Protector contra sobretensiones

El protector contra sobretensiones, también conocido como protector contra rayos, es un dispositivo electrónico que brinda protección de seguridad para diversos equipos electrónicos, instrumentos y líneas de comunicación. Cuando un circuito o línea de comunicación genera repentinamente un pico de corriente o voltaje debido a interferencias externas, el protector contra sobretensiones puede conducir y desviar la corriente en muy poco tiempo para evitar que la sobretensión dañe otros equipos en el circuito. Espacio de descarga

(también llamado espacio de protección):

Generalmente se compone de dos varillas metálicas expuestas al aire y separadas por un espacio determinado. Una de las varillas metálicas está conectada. el equipo que necesita ser protegido. La línea de fase de suministro de energía L1 o la línea neutral (N) está conectada, y la otra varilla de metal está conectada al cable de tierra (PE). Cuando ocurre una sobretensión transitoria, el espacio se rompe. , y parte de la carga de sobretensión ingresa a tierra cuando ocurre la sobretensión transitoria. Cuando ocurre un voltaje, el espacio se rompe y parte de la carga de sobretensión ingresa a tierra, evitando que el voltaje aumente en el equipo protegido. La distancia entre las dos varillas metálicas de este espacio de descarga se puede ajustar según sea necesario y la estructura es relativamente simple. La desventaja es que el rendimiento de extinción del arco es deficiente. El espacio de descarga mejorado es un espacio de esquina y su función de extinción del arco es mejor que la anterior. Depende de la acción de la energía eléctrica F en el circuito y del efecto ascendente del flujo de aire caliente para extinguir el arco.

Tubo de descarga de gas

Consta de un par de placas catódicas frías separadas entre sí y están encerradas en un tubo de vidrio o tubo cerámico lleno de una determinada cantidad de gas inerte (Ar ). Para mejorar la probabilidad de disparo del tubo de descarga, se instala un agente de disparo auxiliar en el tubo de descarga. Este tipo de tubo de descarga lleno de gas es de tipo bipolar y tripolar.

Los parámetros técnicos del tubo de descarga de gas son los siguientes: voltaje de descarga de CC Udc voltaje de descarga de impulso Up (generalmente Up≈); (2~3) Udc; Frecuencia de alimentación y corriente auxiliar In; impulso y corriente auxiliar Ip; resistencia de aislamiento R (gt; 109Ω); capacitancia entre electrodos (1~5PF)

Se pueden utilizar tubos de descarga de gas bajo Condiciones de CC y CA. El voltaje de descarga de CC seleccionado, Udc, es el siguiente: Cuando se usa en condiciones de CC: Udc ≥ 1,8U0 (U0 es el voltaje de CC durante el funcionamiento normal de la línea)

Cuando se usa en condiciones de CA : Udc ≥ 1.44Un (Un es el valor efectivo del voltaje de CA cuando la línea está funcionando normalmente)

Varistor

Es una resistencia no lineal semiconductora de óxido metálico con óxido de zinc. Como componente principal, cuando el voltaje que actúa en sus dos extremos alcanza un cierto valor, la resistencia es muy sensible al voltaje. Su principio de funcionamiento es equivalente a la conexión en serie y en paralelo de múltiples varistores semiconductores PN. = en el coeficiente no lineal α. CUα), gran capacidad de rendimiento (~ 2KA/cm2), pequeña corriente de fuga normal (10-7 ~ 10-6A), baja tensión residual (dependiendo de la tensión de trabajo y la capacidad de rendimiento del varistor) , tiempo de respuesta rápido a sobretensión transitoria (~ 10-8 s) y sin corriente continua.

Los principales parámetros técnicos del varistor son: voltaje del varistor (es decir, voltaje de conmutación) UN, voltaje de referencia Ulma, voltaje residual. Ures, relación de tensión residual K (K=Ures/UN), capacidad máxima de rendimiento Imax, corriente de fuga, tiempo de respuesta

Las condiciones de uso del varistor son las siguientes: Tensión: UN ≥ [ (√2). ×1.2)/0.7]Uo (Uo es el voltaje nominal de la fuente de alimentación de frecuencia industrial)

Tensión mínima de referencia: Ulma≥(1.8~2)Uac (usado en condiciones de CC)

Ulma≥(2.2~2.5)Uac (usado en condiciones de CA, Uac es voltaje de trabajo de CA)

Ulma≥(2.2~2.5)Uac (usado en condiciones de CA, Uac es voltaje de trabajo de CA). El voltaje de referencia máximo del varistor debe determinarse en función del voltaje soportado del equipo electrónico protegido. El voltaje residual del varistor debe ser menor que el nivel de voltaje del equipo electrónico protegido, es decir, (Ulma)max≤Ub/. K, donde K es la tensión residual, Ub es la tensión del equipo protegido.

Diodo de supresión

El diodo de supresión tiene una función de sujeción y limitación de voltaje. Funciona en la región de ruptura inversa. Tiene las ventajas de un voltaje de sujeción bajo y una velocidad de respuesta rápida. Es especialmente adecuado para utilizar como últimos niveles de componentes de protección en circuitos de protección multinivel. Las características voltamperaje del diodo de supresión en la región de ruptura se pueden expresar mediante la siguiente fórmula: I=CUα. En la fórmula anterior, α es el coeficiente no lineal, α=7~9, y para diodos de avalancha. , α=5~7.

Los parámetros técnicos del diodo de supresión son:

(1) Tensión de ruptura nominal, que se refiere a la tensión de ruptura bajo la corriente de ruptura inversa especificada (generalmente lma), la tensión de ruptura nominal El voltaje de un diodo Zener suele estar entre 0,1 y 1,0, y el voltaje nominal de un diodo Zener suele estar entre 1,1 y 2,0. El voltaje de ruptura nominal de los diodos Zener generalmente está entre 2,9 V ~ 4,7 V, mientras que el voltaje de ruptura nominal de los diodos de avalancha suele estar entre 5,6 V ~ 200 V.

(2) Voltaje de sujeción máximo: se refiere al voltaje más alto que aparece en ambos extremos del tubo cuando pasa a través de una corriente grande de una forma de onda específica.

(3) Potencia de pulso: es el producto del voltaje de sujeción máximo a través del tubo y el valor actual equivalente de la forma de onda de corriente especificada (como 10/1000μs) en el tubo.

(4) Voltaje de desplazamiento inverso: se refiere al voltaje máximo que se puede aplicar a ambos extremos del tubo de electrones en el área de fuga inversa. Bajo este voltaje, el tubo de electrones no debe romperse. Este voltaje de desplazamiento inverso debe ser significativamente mayor que el voltaje operativo pico máximo del sistema electrónico protegido, es decir, no está en un estado de conducción débil durante el funcionamiento normal del sistema.

(5) Corriente de fuga máxima: se refiere a la corriente inversa máxima que fluye en el tubo bajo la acción del voltaje del transductor inverso.

(6) Tiempo de respuesta: 10-11 s

Bobina de estrangulación

La bobina de estrangulación es un molde de núcleo de ferrita. Un dispositivo de supresión de interferencias, que consta de dos bobinas del mismo tamaño y el mismo número de vueltas enrolladas simétricamente alrededor del mismo núcleo de anillo de ferrita para formar un dispositivo de cuatro terminales, que puede exhibir una gran inductancia a las señales en modo **** Tiene un efecto inhibidor, y la inductancia mostrada en las señales en modo diferencial es muy pequeña. Para señales en modo diferencial, una pequeña inductancia de fuga casi no tiene efecto. El uso de bobinas de estrangulación en líneas balanceadas puede suprimir eficazmente las señales de interferencia en modo **** (como la interferencia de rayos) sin afectar la transmisión normal de señales en modo diferencial en la línea.

La bobina del reactor debe cumplir los siguientes requisitos durante su fabricación:

1) Los cables enrollados alrededor del núcleo de la bobina deben estar aislados entre sí para garantizar que las vueltas de la bobina permanezcan estables en condiciones transitorias. No se producirá sobretensión.

2) Cuando una gran corriente instantánea fluye a través de la bobina, el núcleo de hierro no debe saturarse.

3) El núcleo de hierro de la bobina debe estar aislado de la bobina para evitar la ruptura entre los dos bajo sobretensión transitoria.

4) La bobina debe enrollarse en una sola capa tanto como sea posible, lo que puede reducir la capacitancia parásita de la bobina y mejorar la capacidad de la bobina para resistir sobretensiones transitorias.

Dispositivo de cortocircuito de 1/4 de longitud de onda

El dispositivo de cortocircuito de 1/4 de longitud de onda es un protector contra sobretensiones de señal de microondas fabricado en base al análisis del espectro de las ondas del rayo y la temperatura estacionaria. Teoría de ondas de antenas. La longitud de la varilla metálica de cortocircuito en este protector se determina de acuerdo con el tamaño de 1/4 de la longitud de onda de la frecuencia de la señal de trabajo (como 900 MHZ o 1800 MHZ). La longitud de esta varilla de cortocircuito paralela tiene una impedancia infinita para la frecuencia de la señal de trabajo, lo que equivale a un circuito abierto y no afecta la transmisión de la señal. Sin embargo, para las ondas del rayo, ya que la energía del rayo se distribuye principalmente por debajo de n. KHZ, esto La impedancia de la varilla de cortocircuito a las ondas del rayo es muy pequeña, lo que equivale a un cortocircuito y descarga el nivel de energía del rayo al suelo.

Dado que el diámetro de la varilla de cortocircuito de 1/4 de longitud de onda es generalmente de unos pocos milímetros, su capacidad para soportar corriente de impulso es muy buena y puede alcanzar más de 30 KA (8/20 μs), y el residual El voltaje es muy pequeño. Este voltaje residual es causado principalmente por la inductancia de la propia varilla de cortocircuito. La desventaja es que la banda de frecuencia es estrecha, con un ancho de banda de aproximadamente 2 a 20. Otra desventaja es que la polarización de CC no puede ser. agregado a la instalación de alimentación, lo que limita algunas aplicaciones.

Protección graduada de protectores contra sobretensiones (también conocidos como protectores contra rayos)

Dado que la energía de los rayos es muy grande, es necesario adoptar un método de descarga gradual para descargar gradualmente la energía de los rayos a la tierra. El primer nivel de protección contra rayos se puede utilizar para hacer frente a la descarga de corriente de la caída directa de un rayo, o la enorme descarga de energía de los conductores cuando las líneas de transmisión sufren la caída directa de un rayo. Para posibles caídas directas de un rayo, se debe utilizar protección contra rayos de nivel CLASE I. . El segundo nivel de protección contra rayos está dirigido a los rayos inducidos en el área de tensión residual del nivel anterior y los equipos de protección contra rayos. Para la absorción de la enorme energía del rayo que ocurrió en el nivel anterior, todavía quedan algunos equipos o. el tercer nivel de protección contra rayos que absorbe una energía bastante grande para la transmisión, se requiere un segundo nivel de protección contra rayos para una mayor absorción. Al mismo tiempo, la radiación de pulso electromagnético LEMP del rayo también será inducida a través de la línea de transmisión de la protección contra rayos de primer nivel. Cuando la línea es lo suficientemente larga y la energía inducida por el rayo se vuelve lo suficientemente grande, se requiere la protección contra rayos de segundo nivel. descargar aún más la energía del rayo. El tercer nivel de protección contra rayos es para proteger el LEMP y la energía residual del rayo que pasa por el segundo nivel de protección contra rayos.

El primer nivel de protección

El propósito es evitar que la sobretensión se conduzca directamente desde el área LPZ0 al área LPZ1. La sobretensión de decenas a cientos de miles de. Los voltios están limitados a 2500-3000V.

Se debe instalar un pararrayos de potencia en el lado de bajo voltaje del transformador de potencia doméstico como primer nivel de protección. Se debe utilizar un pararrayos de fuente de alimentación conmutada de voltaje trifásico, y su flujo de rayos no debe. ser inferior a 60 KA. Este nivel de descargador de suministro de energía debe ser un descargador de suministro de energía de gran capacidad conectado entre cada línea de fase en el extremo entrante del sistema de suministro de energía del usuario y la tierra. Generalmente se requiere que esta clase de descargadores de energía tenga una capacidad de impulso máxima de 100 KA por fase y un voltaje límite de menos de 1500 V, lo que se denomina descargadores de energía CLASE Clase I. Estos pararrayos electromagnéticos pueden resistir las altas corrientes de los rayos y los rayos inducidos, y también pueden atraer sobretensiones de alta energía y desviar grandes cantidades de sobrecorriente a la tierra. Solo proporcionan un nivel de protección medio de limitación de voltaje (el voltaje máximo en la línea cuando la sobrecorriente fluye a través del protector contra rayos de energía se llama voltaje límite), porque los protectores de CLASE I absorben principalmente grandes sobrecorrientes y no pueden proteger completamente los equipos eléctricos sensibles. dentro del sistema de suministro de energía.

El protector contra rayos de fuente de alimentación de primer nivel puede proteger contra ondas de rayos de 10/350μs, 100KA, alcanzando el estándar de protección más alto estipulado por IEC.

Protección de segundo nivel

El propósito es limitar aún más el valor de sobretensión residual a través del descargador de primer nivel a entre 1500-2000V a través de una conexión equipotencial, adecuada para LPZ1-LPZ2.

Como segundo nivel de protección, el descargador de potencia de salida de la línea del gabinete de distribución debe utilizar un descargador de potencia limitador de voltaje. Su capacidad de corriente de rayo no debe ser inferior a 20 KA y debe instalarse en la rama de energía. de equipos eléctricos importantes o sensibles. Estos pararrayos de fuente de alimentación pueden absorber mejor la energía residual de sobretensión en la entrada de la fuente de alimentación del usuario a través del amplificador de sobretensión y tienen un excelente efecto de supresión de sobretensión transitoria. El pararrayos de alimentación utilizado requiere una capacidad de impacto máxima de más de 45 kA por fase y una tensión límite inferior a 1200 V. Se denomina pararrayos de alimentación CLASE II. Generalmente, la protección de segundo nivel del sistema de suministro de energía del usuario puede cumplir con los requisitos operativos de los equipos eléctricos.

El protector contra rayos de suministro de energía de segundo nivel utiliza un protector de nivel C para fase a neutro, fase -Protección a tierra y media a tierra Los principales parámetros técnicos de la protección en modo completo son: la capacidad de corriente del rayo es mayor o igual a 40 KA (8/20 μs el voltaje residual máximo no es mayor a 1000 V); no es mayor que 25 ns.

El tercer nivel de protección

El propósito es reducir el valor de sobretensión residual por debajo de 1000V a través del medio final de protección del equipo para que la sobretensión no dañe el equipo.

El pararrayos de fuente de alimentación instalado en el lado de la línea entrante de alimentación de CA del equipo de información electrónica debe ser un pararrayos de fuente de alimentación limitador de voltaje conectado en serie como tercer nivel de protección, y su capacidad de corriente de rayo no debe ser menos de 10KA.

La última línea de defensa puede ser utilizar un descargador de energía incorporado en la parte de suministro de energía interna del equipo de suministro de energía para eliminar por completo las pequeñas sobretensiones transitorias. La capacidad de impulso máxima requerida para usar este pararrayos de fuente de alimentación es inferior a 20 KA por fase y el voltaje máximo requerido debe ser inferior a 1000 V.

Para algunos equipos electrónicos particularmente importantes o sensibles, el tercer nivel de protección es necesario y también puede proteger el equipo de suministro de energía de sobretensiones transitorias generadas dentro del sistema.

Para equipos alimentados por rectificadores, como equipos de comunicación por microondas, equipos de comunicación de estaciones móviles y equipos de radar, se debe seleccionar un pararrayos de fuente de alimentación de CC adecuado para el voltaje de trabajo de protección como último nivel de protección de acuerdo con las diferentes voltajes de trabajo.

Protección nivel 4 y superior

Según el nivel de voltaje del equipo protegido, si dos niveles de protección contra rayos pueden limitar el voltaje por debajo del nivel de voltaje del equipo, entonces solo dos Se requieren niveles de protección contra rayos. Nivel de protección, si el nivel de voltaje del equipo es bajo, se pueden requerir cuatro o más niveles de protección. La capacidad de corriente de rayo de la protección de cuarto nivel no debe ser inferior a 5KA.

⒈ Principio de funcionamiento del interruptor: Su principio de funcionamiento es que presenta una alta impedancia cuando no hay sobretensión transitoria, pero una vez que responde a una sobretensión transitoria de rayo, su impedancia cambiará repentinamente a un valor bajo. , para que permita el paso de la corriente del rayo. Los equipos utilizados como tales dispositivos son: espacios de descarga, tubos de descarga de gas, transistores de corriente de compuerta.

Tipo limitador de tensión máxima: Su principio de funcionamiento es que cuando no hay sobretensión transitoria, su impedancia es alta, pero a medida que la sobretensión y la tensión aumentan, su impedancia seguirá disminuyendo. son: Fuerte no linealidad. Los dispositivos utilizados como tales incluyen: óxido de zinc, varistores, diodos de supresión, diodos de avalancha, etc.

Tipo paralelo o tipo estrangulador

Tipo paralelo: conectado en paralelo con el equipo protegido, presenta baja impedancia durante los pulsos del rayo y presenta alta impedancia a la frecuencia normal de operación.

Tipo inductor: conectado en serie con el equipo protegido, con alta impedancia a los impulsos del rayo y baja impedancia a la frecuencia normal de funcionamiento.

Los equipos utilizados como tales dispositivos incluyen: bobinas de choque, filtros de paso alto, filtros de paso bajo, cortocircuitos de 1/4 de longitud de onda, etc.

Por finalidad

(1) Protector de alimentación: protector de alimentación de CA, protector de alimentación de CC, protector de fuente de alimentación conmutada.

El módulo de protección contra rayos de fuente de alimentación de CA es adecuado para la protección del suministro de energía de salas de distribución de energía, gabinetes de distribución, gabinetes de distribución, paneles de distribución de CA y CC y otros sistemas, cajas de distribución de entrada exteriores para edificios, energía a nivel de edificio; la caja de distribución; el protector contra sobretensiones de energía es adecuado para redes eléctricas industriales de bajo voltaje (220/380 VCA) y redes eléctricas civiles en sistemas eléctricos, se utiliza principalmente para la entrada o salida de energía trifásica de paneles eléctricos en salas de máquinas automatizadas; , subestaciones y salas de control principales. Adecuado para diversos sistemas de alimentación de CC, como paneles de distribución de CC; equipos de suministro de energía de CC; gabinetes de sistemas de información electrónicos y terminales de salida de equipos de suministro de energía secundarios;

(2) Protector de señal: protector de señal de baja frecuencia, protector de señal de alta frecuencia, protector de alimentador de antena, etc.

El alcance aplicable del protector contra rayos de señal de red es la protección contra sobretensión inducida causada por rayos y pulsos electromagnéticos de rayos en INTERRUPTORES, HUB, ENRUTADORES de 10/100 Mbps y otros equipos de red - Protección de conmutadores de red en equipos de red; salas; - - Protección de servidores en la sala de red; - Protección de otros equipos en la sala de red e interfaces de red; - La caja de protección contra rayos integrada de 24 puertos se utiliza principalmente para gabinetes de red integrados, gabinetes de conmutación y protección centralizada de canales múltiples. protección contra sobretensiones El ámbito de aplicación del protector contra rayos de señal de video se utiliza principalmente para la protección punto a punto de equipos de señal de video. Puede proteger varios equipos de transmisión de video del daño causado por rayos inducidos y sobretensiones de las líneas de transmisión de señales. También es adecuado para radiofrecuencias con el mismo voltaje de trabajo. Lo mismo ocurre con la transmisión. La caja de protección contra rayos de video multipuerto integrada se utiliza principalmente para la protección centralizada de equipos de control como grabadoras de video de disco duro y cortadoras de video en el gabinete de control integrado. Marcas reconocidas de protectores contra sobretensiones

Los pararrayos más comunes actualmente en el mercado incluyen: Bull Electrical Anti-Surge Socket, Mainland China Leixing LKX Surge Protector, American ECS Surge Protector, French Soule Surge Protector , Protector contra sobretensiones furse ESP británico, protector contra sobretensiones OBO alemán, protector contra sobretensiones DEHN, protector contra sobretensiones PANAMAX estadounidense, protector contra sobretensiones INNOVATⅣE, protector contra sobretensiones POLYPHASER estadounidense.