В последние годы, с развитием науки и техники, технологической нации бытовой техники и улучшением требований к мощности электронного оборудования, появилось большое количество крупномасштабных или сверхкрупных интегральных схем, которые очень чувствительны к перенапряжению внутри такого электронного оборудования, так что потери, вызванные напряжением, увеличиваются. Учитывая эту ситуацию, в «Кодекс проектирования молниезащиты зданий» GB50057-94 (издание 2000 года) добавлена глава VI - Молниезащита электромагнитного импульса. В соответствии с этим требованием некоторые производители также внедрили сопутствующие продукты защиты от перенапряжения, которые мы часто называем сетевыми фильтрами. Важно создать полную эквипотенциальную систему склеивания для защиты электрических и электронных систем, включая все активные проводники в зоне защиты от электромагнитной совместимости. Физические характеристики разрядных компонентов в различных устройствах защиты от перенапряжения имеют преимущества и недостатки в практических применениях, поэтому схемы защиты с использованием нескольких деталей используются более широко.
Тем не менее, он может соответствовать всем техническим требованиям молниеотвода, который может проводить импульсный ток 10/350 мкс с современным техническим уровнем, подключаемого сетевого фильтра для вторичного распределения энергии, устройства защиты электропитания и фильтра мощности. Поэтому продуктовая линейка скудна. Кроме того, этот ассортимент продукции должен включать ограничители для всех цепей, т.е. в дополнение к источникам питания, для измерений, управления, схем технического регулирования, электронных схем передачи данных, а также беспроводной и проводной связи, чтобы клиенты могли их использовать.
Дано краткое введение в несколько широко используемых продуктов защиты от перенапряжений и краткий анализ их характеристик и применимых случаев.
1 Эквипотенциальная система склеивания
Основной принцип защиты от перенапряжения заключается в том, что переходное перенапряжение происходит в данный момент (микросекундный или наносекундный уровень). Эквипотенциал должен быть достигнут между всеми металлическими частями в охраняемой зоне. «Эквипотенциальным является использование соединительных проводов или защитных устройств от перенапряжения для подключения устройств молниезащиты, металлических конструкций зданий, внешних проводников, электрических и телекоммуникационных устройств и т. Д. В пространстве, где требуется молниезащита». («Технические условия на проектирование молниезащиты зданий») (ГБ50057-94). «Цель эквипотенциального склеивания заключается в уменьшении разности потенциалов между металлическими деталями и системами в помещениях, требующих молниезащиты» (IEC13123.4). «Проектный кодекс молниезащиты зданий» (GB50057-94) предусматривает: «Статья 3.1.2 Для зданий, оборудованных устройствами молниезащиты, когда устройства молниезащиты не могут быть изолированы от других объектов и людей в здании, они должны быть приняты на эквипотенциальное склеивание». При создании этой эквипотенциальной склеивающей сети следует соблюдать кратчайшее расстояние между электрическим и электронным оборудованием, которое должно обмениваться информацией, и соединительными проводами между эквипотенциальным склеивающим ремнем.
Согласно теореме индукции, чем больше индуктивность, тем выше напряжение, генерируемое переходным током в цепи; (U=L·di/dt> Индуктивность в основном связана с длиной провода и имеет мало общего с поперечным сечением провода. Поэтому следует держать заземляющий провод как можно короче. Кроме того, параллельное соединение нескольких проводов может значительно снизить индуктивность потенциальной системы компенсации. Чтобы применить эти два на практике, теоретически возможно соединить все цепи, которые должны быть подключены к эквипотенциальному связующему устройству. Он соединен с той же металлической пластиной, что и оборудование. Основываясь на концепции металлической пластины, структура линии, звезды или сетки может быть использована при модернизации эквипотенциальной системы склеивания. В принципе, при проектировании нового оборудования — системы ссылок следует использовать только сетчатую эквипотенциальность.
2 Подключите линии электропитания к эквипотенциальной системе склеивания
Так называемое переходное напряжение или переходный ток означает, что время его существования составляет всего микросекунды или наносекунды. Основной принцип защиты от перенапряжений заключается в установлении эквипотенциала между всеми проводящими частями в охраняемой зоне в течение короткого периода, когда существует переходное перенапряжение. К таким проводящим элементам также относятся линии электропередач в электрических цепях. Поэтому нужны компоненты, которые реагируют быстрее микросекунд, особенно для электростатического разряда.
Быстрее наносекунд. Такие элементы способны подавать мощные токи до нескольких раз по десять тысяч ампер за короткие промежутки времени. Ветры до 50 кА рассчитываются при импульсах 10/350 мкС в условиях ожидаемого удара молнии. С помощью полного эквипотенциального связующего устройства эквипотенциальный остров может быть сформирован быстро, а разность потенциалов этого эквипотенциального острова на расстоянии может достигать сотен тысяч вольт. Однако важно то, что в охраняемом районе все проводящие части могут рассматриваться как имеющие почти равные или равные потенциалы без значительных разности потенциалов.
3 Установка и функционирование сетевого фильтра
Электрические компоненты защиты от перенапряжений делятся на мягкие и сложные по характеристикам отклика. К разрядным элементам с жесткими характеристиками отклика относятся газоразрядные трубки и разрядники нагнетательных зазоров, либо угловые искровые зазоры, основанные на технологии дугового измельчения, либо коаксиальные разрядные искровые зазоры. К разрядным элементам, относящимся к характеристикам мягкого отклика, относятся варисторы и диоды-глушители. (Наш сетевой фильтр является слабой реакцией.) Разница между этими компонентами заключается в разрядной способности, характеристиках отклика и остаточном напряжении. Поскольку эти компоненты имеют преимущества и недостатки, люди объединяют их в специальные схемы защиты, чтобы продвигать сильные стороны и избегать слабых сторон. Широко используемые сетевые фильтры в гражданских зданиях в основном являются разрядными ограничителями щелевого типа и ограничителями варисторного типа.
Токи молний и пост-молниеносные токи требуют чрезвычайно сильных разрядников. Для проведения тока молнии через эквипотенциальную систему связывания в заземляющее устройство рекомендуется использовать токовые молниеотводы с угловыми искровыми зазорами по методике дугового измельчения. Только он может проводить импульсный ток 10/350 мкс более 50 кА и осуществлять автоматическое тушение дуги. Номинальное напряжение этого продукта может достигать 400 В. Кроме того, этот ограничитель не заставит предохранитель с номинальной мощностью 125 А дуть, когда ток короткого замыкания идет 4 кА.
Благодаря его хорошим характеристикам значительно улучшаются бесперебойные рабочие характеристики приборов и оборудования, установленных на охраняемой территории. Однако следует отметить, что не только ток с высокой амплитудой может быть обработан, но и, что более важно, импульсная форма тока играет решающую роль. Оба должны рассматриваться одновременно. Поэтому, хотя угловой искровой зазор также может проводить токи до 100 кА, его импульсная форма короче (8/80 мкс). Такими импульсами являются импульсные импульсные импульсы тока, которые до октября 1992 года были конструкторской основой для разработки токовых молниеотводов.
Хотя разрядник молниеносного тока имеет хорошую разрядную способность, у него всегда есть свои недостатки: его остаточное напряжение достигает 2,5 ~ 3,5 кВ. Поэтому, когда молниеотвод устанавливается целиком, его нужно использовать в сочетании с другими разрядниками.
К таким продуктам в основном относятся Limitor MB, Limitor NB-B, LimitorG-B, Limited GN-B компании Asia Brown Boffary (ABB); DEHNportMaxi (10/350 мкс, 50 кА/ фаза), DEHNport255 (10/350 мкс, 75 кА/фаза); Германия PHOENIX угловой искровой зазор: FLT60-400 (10/350 мкс, фаза 60 кА), FLT25-400 (10/350 мкс, фаза 25 кА); Сетевой фильтр Schneider PRF1; Серия VBF от MOELLER.
Варисторы функционируют как можно больше двунаправленных диодов-подавителей последовательно и параллельно и работают как резисторы, зависящие от напряжения. Когда напряжение превышает указанное напряжение, варистор может проводить электричество; когда напряжение ниже указанного напряжения, варистор не проводит электричество. Таким образом, варистор может играть идеальную роль ограничения напряжения. Варисторы работают чрезвычайно быстро, со временем отклика в низком наносекундном диапазоне.
Варистор, обычно используемый в блоке питания, может проводить ток с пределом импульса 40kA8/20us, поэтому он очень подходит для разрядника второй ступени блока питания. Но он не идеален в качестве ограничителя тока молнии. В документе IEC1024-1 Международного комитета по электронным технологиям записано, что количество заряда, подлежащего обработке, составляет 10/350 мкс, что эквивалентно 20-кратному количеству заряда в случае импульса 8/20 мкс.
( 10/350) мкс=20xQ(8/20) мкс
Из этой формулы видно, что важно не только обращать внимание на амплитуду разрядного тока, но и обращать внимание на форму импульса. Недостатком варистора является то, что он легко стареет и обладает высокой емкостью. Кроме того, диодный элемент разрушается. Поскольку в большинстве случаев короткое замыкание происходит при перегрузке PN-перехода, в зависимости от того, как часто он загружается, варистор начинает вытягивать токи утечки, что может привести к ошибкам в данных измерений нечувствительных испытательных цепей. В то же время, особенно при высоких номинальных напряжениях, он будет генерировать интенсивное тепло в процессе.
Высокая емкость варистора во многих случаях делает невозможным его использование в линиях передачи сигнала. Емкость и индуктивность провода образуют цепь нижних частот, которая значительно ослабляет сигнал. Но затухание ниже примерно 30 кГц незначительно. К таким продуктам в основном относятся ABB's Limitor V, Limited VTS, Limitor VE, Limitor VETS, LimitorGE-S; Сменные сетевые фильтры Schneider серии PRD; Продукты MOELLER серий VR7, VS7; Германия DEHN's DEHNguard385 (8/20 мкс, фаза 40 кА), DEHNguard275 (8/20 мкс, фаза 40 кА); VAL-MS400ST (8/20 мкс, фаза 40 кА), VAL-ME400ST/FM (8/20 мкс, 40 кА/фаза) из ФЕНИКСА, Германия; Ma Shen DB30-4A/B (8/20μs, 30kA/фаза), DB40-4A/B (8/20μs, фаза 40kA).
4 Установите сетевой фильтр по схеме защиты от перенапряжения
Узел (тип крепления на рейку, тип розетки, адаптер), который содержит один защитный элемент или комбинированную схему защиты, интегрированную в соответствии с техническими условиями установки, называется разрядником.
Защита от перенапряжения практически во всех случаях должна быть разделена как минимум на два уровня. Например, каждый разрядник, содержащий только один уровень безопасности, может быть установлен в разных местах в блоке питания. Один и тот же ограничитель может также иметь несколько уровней защиты. Для достижения адекватной защиты от перенапряжения людям необходимо будет защищать диапазон различных подразделений электромагнитной совместимости, этот диапазон защиты, в том числе от зоны молниезащиты 0 зона защиты от перенапряжения от 1 до 3, пока зона защиты от помехого напряжения не будет иметь более высокий серийный номер. Зоны защиты от электромагнитной совместимости от 0 до 3 установлены таким образом, чтобы избежать повреждения оборудования из-за высокоэнергетической связи. Защита электромагнитной совместимости с более высоким серийным номером настроена для предотвращения искажения и потери информации. Чем выше номер зоны защиты, тем ниже ожидаемая энергия возмущения и уровень напряжения возмущения. Электрическое и электронное оборудование, нуждающееся в защите, установлено в очень эффективном защитном кольце. Такое защитное кольцо может быть для одной единицы электронного оборудования, пространства с несколькими электронными типами оборудования или даже целого здания, проходящего через него. Провода, которые обычно имеют экранированное защитное кольцо, подключаются к ограничителю защиты напряжения одновременно с периферийным оборудованием защитного круга.
Тем не менее, он может соответствовать всем техническим требованиям молниеотвода, который может проводить импульсный ток 10/350 мкс с современным техническим уровнем, подключаемого сетевого фильтра для вторичного распределения энергии, устройства защиты электропитания и фильтра мощности. Поэтому продуктовая линейка скудна. Кроме того, этот ассортимент продукции должен включать ограничители для всех цепей, т.е. в дополнение к источникам питания, для измерений, управления, схем технического регулирования, электронных схем передачи данных, а также беспроводной и проводной связи, чтобы клиенты могли их использовать.
Дано краткое введение в несколько широко используемых продуктов защиты от перенапряжений и краткий анализ их характеристик и применимых случаев.
1 Эквипотенциальная система склеивания
Основной принцип защиты от перенапряжения заключается в том, что переходное перенапряжение происходит в данный момент (микросекундный или наносекундный уровень). Эквипотенциал должен быть достигнут между всеми металлическими частями в охраняемой зоне. «Эквипотенциальным является использование соединительных проводов или защитных устройств от перенапряжения для подключения устройств молниезащиты, металлических конструкций зданий, внешних проводников, электрических и телекоммуникационных устройств и т. Д. В пространстве, где требуется молниезащита». («Технические условия на проектирование молниезащиты зданий») (ГБ50057-94). «Цель эквипотенциального склеивания заключается в уменьшении разности потенциалов между металлическими деталями и системами в помещениях, требующих молниезащиты» (IEC13123.4). «Проектный кодекс молниезащиты зданий» (GB50057-94) предусматривает: «Статья 3.1.2 Для зданий, оборудованных устройствами молниезащиты, когда устройства молниезащиты не могут быть изолированы от других объектов и людей в здании, они должны быть приняты на эквипотенциальное склеивание». При создании этой эквипотенциальной склеивающей сети следует соблюдать кратчайшее расстояние между электрическим и электронным оборудованием, которое должно обмениваться информацией, и соединительными проводами между эквипотенциальным склеивающим ремнем.
Согласно теореме индукции, чем больше индуктивность, тем выше напряжение, генерируемое переходным током в цепи; (U=L·di/dt> Индуктивность в основном связана с длиной провода и имеет мало общего с поперечным сечением провода. Поэтому следует держать заземляющий провод как можно короче. Кроме того, параллельное соединение нескольких проводов может значительно снизить индуктивность потенциальной системы компенсации. Чтобы применить эти два на практике, теоретически возможно соединить все цепи, которые должны быть подключены к эквипотенциальному связующему устройству. Он соединен с той же металлической пластиной, что и оборудование. Основываясь на концепции металлической пластины, структура линии, звезды или сетки может быть использована при модернизации эквипотенциальной системы склеивания. В принципе, при проектировании нового оборудования — системы ссылок следует использовать только сетчатую эквипотенциальность.
2 Подключите линии электропитания к эквипотенциальной системе склеивания
Так называемое переходное напряжение или переходный ток означает, что время его существования составляет всего микросекунды или наносекунды. Основной принцип защиты от перенапряжений заключается в установлении эквипотенциала между всеми проводящими частями в охраняемой зоне в течение короткого периода, когда существует переходное перенапряжение. К таким проводящим элементам также относятся линии электропередач в электрических цепях. Поэтому нужны компоненты, которые реагируют быстрее микросекунд, особенно для электростатического разряда.
Быстрее наносекунд. Такие элементы способны подавать мощные токи до нескольких раз по десять тысяч ампер за короткие промежутки времени. Ветры до 50 кА рассчитываются при импульсах 10/350 мкС в условиях ожидаемого удара молнии. С помощью полного эквипотенциального связующего устройства эквипотенциальный остров может быть сформирован быстро, а разность потенциалов этого эквипотенциального острова на расстоянии может достигать сотен тысяч вольт. Однако важно то, что в охраняемом районе все проводящие части могут рассматриваться как имеющие почти равные или равные потенциалы без значительных разности потенциалов.
3 Установка и функционирование сетевого фильтра
Электрические компоненты защиты от перенапряжений делятся на мягкие и сложные по характеристикам отклика. К разрядным элементам с жесткими характеристиками отклика относятся газоразрядные трубки и разрядники нагнетательных зазоров, либо угловые искровые зазоры, основанные на технологии дугового измельчения, либо коаксиальные разрядные искровые зазоры. К разрядным элементам, относящимся к характеристикам мягкого отклика, относятся варисторы и диоды-глушители. (Наш сетевой фильтр является слабой реакцией.) Разница между этими компонентами заключается в разрядной способности, характеристиках отклика и остаточном напряжении. Поскольку эти компоненты имеют преимущества и недостатки, люди объединяют их в специальные схемы защиты, чтобы продвигать сильные стороны и избегать слабых сторон. Широко используемые сетевые фильтры в гражданских зданиях в основном являются разрядными ограничителями щелевого типа и ограничителями варисторного типа.
Токи молний и пост-молниеносные токи требуют чрезвычайно сильных разрядников. Для проведения тока молнии через эквипотенциальную систему связывания в заземляющее устройство рекомендуется использовать токовые молниеотводы с угловыми искровыми зазорами по методике дугового измельчения. Только он может проводить импульсный ток 10/350 мкс более 50 кА и осуществлять автоматическое тушение дуги. Номинальное напряжение этого продукта может достигать 400 В. Кроме того, этот ограничитель не заставит предохранитель с номинальной мощностью 125 А дуть, когда ток короткого замыкания идет 4 кА.
Благодаря его хорошим характеристикам значительно улучшаются бесперебойные рабочие характеристики приборов и оборудования, установленных на охраняемой территории. Однако следует отметить, что не только ток с высокой амплитудой может быть обработан, но и, что более важно, импульсная форма тока играет решающую роль. Оба должны рассматриваться одновременно. Поэтому, хотя угловой искровой зазор также может проводить токи до 100 кА, его импульсная форма короче (8/80 мкс). Такими импульсами являются импульсные импульсные импульсы тока, которые до октября 1992 года были конструкторской основой для разработки токовых молниеотводов.
Хотя разрядник молниеносного тока имеет хорошую разрядную способность, у него всегда есть свои недостатки: его остаточное напряжение достигает 2,5 ~ 3,5 кВ. Поэтому, когда молниеотвод устанавливается целиком, его нужно использовать в сочетании с другими разрядниками.
К таким продуктам в основном относятся Limitor MB, Limitor NB-B, LimitorG-B, Limited GN-B компании Asia Brown Boffary (ABB); DEHNportMaxi (10/350 мкс, 50 кА/ фаза), DEHNport255 (10/350 мкс, 75 кА/фаза); Германия PHOENIX угловой искровой зазор: FLT60-400 (10/350 мкс, фаза 60 кА), FLT25-400 (10/350 мкс, фаза 25 кА); Сетевой фильтр Schneider PRF1; Серия VBF от MOELLER.
Варисторы функционируют как можно больше двунаправленных диодов-подавителей последовательно и параллельно и работают как резисторы, зависящие от напряжения. Когда напряжение превышает указанное напряжение, варистор может проводить электричество; когда напряжение ниже указанного напряжения, варистор не проводит электричество. Таким образом, варистор может играть идеальную роль ограничения напряжения. Варисторы работают чрезвычайно быстро, со временем отклика в низком наносекундном диапазоне.
Варистор, обычно используемый в блоке питания, может проводить ток с пределом импульса 40kA8/20us, поэтому он очень подходит для разрядника второй ступени блока питания. Но он не идеален в качестве ограничителя тока молнии. В документе IEC1024-1 Международного комитета по электронным технологиям записано, что количество заряда, подлежащего обработке, составляет 10/350 мкс, что эквивалентно 20-кратному количеству заряда в случае импульса 8/20 мкс.
( 10/350) мкс=20xQ(8/20) мкс
Из этой формулы видно, что важно не только обращать внимание на амплитуду разрядного тока, но и обращать внимание на форму импульса. Недостатком варистора является то, что он легко стареет и обладает высокой емкостью. Кроме того, диодный элемент разрушается. Поскольку в большинстве случаев короткое замыкание происходит при перегрузке PN-перехода, в зависимости от того, как часто он загружается, варистор начинает вытягивать токи утечки, что может привести к ошибкам в данных измерений нечувствительных испытательных цепей. В то же время, особенно при высоких номинальных напряжениях, он будет генерировать интенсивное тепло в процессе.
Высокая емкость варистора во многих случаях делает невозможным его использование в линиях передачи сигнала. Емкость и индуктивность провода образуют цепь нижних частот, которая значительно ослабляет сигнал. Но затухание ниже примерно 30 кГц незначительно. К таким продуктам в основном относятся ABB's Limitor V, Limited VTS, Limitor VE, Limitor VETS, LimitorGE-S; Сменные сетевые фильтры Schneider серии PRD; Продукты MOELLER серий VR7, VS7; Германия DEHN's DEHNguard385 (8/20 мкс, фаза 40 кА), DEHNguard275 (8/20 мкс, фаза 40 кА); VAL-MS400ST (8/20 мкс, фаза 40 кА), VAL-ME400ST/FM (8/20 мкс, 40 кА/фаза) из ФЕНИКСА, Германия; Ma Shen DB30-4A/B (8/20μs, 30kA/фаза), DB40-4A/B (8/20μs, фаза 40kA).
4 Установите сетевой фильтр по схеме защиты от перенапряжения
Узел (тип крепления на рейку, тип розетки, адаптер), который содержит один защитный элемент или комбинированную схему защиты, интегрированную в соответствии с техническими условиями установки, называется разрядником.
Защита от перенапряжения практически во всех случаях должна быть разделена как минимум на два уровня. Например, каждый разрядник, содержащий только один уровень безопасности, может быть установлен в разных местах в блоке питания. Один и тот же ограничитель может также иметь несколько уровней защиты. Для достижения адекватной защиты от перенапряжения людям необходимо будет защищать диапазон различных подразделений электромагнитной совместимости, этот диапазон защиты, в том числе от зоны молниезащиты 0 зона защиты от перенапряжения от 1 до 3, пока зона защиты от помехого напряжения не будет иметь более высокий серийный номер. Зоны защиты от электромагнитной совместимости от 0 до 3 установлены таким образом, чтобы избежать повреждения оборудования из-за высокоэнергетической связи. Защита электромагнитной совместимости с более высоким серийным номером настроена для предотвращения искажения и потери информации. Чем выше номер зоны защиты, тем ниже ожидаемая энергия возмущения и уровень напряжения возмущения. Электрическое и электронное оборудование, нуждающееся в защите, установлено в очень эффективном защитном кольце. Такое защитное кольцо может быть для одной единицы электронного оборудования, пространства с несколькими электронными типами оборудования или даже целого здания, проходящего через него. Провода, которые обычно имеют экранированное защитное кольцо, подключаются к ограничителю защиты напряжения одновременно с периферийным оборудованием защитного круга.