Сетевой фильтр - Surge protector

А сетевой фильтр (или же подавитель шипов, или же ограничитель перенапряжения, или же переключатель перенапряжения[1]) - это прибор или устройство, предназначенное для защиты электрические приборы из скачки напряжения.

Обзор

Скачок напряжения - это переходное явление, которое обычно длится от 1 до 30 микросекунд и может достигать более 1000 вольт. Молния, попадающая в линию электропередачи, может давать много тысяч, а иногда и 100000 вольт. Выключенный двигатель может генерировать скачок напряжения 1000 или более вольт. Скачки могут нарушить изоляцию проводов и разрушить электронные устройства, такие как зарядные устройства, модемы и телевизоры.

Пики также могут возникать на телефонных линиях и линиях передачи данных, когда переменный ток (AC) магистральные линии случайно подключаются к ним, или в них попадает молния, или телефонные линии и линии передачи данных проходят рядом с линиями с всплесками, и возникает индуцированное напряжение.

Долговременный скачок напряжения, продолжающийся секунды, минуты или часы, вызванный отказами силового трансформатора, такими как потеря нейтрали или другая ошибка энергокомпании, не защищены устройствами защиты от переходных процессов. Длительные скачки напряжения могут разрушить защитные устройства во всем здании или на всей территории. Даже десятки миллисекунд могут оказаться дольше, чем может выдержать протектор. Долговременные скачки напряжения могут подавляться или не подавляться предохранителями и реле максимального напряжения.

Устройство защиты от импульсных перенапряжений пытается ограничить Напряжение подается на электрическое устройство путем блокировки или короткое замыкание ток для снижения напряжения ниже безопасного порога. Блокировка осуществляется с помощью катушек индуктивности, препятствующих резкому изменению тока. Замыкание осуществляется искровыми разрядниками, разрядными трубками, полупроводниками стабилитронного типа и металлооксидные варисторы (MOV), все из которых начинают проводить ток при достижении определенного порогового значения напряжения, или конденсаторами, которые препятствуют внезапному изменению напряжения. В некоторых устройствах защиты от перенапряжения используется несколько элементов.

Наиболее распространенный и эффективный способ - это метод закорачивания, при котором электрические линии временно замыкаются вместе (как с помощью искрового промежутка) или зажимаются до заданного напряжения (как с помощью MOV), в результате чего возникает большой ток. Напряжение снижается, поскольку ток короткого замыкания протекает через сопротивление в линиях электропередач. Энергия шипа рассеивается в линиях электропередач (и / или в земле) или в корпусе MOV, преобразуясь в тепло. Поскольку всплеск длится всего 10 микросекунд, повышение температуры минимально. Однако, если шип достаточно большой или достаточно длинный, например, при ударе молнии поблизости, может не хватить сопротивления линии электропередачи или заземления, и MOV (или другой элемент защиты) может быть разрушен, а линии электропередач расплавятся.

Сетевые фильтры для дома могут быть в удлинителях, используемых внутри, или в устройстве снаружи на силовой панели. В розетках в современном доме используются три провода: линейный, нейтральный и заземляющий. Многие устройства защиты будут подключаться ко всем трем парам (линия – нейтраль, линия – земля и нейтраль – земля), потому что есть условия, такие как молния, когда и линия, и нейтраль имеют выбросы высокого напряжения, которые необходимо замкнуть на землю.

А удлинитель со встроенным сетевым фильтром и несколькими розетками

Определения

Условия устройство защиты от перенапряжения (СПД) и ограничитель импульсных перенапряжений (TVSS) используются для описания электрических устройств, обычно устанавливаемых в распределительных щитах, системы управления технологическим процессом, систем связи и других промышленных систем для тяжелых условий эксплуатации с целью защиты от скачков и скачков напряжения, в том числе вызванных молния. Уменьшенные версии этих устройств иногда устанавливают в электрические панели подъезда жилых помещений, чтобы защитить домашнее оборудование от подобных опасностей.[2]

Устройство защиты от перенапряжения, установленное на панели выключателя в жилом помещении.

Много электрические полосы имеют встроенную защиту от перенапряжения; они обычно четко обозначены как таковые. Однако в нерегулируемых странах есть удлинители, помеченные как «защитные устройства от скачков напряжения» или «от скачков напряжения», которые имеют только конденсатор или цепь радиопомех (или ничего), которая нет обеспечить настоящую (или любую) защиту от всплесков.

Важные характеристики

Это некоторые из наиболее заметных спецификаций, определяющих устройство защиты от перенапряжения для сети переменного тока, а также для некоторых приложений защиты передачи данных.

Великобритания тип G адаптер розетки с сетевым фильтром

Напряжение зажима

Также известен как сквозное напряжение, это указывает, какой скачок напряжения вызовет короткое замыкание или зажим защитных компонентов внутри устройства защиты от перенапряжения.[3] Более низкое напряжение ограничения указывает на лучшую защиту, но иногда может привести к сокращению ожидаемого срока службы всей системы защиты. Три самых низких уровня защиты, определенные в Рейтинг UL составляют 330 В, 400 В и 500 В. Стандартное сквозное напряжение для устройств на 120 В переменного тока составляет 330 вольт.[4]

Underwriters Laboratories (UL),[5] глобальная независимая научная компания по безопасности определяет, как можно безопасно использовать протектор. UL 1449 стал обязательным в юрисдикциях, которые приняли NEC с 3-ей редакцией в сентябре 2009 года для повышения безопасности по сравнению с продуктами, соответствующими 2-му изданию. Измерение предельного напряжения с использованием в шесть раз более высокого тока (и энергии) определяет номинал защиты по напряжению (VPR). Для конкретного устройства защиты это напряжение может быть выше по сравнению с номинальными значениями подавляемого напряжения (SVR) в предыдущих выпусках, которые измеряли сквозное напряжение с меньшим током. Из-за нелинейных характеристик устройств защиты, сквозные напряжения, определенные испытаниями 2-го и 3-го выпусков, не сопоставимы.[4][6]

Защитное устройство может быть больше, чтобы получить такое же сквозное напряжение во время испытаний 3-го издания. Следовательно, протектор 3-го или более позднего выпуска должен обеспечивать повышенную безопасность с увеличенным сроком службы.

Протектор с более высоким сквозным напряжением, например 400 В против 330 В, будет передавать более высокое напряжение на подключенное устройство. Конструкция подключенного устройства определяет, приведет ли этот сквозной шип к повреждению. Двигатели и механические устройства обычно не страдают. Некоторые (особенно старые) электронные компоненты, такие как зарядные устройства, светодиодные или CFL-лампы и компьютеризированные приборы, чувствительны и могут выйти из строя, а срок их службы сократится.

Рейтинг Джоуля

Число Джоуля определяет, сколько энергии На основе MOV Сетевой фильтр теоретически может поглотить за один раз без сбоев. Лучшие протекторы превышают номинальные значения в 1 000 джоулей и 40 000 ампер. Поскольку реальная продолжительность всплеска составляет всего около 10 микросекунд.[нужна цитата ], фактическая рассеиваемая мощность мала. Если больше, то MOV перегорит, а иногда закоротит и расплавит, возможно, сработает предохранитель, отключив себя от цепи.

MOV (или другое закорачивающее устройство) требует сопротивления в линии питания, чтобы ограничить напряжение. Для больших линий электропередач с низким сопротивлением требуется MOV с более высоким номиналом в джоулях. Внутри дома с проводами меньшего размера и большим сопротивлением приемлемо меньшее MOV.

Каждый раз, когда MOV закорачивает, его внутренняя структура изменяется, а его пороговое напряжение немного снижается. После многих всплесков пороговое напряжение может снизиться настолько, чтобы приблизиться к линейному напряжению, то есть 120 или 240 В переменного тока. В этот момент MOV будет частично проводить и нагреваться и в конечном итоге выйдет из строя, иногда в результате драматического расплавления или даже пожара. Большинство современных устройств защиты от перенапряжения имеют автоматические выключатели и предохранители для предотвращения серьезных последствий. Многие также имеют светодиодный индикатор, указывающий, работают ли MOV.

Рейтинг в джоулях обычно указывается для сравнения устройств защиты от перенапряжения на основе MOV. Средний всплеск (всплеск) имеет короткую продолжительность, от наносекунд до микросекунд, а экспериментально смоделированная энергия всплеска может составлять менее 100 джоулей.[7] Хорошо спроектированные устройства защиты от перенапряжения учитывают сопротивление линий, которые подают питание, вероятность удара молнии или другого серьезного всплеска энергии и соответственно определяют MOV. Маленькое зарядное устройство может иметь MOV всего 1 Вт, тогда как у импульсной полосы будет 20 Вт MOV или несколько из них, подключенных параллельно. Защитник дома будет иметь большой ДВС блочного типа.

Некоторые производители обычно проектируют устройства защиты от перенапряжения с более высоким джоулевым номиналом путем параллельного подключения нескольких MOV, что может привести к ошибочным результатам. Поскольку отдельные MOV имеют немного разные пороги напряжения и нелинейные характеристики при воздействии одной и той же кривой напряжения, любой данный MOV может быть более чувствительным, чем другие. Это может привести к тому, что один MOV в группе будет проводить больше (явление, называемое текущее увлечение ), что может привести к чрезмерному использованию и, в конечном итоге, к преждевременному отказу этого компонента. Однако другие MOV в группе действительно немного помогают, поскольку они начинают проводить, поскольку напряжение продолжает расти, как это происходит, поскольку MOV не имеет резкого порога. Он может начать короткое замыкание при 270 вольт, но не достигнет полного короткого замыкания до 450 или более вольт. Второй MOV может начинаться с 290 вольт, а другой - с 320 вольт, поэтому все они могут помочь ограничить напряжение, а при полном токе существует эффект последовательного балласта, который улучшает распределение тока, но с указанием фактического рейтинга в джоулях как суммы всех отдельных MOV не точно отражает общую зажимную способность. Первый MOV может нести большую нагрузку и выйти из строя раньше. Один производитель MOV рекомендует использовать меньше, но больше MOV (например, 60 мм против 40 мм в диаметре), если они могут поместиться в устройстве и соответствовать им и снижать их характеристики. В некоторых случаях может потребоваться четыре 40-миллиметровых MOV, чтобы быть эквивалентными одному 60-миллиметровому MOV.[8]

Еще одна проблема заключается в том, что если один встроенный плавкий предохранитель включен последовательно с группой параллельно включенных MOV в качестве средства защиты от отключения, он откроет и отключит все оставшиеся рабочие MOV.

В эффективный Способность всей системы поглощать импульсную энергию зависит от согласования MOV, поэтому обычно требуется снижение номинальных характеристик на 20% или более. С этим ограничением можно справиться, осторожно используя согласованные наборы МОВ, подобранных согласно спецификации производителя.[9][8]

Согласно отраслевым стандартам тестирования, основанным на предположениях IEEE и ANSI, скачки напряжения в линии электропередач внутри здания могут достигать 6000 вольт и 3000 ампер и обеспечивать до 90 джоулей энергии, включая скачки от внешних источников, не считая ударов молний.

Общие предположения, касающиеся конкретно молний, ​​основанные на ANSI / IEEE C62.41 и UL 1449 (3-е издание) на момент написания этой статьи, заключаются в том, что минимальные скачки напряжения в линии электропередачи внутри здания обычно составляют 10 000 ампер или 10 кА. Это основано на включении 20 кА в линию электропередачи, затем переданный ток равномерно распространяется в обоих направлениях по линии электропередачи, в результате чего 10 кА проходят в здание или дом. Эти предположения основаны на среднем приближении для тестирования минимальных стандартов. В то время как 10 кА обычно достаточно для минимальной защиты от ударов молнии, при ударе молнии может передаваться до 200 кА в линию электропередачи с перемещением 100 кА в каждом направлении.

Молния и другие высокоэнергетические переходные скачки напряжения могут подавляться с помощью устанавливаемых на столбах ограничителей электросети или с помощью устройства защиты от перенапряжения для всего дома, поставляемого владельцем. Изделие для всего дома дороже, чем простые сетевые фильтры с одной розеткой, и часто требует профессиональной установки на входящей линии электропитания; однако они предотвращают попадание в дом шипов линии электропередачи. Ущерб от прямых ударов молнии другими путями должен контролироваться отдельно.

Время отклика

Сетевые фильтры не срабатывают мгновенно; есть небольшая задержка, несколько наносекунд. Из-за более длительного времени отклика и в зависимости от полного сопротивления системы подключенное оборудование может подвергаться некоторой нагрузке. Однако скачки обычно намного медленнее и занимают около нескольких секунд. микросекунды для достижения своего пикового напряжения, а сетевой фильтр с наносекунда время отклика должно быть достаточно быстрым, чтобы подавить наиболее опасную часть спайка.[10]

Таким образом, время отклика при стандартном тестировании не является полезным показателем способности устройства защиты от перенапряжения при сравнении устройств MOV. Все MOV имеют время отклика, измеряемое в наносекундах, в то время как формы тестовых сигналов, обычно используемые для проектирования и калибровки устройств защиты от перенапряжения, основаны на смоделированных формах импульсов, измеряемых в микросекундах. В результате у протекторов на основе MOV нет проблем с впечатляющими характеристиками времени отклика.

Технологии с более медленным откликом (в частности, GDT) могут испытывать трудности с защитой от быстрых всплесков. Поэтому в хороших конструкциях, включающих более медленные, но полезные в остальном технологии, они обычно сочетаются с более быстродействующими компонентами, чтобы обеспечить более полную защиту.[11]

Двухполюсный сетевой фильтр для установки в распределительные щиты

Стандарты

Некоторые часто перечисленные стандарты включают:

  • IEC 61643-11 Низковольтные устройства защиты от импульсных перенапряжений - Часть 11: Устройства защиты от импульсных перенапряжений, подключенные к низковольтным энергосистемам - Требования и методы испытаний (заменяет IEC 61643-1)
  • IEC 61643-21 Устройства защиты от перенапряжений низкого напряжения. Часть 21: Устройства защиты от перенапряжения, подключенные к телекоммуникационным и сигнальным сетям. Требования к характеристикам и методы испытаний.
  • IEC 61643-22 Низковольтные устройства защиты от импульсных перенапряжений. Часть 22: Устройства защиты от импульсных перенапряжений, подключенные к телекоммуникационным и сигнальным сетям. Выбор и принципы применения.
  • EN 61643-11, 61643-21 и 61643-22
  • Telcordia Technologies Техническая справка TR-NWT-001011
  • ANSI /IEEE C62.xx
  • Underwriters Laboratories (UL) 1449.
  • AS / NZS 1768

Каждый стандарт определяет различные характеристики протектора, тестовые векторы или операционное назначение.

Третье издание стандарта UL 1449 для SPD было серьезным переписыванием предыдущих изданий, а также впервые было принято в качестве стандарта ANSI.[12][13] Последующий пересмотр в 2015 году включал добавление низковольтных цепей для USB порты зарядки и соответствующие батареи.[14][15]

Стандарты EN 62305 и ANSI / IEEE C62.xx определяют, какие всплески можно ожидать от устройства защиты. EN 61643-11 и 61643-21 определяют требования к характеристикам продукта и безопасности. Напротив, МЭК только пишет стандарты и не сертифицирует какой-либо конкретный продукт как соответствующий этим стандартам. Стандарты IEC используются членами Схемы CB международных соглашений для тестирования и сертификации продукции на соответствие требованиям безопасности.

Ни один из этих стандартов не гарантирует, что протектор обеспечит надлежащую защиту в данном приложении. Каждый стандарт определяет, что защитник должен или может выполнить, на основе стандартизированных тестов, которые могут или не могут коррелировать с условиями, присутствующими в конкретной реальной ситуации. Для обеспечения достаточной защиты может потребоваться специализированный инженерный анализ, особенно в ситуациях высокого молния риск.

Основные компоненты

Системы, используемые для уменьшения или ограничения скачков высокого напряжения[16][17] может включать один или несколько из следующих типов электронные компоненты. Некоторые системы подавления скачков напряжения используют несколько технологий, поскольку у каждого метода есть свои сильные и слабые стороны.[11][18][19]Первые шесть перечисленных методов работают в основном за счет отвода нежелательной импульсной энергии от защищаемой нагрузки через защитный компонент, подключенный к параллельно (или шунтированная) топология. Последние два метода также блокируют нежелательную энергию с помощью защитного компонента, подключенного к серии с подачей питания на защищаемую нагрузку и дополнительно может шунтировать нежелательную энергию, как в более ранних системах.

Сетевой фильтр с одной розеткой, с видимым соединением и защитными лампами

Варистор из оксида металла

Дальнейшая информация: Варистор

А варистор из оксида металла (MOV) состоит из большого количества полупроводник материал (обычно спеченный гранулированный оксид цинка ), которые могут проводить большие токи (эффективно замыкать накоротко) при напряжении выше номинального.[4][20]MOV обычно ограничивают напряжение примерно в 3–4 раза превышающим нормальное напряжение цепи, отводя импульсный ток в другое место, кроме защищаемой нагрузки. MOV могут быть подключены параллельно для увеличения допустимого тока и ожидаемого срока службы при условии, что они согласованные наборы. (Несогласованные MOV имеют допуск приблизительно ± 10% по номинальному напряжению, что может быть недостаточно [8].) Подробнее об эффективности параллельно подключенных MOV см. В разделе Рейтинг Джоулей в другом месте этой статьи.

MOV имеют конечный срок службы и «деградируют» при воздействии нескольких больших переходных процессов или многих небольших переходных процессов.[21][22]. Каждый раз, когда MOV активируется (закорачивает), его пороговое напряжение немного снижается. После многих всплесков пороговое напряжение может снизиться настолько, чтобы приблизиться к напряжению защиты, будь то сеть или данные. На этом этапе MOV работает все чаще и чаще, нагревается и, наконец, выходит из строя. В цепях данных канал данных становится закороченным и нефункциональным. В цепи питания вы можете получить резкое расплавление или даже возгорание, если не будете защищены каким-либо предохранителем.[23]

Большинство современных полос для перенапряжения и домашних защитных устройств имеют автоматические выключатели и предохранители для предотвращения серьезных последствий. Тепловой предохранитель отключает MOV, когда он становится слишком горячим. Отключен только MOV, остальная цепь остается работающей, но не защищенной. Часто светодиодный индикатор показывает, работают ли MOV. Старые защитные полосы не имели плавких предохранителей и полагались на автоматический выключатель на 10 или 15 ампер, который обычно срабатывал только после того, как MOV задымились, сгорели, лопнули, расплавились и навсегда закорочены.

Отказ MOV - это риск возгорания, что является причиной для Национальной ассоциации противопожарной защиты (NFPA).[24] UL1449 в 1986 году[25] и последующие изменения в 1998, 2009 и 2015 годах. Основная задача NFPA - защита от огня.[4][26]

Следовательно, все устройства защиты на основе MOV, предназначенные для длительного использования, должны иметь индикатор отказа защитных компонентов, и этот индикатор необходимо регулярно проверять, чтобы гарантировать, что защита все еще работает.[27]

Из-за их хороших соотношение цена-качество, MOV являются наиболее распространенным компонентом защиты в недорогих основных устройствах защиты переменного тока.

Диод подавления переходных напряжений (TVS)

А TVS диод это тип Стабилитрон, также называемый лавинный диод или же кремниевый лавинный диод (САД), что может ограничить скачки напряжения. Эти компоненты обеспечивают самое быстрое ограничивающее действие защитных компонентов (теоретически в пикосекунды ), но обладают относительно низкой способностью к поглощению энергии. Напряжение может быть ограничено до значения, которое меньше чем вдвое превышает нормальное рабочее напряжение. Если текущие импульсы остаются в пределах номинальных значений устройства, ожидаемый срок службы исключительно велик.[требуется разъяснение ] Если номинальные параметры компонентов превышены, диод может выйти из строя из-за постоянного короткого замыкания; в таких случаях защита может оставаться, но нормальная работа схемы прекращается в случае сигнальных линий малой мощности. Из-за относительно ограниченной пропускной способности по току TVS-диоды часто используются только в цепях с меньшими выбросами тока. TVS-диоды также используются там, где всплески случаются значительно чаще, чем один раз в год, поскольку этот компонент не будет ухудшаться при использовании в пределах своих номиналов. Уникальный тип TVS-диода (торговые марки Transzorb или Transil ) содержит перевернутые пары серии лавинные диоды для биполярного режима.

TVS-диоды часто используются в высокоскоростных, но маломощных цепях, например, при передаче данных. Эти устройства могут быть сопряжены в серии с другим диодом для обеспечения низкой емкости[28] как требуется в цепях связи.

Тиристорное устройство защиты от перенапряжения (ТЗПД)

Дальнейшая информация: Тиристор

А Трисил это тип тиристорное устройство защиты от перенапряжения (ТЗПД), специализированное твердотельное электронное устройство, используемое в лом цепи для защиты от условий перенапряжения. А SIDACtor Другой тиристор Тип устройства, используемого для аналогичных защитных целей.

Эти устройства семейства тиристоров можно рассматривать как имеющие характеристики, очень похожие на разрядник или GDT, но может работать намного быстрее. Они похожи на TVS-диоды, но могут «пробиться» до низкого напряжения ограничения, аналогичного ионизированному и проводящему искровому разряднику. После срабатывания низкое фиксирующее напряжение допускает большие скачки тока, ограничивая тепловыделение в устройстве.

Газоразрядная трубка (ГДТ)

Типовая схема маломощной молниезащиты. Обратите внимание на MOV (синие диски) и GDT (маленькие серебряные цилиндры).

А газоразрядная трубка (ГДТ) представляет собой герметичное устройство в стеклянном корпусе, содержащее особую газовую смесь, заключенную между двумя электродами, которая проводит электрический ток после превращения ионизированный скачком высокого напряжения.[29] GDT могут проводить больше тока для своих размеров, чем другие компоненты. Как и MOV, GDT имеют конечный срок службы и могут обрабатывать несколько очень больших переходных процессов или большее количество более мелких переходных процессов. Типичный режим отказа возникает, когда напряжение срабатывания повышается настолько, что устройство становится неэффективным, хотя скачки молнии могут иногда вызывать полное короткое замыкание.

Для срабатывания GDT требуется относительно много времени, что позволяет пройти через более высокий всплеск напряжения до того, как GDT проведет значительный ток. Нередко GDT пропускает импульсы 500 В и более длительностью 100 нс. В некоторых случаях необходимы дополнительные защитные компоненты, чтобы предотвратить повреждение защищаемого груза из-за высокой скорости. пропускать напряжение, которое возникает до того, как GDT начинает работать.

GDT создают эффективное короткое замыкание при срабатывании триггера, так что если присутствует какая-либо электрическая энергия (всплеск, сигнал или мощность), GDT закорачивает это. После запуска GDT продолжит выполнение (называется последующий ток) до тех пор, пока весь электрический ток не уменьшится в достаточной степени и газовый разряд не погаснет. В отличие от других устройств защиты от шунта, однажды сработавший GDT будет продолжать проводить при напряжении меньше, чем высокое напряжение, которое первоначально ионизировало газ; это поведение называется отрицательное сопротивление. Дополнительные вспомогательные схемы могут потребоваться в приложениях постоянного (и некоторых переменного тока) для подавления последующего тока, чтобы предотвратить его разрушение GDT после рассеивания инициирующего выброса. Некоторые GDT предназначены для преднамеренного замыкания на заземленную клемму при перегреве, тем самым срабатывая внешний предохранитель или автоматический выключатель.[30]

Многие GDT чувствительны к свету, поскольку воздействие света снижает их пусковое напряжение. Поэтому GDT должны быть защищены от воздействия света или должны использоваться непрозрачные версии, нечувствительные к свету.

Ограничители перенапряжения серии CG2 SN, ранее производившиеся компанией C P Clare, рекламируются как нерадиоактивные, и в таблице данных для этой серии указано, что некоторые элементы серии CG / CG2 (75-470 В) являются радиоактивными.[31]

Из-за своей исключительно низкой емкости GDT обычно используются в высокочастотных линиях, например, в телекоммуникационном оборудовании. Из-за их способности выдерживать большие токи, GDT также могут использоваться для защиты линий электропередач, но проблема последующего тока должна контролироваться.

Селеновый ограничитель напряжения

Объемный полупроводник, «ограничивающий перенапряжение», похожий на MOV, хотя он также не фиксирует его. Однако он обычно имеет более длительный срок службы, чем MOV. Он используется в основном в цепях постоянного тока с высокой энергией, таких как поле возбудителя генератор. Он может непрерывно рассеивать мощность и сохраняет свои характеристики фиксации в течение всего выброса, если его размер соответствует требованиям.

Ограничитель перенапряжения с угольным разрядником

Пункт подключения к телефонной сети с искровыми разрядниками. Два латунных объекта с шестигранной головкой слева закрывают ограничители, которые действуют для короткого замыкания перенапряжения на наконечниках или кольцевых линиях на землю.

А разрядник - одна из старейших защитных электрических технологий, которые все еще используются в телефонных цепях, она была разработана в девятнадцатом веке. Электрод из углеродного стержня удерживается изолятором на определенном расстоянии от второго электрода. Размер зазора определяет напряжение, при котором искра будет прыгать между двумя частями и замыкаться на землю. Типичный интервал для телефонных приложений в Северной Америке составляет 0,076 мм (0,003 дюйма).[32] Подавители угольных блоков похожи на газоуловители (GDT), но оба электрода находятся под воздействием воздуха, поэтому на их поведение влияет окружающая атмосфера, особенно влажность. Поскольку при их работе возникает открытая искра, эти устройства должны никогда устанавливаться там, где может образоваться взрывоопасная атмосфера.

Коаксиальный четвертьволновый ограничитель перенапряжения

Эта технология, используемая в трактах передачи радиочастотных сигналов, имеет настроенный шлейф короткого замыкания на четверть длины волны, который позволяет ему передавать полосу частот, но обеспечивает короткое замыкание для любых других сигналов, особенно в направлении постоянного тока. Полосы пропускания могут быть узкополосными (от ± 5% до ± 10% ширины полосы) или широкополосными (от ± 25% до ± 50% ширины полосы). Ограничители перенапряжения четвертьволнового коаксиального кабеля имеют коаксиальные клеммы, совместимые с обычными разъемами коаксиального кабеля (особенно N или же 7-16 типы). Они обеспечивают наиболее надежную защиту для РЧ-сигналов, указанных выше. 400 МГц; на этих частотах они могут работать намного лучше, чем газоразрядные ячейки, обычно используемые в универсальных / широкополосных коаксиальных разрядниках. Четвертьволновые разрядники полезны для телекоммуникации приложения, такие как Вай фай на 2,4 или 5 ГГц но менее полезен для ТВ /Кабельное телевидение частоты. Поскольку четвертьволновой разрядник замыкает линию на низких частотах, он несовместим с системами, которые посылают питание постоянного тока для LNB до коаксиального нисходящего канала.

Ограничители перенапряжения в последовательном режиме (SM)

Эти устройства не имеют рейтинга в джоули потому что они работают иначе, чем предыдущие глушители, и не зависят от материалов, которые по своей природе изнашиваются во время повторяющихся скачков напряжения. Подавители SM в основном используются для контроля переходных скачков напряжения на подаче электроэнергии на защищаемые устройства. Они по сути сверхмощные фильтры нижних частот подключены таким образом, чтобы пропускать сетевое напряжение 50 или 60 Гц на нагрузку, блокируя и отклоняя более высокие частоты. Этот тип глушителя отличается от других использованием банков индукторы, конденсаторы и резисторы которые подавляют скачки напряжения и пусковой ток в нейтральный провод, тогда как другие конструкции шунтируются на провод заземления.[33] Скачки не перенаправляются, а фактически подавляются. Индукторы замедляют энергию. Поскольку катушка индуктивности, включенная последовательно с контуром цепи, замедляет выброс тока, пиковая энергия выброса распределяется в область времени и безвредно поглощается и медленно высвобождается из конденсаторной батареи.[34]

Экспериментальные результаты показывают, что большая часть энергии всплеска происходит при энергии ниже 100 Дж, поэтому превышение проектных параметров SM маловероятно. Глушители SM не представляют опасности возгорания, если поглощенная энергия превышает проектные пределы диэлектрик материал компонентов, так как энергия скачка также ограничивается дуговым разрядом на землю во время молния ударяет, оставляя остаток перенапряжения, который часто не превышает теоретического максимума (например, 6000 В при 3000 A с смоделированной формой волны 8 × 20 микросекунд, определенной IEEE / ANSI C62.41). Поскольку SM работают как при повышении тока, так и при повышении напряжения, они могут безопасно работать в самых тяжелых условиях перенапряжения.

Подавление SM фокусирует свою защитную философию на вход источника питания, но ничего не предлагает для защиты от скачков напряжения, возникающих между входом SM-устройства и строки данных, например антенны, телефон или LAN подключений или несколько таких устройств, подключенных каскадом и связанных с основными устройствами. Это потому, что они не отводят импульсную энергию на линию заземления. Передача данных требует линии заземления должна быть чистая порядок, в который будет использоваться в качестве опорной точки. Согласно этой философии проектирования, такие события уже защищены устройством SM до подачи питания. NIST сообщает, что «отправка их [скачков] в сток заземляющего проводника заставляет их снова появиться в течение микросекунды примерно в 200 метрах от другого проводника».[35] Таким образом, наличие защиты на линии передачи данных требуется только в том случае, если перенапряжения перенаправляются на линию заземления.

Устройства SM обычно крупнее и тяжелее, чем устройства, использующие другие технологии подавления скачков напряжения. Начальная стоимость фильтров SM выше, обычно 130 доллар США и выше, но при правильном использовании можно ожидать длительного срока службы. Затраты на установку в полевых условиях могут быть выше, поскольку устройства SM устанавливаются в серии с механической подачей, требующей обрезки и повторного подключения подачи.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Энергетический сейф Виктория. «Защитные выключатели, устройства защиты от перенапряжения и автоматические выключатели». Газовая и электробезопасность в доме. Энергетический сейф Виктория. Архивировано из оригинал на 2016-05-10. Получено 2016-05-04.
  2. ^ NIST. «Согласование каскадных устройств защиты от перенапряжения». Защита от перенапряжения в низковольтных цепях питания переменного тока: антология из 8 частей. NIST. Получено 2013-11-08.
  3. ^ «Условия C». grouper.IEEE.org. Архивировано из оригинал 3 марта 2016 г.. Получено 18 января 2018.
  4. ^ а б c d Рош, Винн (май 2008 г.). "UL 1449 3-е издание" (PDF). Eaton Corporation. Eaton Corporation. Получено 12 марта 2016.
  5. ^ «О UL - UL». UL.com. 18 июля 2014 г.. Получено 18 января 2018.
  6. ^ «Третье издание UL 1449: изменения SPD / TVSS, вступающие в силу 29 сентября 2009 г.» (PDF).
  7. ^ «Нет джоулей для скачков напряжения: актуальная и реалистичная оценка угроз скачков напряжения» (PDF). NIST.gov. Архивировано из оригинал (PDF) на 2013-02-25. Получено 18 января 2018.
  8. ^ а б c "Walaszczyk, et al. 2001" Имеет ли значение размер? Исследование ... параллельных множественных движений с более низкой энергией"" (PDF). Littelfuse.com. Получено 18 января 2018.
  9. ^ Littelfuse, Inc. «EC638 - Примеры конструкции варистора Littelfuse» (PDF). Littelfuse, Inc. Получено 2011-03-29. См. Страницы 7-8, «Параллельная работа варисторов».
  10. ^ «Условия R». grouper.IEEE.org. Архивировано из оригинал 9 апреля 2017 г.. Получено 18 января 2018.
  11. ^ а б Littelfuse, Inc. «EC640 - Комбинация GDT и MOV для защиты от перенапряжения в линиях переменного тока» (PDF). Littelfuse, Inc. Получено 2011-03-29.
  12. ^ Eaton Corporation. "TD01005005E - UL 1449 3-е издание - Основные изменения" (PDF). Eaton Corporation. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-08-15. Получено 2011-03-29.
  13. ^ Siemens AG. «Защита от перенапряжения нового поколения: третье издание UL 1449» (PDF). Siemens AG. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-21. Получено 2011-03-29.
  14. ^ «Стандарт 1449 - Стандарт для устройств защиты от перенапряжения». ООО "УЛ". Получено 18 февраля, 2016.
  15. ^ "UL издает новое издание UL 1449". Журнал In Compliance. Получено 18 февраля, 2016.
  16. ^ Littelfuse, Inc. «AN9769 - Обзор переходных процессов напряжения, индуцированных электромагнитным излучением и молнией» (PDF). Littelfuse, Inc. Получено 2011-03-29.
  17. ^ Littelfuse, Inc. «AN9768 - Устройства подавления переходных процессов и принципы» (PDF). Littelfuse, Inc. Получено 2011-03-29.
  18. ^ Circuit Components Inc. «Основы фильтрации и подавления скачков напряжения» (PDF). Circuit Components Inc. Архивировано с оригинал (PDF) на 2010-12-13. Получено 2011-03-29. Включает обширное сравнение конструктивных компромиссов между различными технологиями подавления перенапряжения.
  19. ^ Лаборатории андеррайтеров. «Руководство по применению». UL 6500 - второе издание. Архивировано из оригинал на 2011-07-16. Получено 2011-03-29. Последовательное соединение MOV и GDT
  20. ^ Littelfuse, Inc. "AN9767 - Варисторы Литтельфузе: основные свойства, терминология и теория" (PDF). Littelfuse, Inc. Получено 2011-03-29.
  21. ^ Браун, Кеннет (март 2004 г.). «Деградация варистора на основе оксида металла». Журнал IAEI. Архивировано из оригинал на 2011-07-19. Получено 2011-03-30.
  22. ^ Walaszczyk и др. 2001 "Действительно ли размер имеет значение? Исследование ... параллельных множественных движений с более низкой энергией". На рисунках 4 и 5 показаны кривые срока службы импульсов.
  23. ^ «Примечание по применению 9311« Азбука MOV ». См.« Q. Как происходит сбой MOV? "На стр. 10-48" (PDF). Littelfuse.com. Получено 18 января 2018.
  24. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2012-02-12. Получено 2012-02-07.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  25. ^ [1][мертвая ссылка ]
  26. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2007-03-16. Получено 2007-06-20.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  27. ^ «Примечание по применению 9773« Испытания варистора », январь 1998 г. См.« Испытания для обеспечения номинальных характеристик варистора »на стр. 10-145 для определения термина« конец срока службы »."" (PDF). Littelfuse.com. Получено 18 января 2018.
  28. ^ SemTech "Рекомендации по применению TVS-диодов" Ред. 9/2000. В архиве 2009-01-12 в Wayback Machine См. Диаграмму "Емкость TVS в зависимости от скорости передачи".
  29. ^ Citel Inc. «Обзор газоразрядной трубки». Архивировано 5 марта 2012 года.. Получено 2013-05-30.CS1 maint: неподходящий URL (связь)
  30. ^ Санкоша. «Отказоустойчивое устройство». Получено 2011-03-28.
  31. ^ "Техническое описание C P Clare".
  32. ^ "Microsemi - Semiconductor & System Solutions - Power Matters" (PDF). www.Zarlink.com. Получено 18 января 2018.
  33. ^ "Компьютерное определение подавления перенапряжения". YourDictionary.com. Получено 18 января 2018.
  34. ^ «Как это работает - кирпичная стена». Кирпичная стена. Получено 18 января 2018.
  35. ^ Ибакаче, Родриго (13 января 2009 г.). «Защита от скачков напряжения в цепях питания переменного тока низкого напряжения» (PDF). NIST.gov. Получено 18 января 2018.

36. Важные моменты, касающиеся устройств защиты от перенапряжения. Защита от перенапряжения Tech.

внешняя ссылка