В последние годы, с развитием науки и техники, технологическим развитием бытовой техники и улучшением энергопотреблений для электронного оборудования, существует большое количество крупномасштабных или ультрамасштабных интегральных схем, которые очень чувствительны к перенапряжению внутри такого оборудования, поэтому потери напряжения увеличиваются. В этой ситуации «Кодекс проектирования зданий от молнии» GB50057-94 (издание 2000 года) добавил Главу VI — Электромагнитный импульс от молний. В соответствии с этим требованием некоторые производители также представили соответствующие средства защиты от перенапряжения, которые мы часто называем сетевыми фильтрами. Необходимо создать полноценную систему эквипотенциального соединения для защиты электрических и электронных систем, включая все активные проводники в зоне защиты электромагнитной совместимости. Физические характеристики разрядных компонентов в различных устройствах защиты от перенапряжения имеют как преимущества, так и недостатки на практике, поэтому защитные цепи с множеством деталей используются шире.
Однако он может соответствовать всем техническим требованиям молниеносного тока, способного проводить импульсный ток 10/350 мкс, с современным техническим уровнем, подключаемого сетевого фильтра для вторичного распределения питания, устройства защиты от электрического питания, и фильтра питания. Поэтому ассортимент продукции ограничен. Кроме того, в этот ассортимент продукции должны включать задержки для всех цепей, то есть помимо источников питания, для измерений, управления, технических регулировочных схем, электронных схем передачи данных, а также беспроводной и беспроводной связи, чтобы клиенты могли ими пользоваться.
Краткое введение в несколько часто используемых средств защиты от перенапряжения и краткий анализ их характеристик и соответствующих случаев.
1 Система эквипотенциальных связей
Основной принцип защиты от перенапряжения заключается в том, что переходное перенапряжение происходит в момент момента (на микросекундном или наносекундном уровне). Необходимо обеспечить эквипотенциал между всеми металлическими частями в защищённой зоне. «Эквипотенциал — это использование соединения проводов или защитных средств от перенапряжения для соединения молниезащитных приборов, металлических конструкций зданий, внешних проводников, электрических и телекоммуникационных устройств и т.д. в помещениях, где требуется защита от молнии.» («Спецификации для проектирования зданий с молниеносной защитой») (GB50057-94). «Цель эквипотенциального соединения — уменьшить разницу потенциалов между металлическими деталями и системами в пространствах, требующих молниеносной защиты» (IEC13123.4). «Кодекс проектирования зданий от молнии» (GB50057-94) гласит: «Статья 3.1.2 Для зданий, оснащённых устройствами защиты от молнии, если устройства защиты от молнии нельзя изолировать от других объектов и людей в здании, они должны применять эквипотенциальное бондинг.» При создании этой сети эквипотенциального связывания следует соблюдать минимальное расстояние между электрическим и электронным оборудованием, которое должно обмениваться информацией, и соединительными проводами между поясом эквипотенциального соединения.
Согласно теореме об индукции, чем больше индуктивность, тем выше напряжение, создаваемое переходным током в цепи; (U=L·di/dt> Индуктивность в основном связана с длиной провода и мало зависит от поперечного сечения провода. Поэтому заземляющий провод следует держать как можно короче. Кроме того, параллельное соединение нескольких проводов может значительно снизить индуктивность системы потенциальной компенсации. Чтобы применить эти два варианта, теоретически возможно соединить все цепи, которые должны быть подключены к устройству эквипотенциального связывания. Он соединён с той же металлической пластиной, что и оборудование. Исходя из концепции металлической пластины, линейная, звездообразная или сетчатая структура может использоваться при модернизации системы эквипотенциального связывания. В принципе, при проектировании нового оборудования — системы связи, должна использоваться только сеточная эквипотенциалность.
2 Подключить линии питания к системе эквипотенциального соединения
Так называемое переходное напряжение или переходный ток означает, что время его существования составляет всего микросекунды или наносекунды. Основной принцип защиты от перенапряжения заключается в установлении эквипотенциала между всеми проводящими частями в защищённой зоне на короткое время, когда существует временное перенапряжение. Такие проводящие элементы также включают линии электропередачи в электрических цепях. Поэтому нужны компоненты, реагирующие быстрее микросекунд, особенно для электростатического разряда.
Быстрее наносекунд. Такие элементы способны подавать мощные токи до нескольких десяти тысяч ампер за короткие промежутки времени. Ветры до 50 кА рассчитываются при импульсах 10/350 мкС при ожидаемых условиях удара молнии. С помощью полноценного устройства для связывания эквипотенциального острова можно быстро сформировать, и разница потенциалов этого эквипотенциального острова на расстоянии может достигать сотен тысяч вольт. Однако важно то, что в защищаемой зоне все проводящие части можно считать имеющими почти равные или равные потенциалы без значительных различий потенциалов.
3 Установка и функция сетевой защиты
Электрические компоненты защиты от перенапряжения делятся на мягкие и сложные по характеристикам отклика. Разрядные элементы с характеристиками жёсткой реакции включают газоразрядные трубки и разрядные зазоры — либо угловые искровые зазоры на основе технологии дугового рубания, либо коаксиальные разрядные зазоры. Элементы разряда, относящиеся к характеристикам мягкого отклика, включают варисторы и супрессорные диоды. (Наш сетевой фильтр — слабая реакция.) Различие между этими компонентами заключается в способности разряда, характеристиках отклика и остаточном напряжении. Поскольку эти компоненты имеют свои плюсы и недостатки, люди объединяют их в специальные защитные цепи, чтобы подчеркнуть сильные стороны и избежать слабых. Наиболее часто используемые сетевые защитные устройства в гражданских зданиях в основном — это разряженные зазорные и варисторные запрети.
Молниеносные и послемолниеносные токи требуют чрезвычайно сильных разрядников. Для проведения молниеносного тока через систему эквипотенциалного соединения в устройство заземления рекомендуется использовать молниезащитные устройства с угловыми искровыми промежутками согласно технике дугового разрезания. Только она может проводить импульсный ток 10/350 мкм больше 50 кА и автоматически осуществить потушение дуги. Номинальное напряжение этого продукта может достигать 400 В. Кроме того, этот задержитель не вызывает сгорания предохранителя на 125А, когда ток короткого замыкания достигает 4 кА.
Благодаря хорошим характеристикам бесперебойная эксплуатация приборов и оборудования, установленных в охраняемой зоне, значительно улучшается. Однако следует отметить, что не только ток с высокой амплитудой можно обрабатывать, но, что важнее, решающую роль играет импульсная форма тока. Оба варианта должны рассматриваться одновременно. Таким образом, хотя угловой искровый разрыв может проводить токи до 100 кА, его импульсная форма короче (8/80 мкс). Такие импульсы являются импульсными импульсами, которые до октября 1992 года служили основой для разработки точечных молниезаглушителей.
Хотя молниезадержатель обладает хорошей пропускной способностью разряда, у него всегда есть свои недостатки: остаточное напряжение достигает 2,5~3,5 кВ. Поэтому, когда громозаглушиватель устанавливается целиком, его необходимо использовать в сочетании с другими задержителями.
К таким продуктам в основном относятся Limitor MB, Limitor NB-B, LimitorG-B, Limited GN-B of Asia Brown Boffary (ABB); DEHNportMaxi (10/350 мкс, 50 кА/фаза), DEHNport255 (10/350 мкс, 75 кА/фаза); Германский PHOENIX угловой зазор искры: 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 столько же двунаправленных подавляющих диодов, как последовательно, так и параллельно и работают как напряженно-зависимые резисторы. Когда напряжение превышает заданное напряжение, варистор может проводить электричество; Когда напряжение ниже заданного, варистор не проводит электричество. Таким образом, варистор может играть идеальную роль ограничивающего напряжение. Варисторы работают чрезвычайно быстро, с временем отклика в диапазоне низких наносекунд.
Варистор, часто используемый в блоке питания, может проводить ток с ограничением импульса 40kA8/20us, поэтому он очень подходит для разряда второй ступени блока питания. Но он не идеален в качестве задержителей молниеносного тока. В документе IEC1024-1 Международного комитета по электронным технологиям указано, что количество заряда для обработки составляет 10/350 мкс, что эквивалентно 20-кратному заряду в случае импульса 8/20 мкс.
( 10/350) μs=20xQ(8/20) μs
Из этой формулы видно, что важно не только обращать внимание на амплитуду разрядного тока, но и на форму импульса. Недостаток варистора в том, что он легко стареет и обладает высокой ёмкостью. Кроме того, диодный элемент расщепляется. Поскольку в большинстве случаев короткое замыкание происходит при перегрузке PN-перехода, в зависимости от частоты его нагрузки, варистор начинает испытывать ток утечки, что может привести к ошибкам в нечувствительных к измерительным данным тестовых схемах. В то же время, особенно при высоких напряжениях, он генерирует интенсивное тепло в течение течения.
Высокая ёмкость варистора во многих случаях делает невозможным его использование в линиях передачи сигнала. Ёмкость и индуктивность провода образуют низкочастотную цепь, которая значительно ослабляет сигнал. Но затухание ниже примерно 30 кГц незначительно. К таким продуктам в первую очередь относятся Limitor V, Limited VTS, Limitor VE, Limitor VETS, LimitorGE-S от ABB; сменные сетевые щитники серии PRD от Schneider; продукты серий VR7 и VS7 от MOELLER; DEHNguard385 от Германии (фаза 8/20 мкс, 40 кА), DEHNguard275 (фаза 8/20 мкс, 40 кА); VAL-MS400ST (8/20 мкс, фаза 40 кА), VAL-ME400ST/FM (8/20 мкс, 40 кА/фаза) из ФИНИКСА, Германия; Ma Shen DB30-4A/B (8/20 мкс, 30 кА/фаза), DB40-4A/B (8/20 мкс, 40 кА).
4 Установка сетевой защиты в соответствии со схемой защиты от перенапряжения
Сборка (тип крепления на рельс, тип розетки, адаптер), содержащий один защитный элемент или комбинированную схему защиты, интегрированную в соответствии с техническими условиями установки, называется разрядником.
Защита от перенапряжения почти во всех случаях должна делиться как минимум на два уровня. Например, каждый задержка с одним уровнем безопасности может быть установлена в разных местах блока питания. Один и тот же задержитель может иметь несколько уровней защиты. Для достижения адекватной защиты от перенапряжения необходимо защищать диапазон различных электромагнитных совместимостных дивизионов, включая зону защиты от молний 0 и зоны защиты от перенапряжения 1 до 3, пока зона защиты от помех не станет более высокой серийной системой. Зоны защиты электромагнитной совместимости от 0 до 3 установлены для предотвращения повреждений оборудования из-за высокоэнергетического соединения. Защита от электромагнитной совместимости с более высоким серийным номером настраивается для предотвращения искажений и потерь информации. Чем выше номер зоны защиты, тем ниже ожидаемая энергия возмущения и уровень напряжения. Электрическое и электронное оборудование, требующее защиты, устанавливается в очень эффективное защитное кольцо. Такое защитное кольцо может предназначаться для одного элемента электронного оборудования, помещения с несколькими типами электронного оборудования или даже для целого здания, проходящего через него. Провода, обычно имеющие защитное кольцо, подключаются к защитному защитному блоку одновременно с периферийным оборудованием защитного круга.
Однако он может соответствовать всем техническим требованиям молниеносного тока, способного проводить импульсный ток 10/350 мкс, с современным техническим уровнем, подключаемого сетевого фильтра для вторичного распределения питания, устройства защиты от электрического питания, и фильтра питания. Поэтому ассортимент продукции ограничен. Кроме того, в этот ассортимент продукции должны включать задержки для всех цепей, то есть помимо источников питания, для измерений, управления, технических регулировочных схем, электронных схем передачи данных, а также беспроводной и беспроводной связи, чтобы клиенты могли ими пользоваться.
Краткое введение в несколько часто используемых средств защиты от перенапряжения и краткий анализ их характеристик и соответствующих случаев.
1 Система эквипотенциальных связей
Основной принцип защиты от перенапряжения заключается в том, что переходное перенапряжение происходит в момент момента (на микросекундном или наносекундном уровне). Необходимо обеспечить эквипотенциал между всеми металлическими частями в защищённой зоне. «Эквипотенциал — это использование соединения проводов или защитных средств от перенапряжения для соединения молниезащитных приборов, металлических конструкций зданий, внешних проводников, электрических и телекоммуникационных устройств и т.д. в помещениях, где требуется защита от молнии.» («Спецификации для проектирования зданий с молниеносной защитой») (GB50057-94). «Цель эквипотенциального соединения — уменьшить разницу потенциалов между металлическими деталями и системами в пространствах, требующих молниеносной защиты» (IEC13123.4). «Кодекс проектирования зданий от молнии» (GB50057-94) гласит: «Статья 3.1.2 Для зданий, оснащённых устройствами защиты от молнии, если устройства защиты от молнии нельзя изолировать от других объектов и людей в здании, они должны применять эквипотенциальное бондинг.» При создании этой сети эквипотенциального связывания следует соблюдать минимальное расстояние между электрическим и электронным оборудованием, которое должно обмениваться информацией, и соединительными проводами между поясом эквипотенциального соединения.
Согласно теореме об индукции, чем больше индуктивность, тем выше напряжение, создаваемое переходным током в цепи; (U=L·di/dt> Индуктивность в основном связана с длиной провода и мало зависит от поперечного сечения провода. Поэтому заземляющий провод следует держать как можно короче. Кроме того, параллельное соединение нескольких проводов может значительно снизить индуктивность системы потенциальной компенсации. Чтобы применить эти два варианта, теоретически возможно соединить все цепи, которые должны быть подключены к устройству эквипотенциального связывания. Он соединён с той же металлической пластиной, что и оборудование. Исходя из концепции металлической пластины, линейная, звездообразная или сетчатая структура может использоваться при модернизации системы эквипотенциального связывания. В принципе, при проектировании нового оборудования — системы связи, должна использоваться только сеточная эквипотенциалность.
2 Подключить линии питания к системе эквипотенциального соединения
Так называемое переходное напряжение или переходный ток означает, что время его существования составляет всего микросекунды или наносекунды. Основной принцип защиты от перенапряжения заключается в установлении эквипотенциала между всеми проводящими частями в защищённой зоне на короткое время, когда существует временное перенапряжение. Такие проводящие элементы также включают линии электропередачи в электрических цепях. Поэтому нужны компоненты, реагирующие быстрее микросекунд, особенно для электростатического разряда.
Быстрее наносекунд. Такие элементы способны подавать мощные токи до нескольких десяти тысяч ампер за короткие промежутки времени. Ветры до 50 кА рассчитываются при импульсах 10/350 мкС при ожидаемых условиях удара молнии. С помощью полноценного устройства для связывания эквипотенциального острова можно быстро сформировать, и разница потенциалов этого эквипотенциального острова на расстоянии может достигать сотен тысяч вольт. Однако важно то, что в защищаемой зоне все проводящие части можно считать имеющими почти равные или равные потенциалы без значительных различий потенциалов.
3 Установка и функция сетевой защиты
Электрические компоненты защиты от перенапряжения делятся на мягкие и сложные по характеристикам отклика. Разрядные элементы с характеристиками жёсткой реакции включают газоразрядные трубки и разрядные зазоры — либо угловые искровые зазоры на основе технологии дугового рубания, либо коаксиальные разрядные зазоры. Элементы разряда, относящиеся к характеристикам мягкого отклика, включают варисторы и супрессорные диоды. (Наш сетевой фильтр — слабая реакция.) Различие между этими компонентами заключается в способности разряда, характеристиках отклика и остаточном напряжении. Поскольку эти компоненты имеют свои плюсы и недостатки, люди объединяют их в специальные защитные цепи, чтобы подчеркнуть сильные стороны и избежать слабых. Наиболее часто используемые сетевые защитные устройства в гражданских зданиях в основном — это разряженные зазорные и варисторные запрети.
Молниеносные и послемолниеносные токи требуют чрезвычайно сильных разрядников. Для проведения молниеносного тока через систему эквипотенциалного соединения в устройство заземления рекомендуется использовать молниезащитные устройства с угловыми искровыми промежутками согласно технике дугового разрезания. Только она может проводить импульсный ток 10/350 мкм больше 50 кА и автоматически осуществить потушение дуги. Номинальное напряжение этого продукта может достигать 400 В. Кроме того, этот задержитель не вызывает сгорания предохранителя на 125А, когда ток короткого замыкания достигает 4 кА.
Благодаря хорошим характеристикам бесперебойная эксплуатация приборов и оборудования, установленных в охраняемой зоне, значительно улучшается. Однако следует отметить, что не только ток с высокой амплитудой можно обрабатывать, но, что важнее, решающую роль играет импульсная форма тока. Оба варианта должны рассматриваться одновременно. Таким образом, хотя угловой искровый разрыв может проводить токи до 100 кА, его импульсная форма короче (8/80 мкс). Такие импульсы являются импульсными импульсами, которые до октября 1992 года служили основой для разработки точечных молниезаглушителей.
Хотя молниезадержатель обладает хорошей пропускной способностью разряда, у него всегда есть свои недостатки: остаточное напряжение достигает 2,5~3,5 кВ. Поэтому, когда громозаглушиватель устанавливается целиком, его необходимо использовать в сочетании с другими задержителями.
К таким продуктам в основном относятся Limitor MB, Limitor NB-B, LimitorG-B, Limited GN-B of Asia Brown Boffary (ABB); DEHNportMaxi (10/350 мкс, 50 кА/фаза), DEHNport255 (10/350 мкс, 75 кА/фаза); Германский PHOENIX угловой зазор искры: 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 столько же двунаправленных подавляющих диодов, как последовательно, так и параллельно и работают как напряженно-зависимые резисторы. Когда напряжение превышает заданное напряжение, варистор может проводить электричество; Когда напряжение ниже заданного, варистор не проводит электричество. Таким образом, варистор может играть идеальную роль ограничивающего напряжение. Варисторы работают чрезвычайно быстро, с временем отклика в диапазоне низких наносекунд.
Варистор, часто используемый в блоке питания, может проводить ток с ограничением импульса 40kA8/20us, поэтому он очень подходит для разряда второй ступени блока питания. Но он не идеален в качестве задержителей молниеносного тока. В документе IEC1024-1 Международного комитета по электронным технологиям указано, что количество заряда для обработки составляет 10/350 мкс, что эквивалентно 20-кратному заряду в случае импульса 8/20 мкс.
( 10/350) μs=20xQ(8/20) μs
Из этой формулы видно, что важно не только обращать внимание на амплитуду разрядного тока, но и на форму импульса. Недостаток варистора в том, что он легко стареет и обладает высокой ёмкостью. Кроме того, диодный элемент расщепляется. Поскольку в большинстве случаев короткое замыкание происходит при перегрузке PN-перехода, в зависимости от частоты его нагрузки, варистор начинает испытывать ток утечки, что может привести к ошибкам в нечувствительных к измерительным данным тестовых схемах. В то же время, особенно при высоких напряжениях, он генерирует интенсивное тепло в течение течения.
Высокая ёмкость варистора во многих случаях делает невозможным его использование в линиях передачи сигнала. Ёмкость и индуктивность провода образуют низкочастотную цепь, которая значительно ослабляет сигнал. Но затухание ниже примерно 30 кГц незначительно. К таким продуктам в первую очередь относятся Limitor V, Limited VTS, Limitor VE, Limitor VETS, LimitorGE-S от ABB; сменные сетевые щитники серии PRD от Schneider; продукты серий VR7 и VS7 от MOELLER; DEHNguard385 от Германии (фаза 8/20 мкс, 40 кА), DEHNguard275 (фаза 8/20 мкс, 40 кА); VAL-MS400ST (8/20 мкс, фаза 40 кА), VAL-ME400ST/FM (8/20 мкс, 40 кА/фаза) из ФИНИКСА, Германия; Ma Shen DB30-4A/B (8/20 мкс, 30 кА/фаза), DB40-4A/B (8/20 мкс, 40 кА).
4 Установка сетевой защиты в соответствии со схемой защиты от перенапряжения
Сборка (тип крепления на рельс, тип розетки, адаптер), содержащий один защитный элемент или комбинированную схему защиты, интегрированную в соответствии с техническими условиями установки, называется разрядником.
Защита от перенапряжения почти во всех случаях должна делиться как минимум на два уровня. Например, каждый задержка с одним уровнем безопасности может быть установлена в разных местах блока питания. Один и тот же задержитель может иметь несколько уровней защиты. Для достижения адекватной защиты от перенапряжения необходимо защищать диапазон различных электромагнитных совместимостных дивизионов, включая зону защиты от молний 0 и зоны защиты от перенапряжения 1 до 3, пока зона защиты от помех не станет более высокой серийной системой. Зоны защиты электромагнитной совместимости от 0 до 3 установлены для предотвращения повреждений оборудования из-за высокоэнергетического соединения. Защита от электромагнитной совместимости с более высоким серийным номером настраивается для предотвращения искажений и потерь информации. Чем выше номер зоны защиты, тем ниже ожидаемая энергия возмущения и уровень напряжения. Электрическое и электронное оборудование, требующее защиты, устанавливается в очень эффективное защитное кольцо. Такое защитное кольцо может предназначаться для одного элемента электронного оборудования, помещения с несколькими типами электронного оборудования или даже для целого здания, проходящего через него. Провода, обычно имеющие защитное кольцо, подключаются к защитному защитному блоку одновременно с периферийным оборудованием защитного круга.