Αρχή προστασίας από υπέρταση για μεταγωγή τροφοδοτικών
Τα προστατευτικά υπέρτασης είναι κατάλληλα για την προστασία τροφοδοτικών χαμηλής τάσης 220/380V και είναι μη γραμμικά εξαρτήματα. Σύμφωνα με τα πρότυπα IEC, τα προστατευτικά υπέρτασης είναι συσκευές που καταστέλλουν κυρίως την υπέρταση και την υπερένταση στις γραμμές μετάδοσης. Τα προστατευτικά υπέρτασης διαδραματίζουν προστατευτικό ρόλο και η βασική απαίτηση είναι ότι πρέπει να αντέχουν το αναμενόμενο ρεύμα κεραυνού που διέρχεται και να σβήνουν αποτελεσματικά το συνεχές ρεύμα συχνότητας ισχύος που παράγεται μετά τη ροή κεραυνού μέσω του σφιγκτήρα μέγιστης τάσης της υπέρτασης, να περιορίζουν την είσοδο στιγμιαίας υπέρτασης τη γραμμή ηλεκτρικής ενέργειας και τη γραμμή μετάδοσης σήματος εντός του εύρους τάσης που μπορεί να αντέξει ο εξοπλισμός ή το σύστημα ή εκκενώνει το ισχυρό ρεύμα κεραυνού στο έδαφος, προστατεύοντας τον προστατευμένο εξοπλισμό ή σύστημα από ζημιές που προκαλούνται από κρούση.
Ο τύπος και η δομή των προστατευτικών υπερτάσεων ποικίλλουν ανάλογα με την προβλεπόμενη χρήση τους, αλλά πρέπει να περιλαμβάνεται τουλάχιστον ένα μη γραμμικό στοιχείο περιορισμού τάσης. Τα κοινά προστατευτικά υπέρτασης περιλαμβάνουν MOV (Metal Oxide Varistor) και σωλήνες εκκένωσης αερίου. Το κύμα περιέχει ισχυρή ενέργεια και δεν μπορεί να αποτραπεί. Για το λόγο αυτό, η στρατηγική για την προστασία του ευαίσθητου ηλεκτρικού εξοπλισμού από ζημιές λόγω υπέρτασης είναι η εκτροπή της υπέρτασης από τον εξοπλισμό και η ροή του στο έδαφος.
Το προστατευτικό υπέρτασης MOV αποτελείται από τρία μέρη: ένα υλικό μεταλλικού οξειδίου στη μέση, το οποίο συνδέεται με το τροφοδοτικό και το καλώδιο γείωσης με δύο ημιαγωγούς. Όταν συμβεί μια απότομη αύξηση, το MOV ενεργοποιείται αμέσως με χρόνο απόκρισης 1-3 νανοδευτερόλεπτων. Το "V" στο MOV είναι μια μεταβλητή αντίσταση. Τη στιγμή της απόκρισης, η αντίσταση του MOV πέφτει από τη μέγιστη τιμή του σε σχεδόν μηδέν ohms, και το υπερβολικό ρεύμα ρέει στο έδαφος μέσω του MOV. Ο προστατευμένος ηλεκτρικός εξοπλισμός συνεχίζει να λειτουργεί σε κανονική τάση λειτουργίας. Τα ημιαγωγικά εξαρτήματά του έχουν την ιδιότητα να αλλάζουν αντίσταση με μεταβολή τάσης. Όταν η τάση είναι κάτω από μια συγκεκριμένη τιμή, η κίνηση των ηλεκτρονίων στον ημιαγωγό παράγει υψηλή αντίσταση. Αντίθετα, όταν η τάση υπερβαίνει αυτή τη συγκεκριμένη τιμή, η κίνηση των ηλεκτρονίων θα αλλάξει και η αντίσταση του ημιαγωγού θα μειωθεί σχεδόν κατά μηδέν ohms. Η τάση είναι κανονική και το προστατευτικό υπέρτασης MOV είναι αδρανές στο πλάι, γεγονός που δεν επηρεάζει τη γραμμή ρεύματος.
Οι δείκτες των πλεονεκτημάτων και των μειονεκτημάτων του πιο ακριβού προστατευτικού υπέρτασης MOV: (1) Τάση σύσφιξης: αντιπροσωπεύει την τιμή τάσης που θα προκαλέσει τη σύνδεση του MOV στο καλώδιο γείωσης. Όσο χαμηλότερη είναι η τάση σύσφιξης, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση προστασίας. (2) Ικανότητα απορρόφησης/διαρροής ενέργειας: Αυτή η ονομαστική τιμή αντιπροσωπεύει πόση ενέργεια μπορεί να απορροφήσει το προστατευτικό υπερτάσεων πριν καεί, σε joule. Όσο υψηλότερη είναι η τιμή του, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση προστασίας. (3) Χρόνος απόκρισης: Τα προστατευτικά υπερτάσεων δεν θα αποσυνδεθούν αμέσως και θα υπάρξει μια μικρή καθυστέρηση στην απόκρισή τους σε υπερτάσεις.
Μια άλλη κοινή συσκευή προστασίας από υπερτάσεις είναι ένας σωλήνας εκκένωσης αερίου. Αυτοί οι σωλήνες εκκένωσης αερίου έχουν την ίδια λειτουργία με τους MOV, καθώς μετακινούν την περίσσεια ρεύματος από το ηλεκτρικό καλώδιο στο καλώδιο γείωσης χρησιμοποιώντας αδρανές αέριο ως αγωγό μεταξύ των δύο καλωδίων. Όταν η τάση είναι εντός ενός συγκεκριμένου εύρους, η σύνθεση του αερίου καθορίζει ότι είναι κακός αγωγός. Εάν η τάση υπερβαίνει αυτό το εύρος, η ένταση του ρεύματος θα είναι επαρκής για να ιονίσει το αέριο, καθιστώντας τον σωλήνα εκκένωσης αερίου πολύ καλό αγωγό. Θα μεταφέρει ρεύμα στο έδαφος μέχρι να επιστρέψει η τάση στα κανονικά επίπεδα και μετά θα γίνει πάλι κακός αγωγός.
