EMI.

Během opakovaných spínacích procesů by vstupní střídavé napětí nemělo poškodit napájecí zdroj ani způsobit přepálení pojistky. Tento jev obvykle trvá jen několik nanosekund až milisekund, ale jeho hodnoty napětí a proudu výrazně přesahují běžné provozní úrovně. Přepětí jsou v distribučních systémech velmi rozšířené a lze je považovat za všudypřítomné.

Mezi hlavní projevy přepětí v rozvodech patří:

• Kolísání napětí: Stroje a zařízení se za normálních provozních podmínek automaticky zastavují nebo spouštějí.
• Rušení elektrických zařízení: Například klimatizace, kompresory, výtahy, čerpadla nebo motory.
• Abnormality v počítačových řídicích systémech: Časté nevysvětlitelné resety.
• Častá výměna nebo převíjení motorů.
• Zkrácená životnost elektrického zařízení: Snížená životnost v důsledku poruch, resetů nebo problémů s napětím.

Přepětí může ovlivnit citlivá elektronická zařízení několika způsoby, včetně:

Poškození:

• Průraz napětí polovodičových součástek.
• Destrukce metalizovaných vrstev na součástech.
• Poškození stop na desce plošných spojů nebo kontaktních bodů.
• Poškození obousměrných tyristorů/triaků atd.

Rušení:

• Zablokování zařízení, ztráta kontroly tyristoru nebo obousměrného tyristoru.
• Částečné poškození datových souborů.
• Chyby v programech pro zpracování dat.
• Chyby a selhání při příjmu a přenosu dat.
• Nevysvětlitelné poruchy a další.

Předčasné stárnutí:

• Součásti předčasně stárnou, což výrazně snižuje životnost elektroniky.
• Snížená výstupní kvalita zvuku a obrazu.
Zdroje přepětí:
Přepětí může pocházet z vnějších i vnitřních zdrojů. Přibližně 20 % přepětí pochází z externích zdrojů, především z blesků a dalších systémových dopadů. Asi 80 % přepětí pochází z vnitřních zdrojů, zejména vlivem vnitřních elektrických zátěží.

Vnější přepětí pocházejí hlavně z blesku a zahrnují:

Přímé údery blesku: Přímé zásahy do hromosvodů, hromosvodů, budov nebo věží rafinérií.
Elektromagnetické záření z blesku: Z místa úderu blesku vyzařují silná magnetická pole, která poškozují mikroelektroniku, i když úder nezasáhne přímo budovu.
Bleskové proudy v silových a signálních vedeních.
Indukce blesku: Kolem výboje blesku se tvoří silná střídavá magnetická pole, která indukují napětí na blízkých kovových vodičích.
Vysoké místní potenciály vyvolané bleskem.
Vniknutí blesku: Přímé údery blesku do elektrického vedení nebo svodů mohou způsobit blesková přepětí na elektrických vedeních a silné elektromagnetické impulsy kolem silových kabelů. Tato indukovaná přepětí se mohou šířit do vstupních portů zařízení a způsobit poruchu nebo poškození zařízení.

Vnitřní přepětí je způsobeno především přepínáním elektrických zařízení v rámci elektrické sítě a dalšími faktory, včetně:

Zapínání a vypínání vysokých elektrických zátěží, jako jsou klimatizace, kompresory, čerpadla nebo motory.
Zapínání a vypínání indukčních zátěží.
Zapínání a vypínání kompenzačních kondenzátorů.
Poruchy zkratu.
Mechanické kontakty: Mechanické spínače včetně reléových spínacích kontaktů, tlačítkové spínače, klíčové spínače, potenciometry se spínači atd.

Podle definic IEEE lze přepětí rozdělit do několika kategorií:

• Přepětí pulzního typu: Napětí se pohybuje od několika stovek voltů do 20,000 XNUMX voltů během mikrosekund.
• Oscilační rázy: Napětí se pohybuje od několika set voltů do 6000 voltů během mikrosekund až milisekund.
• Přepětí typu burst: Špičkové napětí nebo proud opakujících se cyklů.

Pro ochranu elektronických zařízení před přepětím blesku byly stanoveny příslušné normy pro testování odolnosti. Národní norma pro testy odolnosti elektronických zařízení proti přepětí proti blesku je GB/T17626.5 (ekvivalent mezinárodní normy IEC61000-4-5). Tato norma především simuluje různé situace způsobené nepřímými údery blesku, včetně:

• Blesk udeří do vnějších vedení, generuje velké proudy tekoucí do vnějších vedení nebo zemních odporů, což vede k rušivému napětí.
• Indukované napětí a proud z nepřímých úderů blesku (jako jsou blesky v mezioblacích nebo vnitrooblacích) na externích vedeních.
• Silná elektromagnetická pole vznikající kolem objektů v blízkosti úderů blesku, indukující napětí na vnějších vedeních.
• Blesk udeří do blízkosti země, kde zemní proudy způsobí rušení prostřednictvím systému společné země. Norma navíc simuluje rušení způsobené spínacími akcemi v rozvodnách (přechodné napětí během provozu rozváděče), jako jsou:

• Rušení vznikající při přepínání hlavních napájecích systémů (např. přepínání kondenzátorových baterií).
• Rušení způsobené přepínáním malého spínače v rámci stejné elektrické sítě.
• Rušení od tyristorového zařízení s rezonančními obvody.
• Jsou také simulovány různé systematické poruchy, jako jsou zkraty a obloukové poruchy mezi uzemňovacími sítěmi zařízení nebo zemními systémy.

Norma popisuje dva typy generátorů křivek:

• Průběhy indukované na elektrických vedeních: Úzké rázové vlny (50 µs) se strmými čely (1.2 µs).
• Křivky indukované na komunikačních linkách: Široké rázové křivky s jemnými čely.

Simulované bleskové pulsy indukované v elektrickém vedení v důsledku úderu blesku nebo rázové pulsy způsobené výbojem blesku přes společný zemní odpor. Typické parametry zahrnují výstupní napětí naprázdno (0.5 až 6 kV), výstupní proud nakrátko (0.25 až 2 kA) pro různé testovací úrovně, vnitřní odpor (2 ohmy) a dodatečné odpory (10, 12, 40, 42 ohmů ) pro různé úrovně testů. Polarita rázového výstupu může být kladná/záporná a rázový výstup může být synchronizován s napájecím zdrojem s fázovým posunem 0 až 360 stupňů. Frekvence opakování by měla být alespoň jednou za minutu.

Úrovně závažnosti testů odolnosti proti bleskovému přepětí:

• Úroveň 1: Dobré ochranné prostředí.
• Úroveň 2: Prostředí s určitou ochranou.
• Úroveň 3: Prostředí běžného elektromagnetického rušení, bez specifikovaných speciálních instalačních požadavků na zařízení, jako jsou průmyslová pracoviště.
• Úroveň 4: Prostředí se silným rušením, jako jsou civilní venkovní vedení nebo nechráněné rozvodny vysokého napětí.
• Úroveň X: Určena dohodou mezi uživatelem a výrobcem.

Tagy:SG61000-5