Untuk menulis teks ini, saya didorong oleh perasaan ketidaktahuan oleh banyak prinsip operasi, penggunaan (atau bahkan ketidaktahuan akan keberadaan) perlindungan paralel terhadap lonjakan lonjakan dalam jaringan, termasuk yang disebabkan oleh pelepasan petir.
Gangguan impuls dalam jaringan cukup umum, mereka dapat terjadi selama badai petir, ketika beban yang kuat dihidupkan / dimatikan (karena jaringan adalah sirkuit RLC, fluktuasi terjadi di dalamnya, menyebabkan lonjakan tegangan) dan banyak faktor lainnya. Dalam arus rendah, termasuk sirkuit digital, ini bahkan lebih relevan, karena kebisingan switching menembus cukup baik melalui sumber daya (konverter flyback adalah yang paling terlindungi - di dalamnya energi transformator ditransfer ke beban ketika belitan primer terputus dari jaringan).
Di Eropa, sudah lama secara de facto wajib memasang modul perlindungan lonjakan arus (selanjutnya, untuk kesederhanaan, saya akan menyebut perlindungan petir atau SPD), meskipun jaringan mereka lebih baik daripada kami, dan ada lebih sedikit daerah badai petir.
Penggunaan SPD menjadi sangat relevan selama 20 tahun terakhir, ketika para ilmuwan mulai mengembangkan semakin banyak opsi untuk transistor MOSFET efek medan, yang sangat takut melebihi tegangan balik. Dan transistor semacam itu digunakan di hampir semua catu daya switching hingga 1 kVA, sebagai kunci di sisi primer (jaringan).
Aspek lain dari penerapan SPD adalah untuk memberikan batasan tegangan antara konduktor netral dan pembumian. Tegangan lebih pada penghantar netral dalam jaringan dapat terjadi, misalnya pada saat mengalihkan Sakelar Transfer dengan netral yang terpisah. Selama switching, konduktor netral akan "di udara" dan apa pun bisa berada di atasnya.

Karakteristik impuls lonjakan

Perangkat pelindung dibagi menjadi beberapa kelas tergantung pada daya impuls yang dapat dihamburkannya:
1) Kelas 0 (A) - proteksi petir eksternal (tidak dipertimbangkan dalam posting ini);
2) Kelas I (B) - perlindungan terhadap tegangan lebih, dicirikan oleh arus impuls dengan amplitudo 25 hingga 100 kA, bentuk gelombang 10/350 s (perlindungan pada papan distribusi input gedung);
3) Kelas II (C) - perlindungan terhadap tegangan lebih, dicirikan oleh arus impuls dengan amplitudo 10 hingga 40 kA dengan bentuk gelombang 8/20 s (perlindungan pada papan lantai, papan listrik bangunan, input peralatan catu daya);
3) Kelas III (D) - perlindungan terhadap lonjakan yang ditandai oleh arus lonjakan dengan amplitudo hingga 10 kA dan bentuk gelombang 8/20 s (dalam banyak kasus, perlindungan dibangun ke dalam peralatan - jika diproduksi sesuai dengan GOST);

Perangkat perlindungan lonjakan

Sesuatu yg membongkar

Pilihan celah percikan adalah proses yang agak kreatif dengan banyak "meludah di langit-langit" - lagipula, kita tidak tahu sebelumnya nilai arus yang akan terjadi di jaringan ...
Saat memilih celah percikan, Anda dapat dipandu oleh aturan berikut:
1) Saat memasang proteksi di pelindung pendahuluan dari saluran listrik di atas kepala atau di area yang sering terjadi badai petir, pasang arester dengan arus pelepasan maksimum (10/350) s paling sedikit 35 kA;
2) Pilih tegangan kontinu maksimum sedikit lebih tinggi dari tegangan listrik maksimum yang diharapkan (jika tidak, ada kemungkinan bahwa pada tegangan listrik tinggi, arester akan terbuka dan gagal karena panas berlebih);
3) Pilih arester dengan tegangan pembatas serendah mungkin (wajib mengikuti aturan 1 dan 2). Biasanya, tegangan pembatas arester kelas I adalah 2,5 sampai 5 kV;
4) Di antara konduktor N dan PE, pasang arester yang dirancang khusus untuk ini (produsen menunjukkan bahwa arester tersebut untuk sambungan ke konduktor N-PE). Selain itu, arester ini dicirikan oleh tegangan operasi yang lebih rendah, biasanya sekitar 250 V AC (tidak ada tegangan antara netral dan ground dalam mode normal) dan arus pelepasan yang besar - dari 50 kA hingga 100 kA dan lebih banyak lagi.
5) Hubungkan arester ke jaringan dengan konduktor dengan penampang minimal 10 mm2 (bahkan jika konduktor jaringan memiliki penampang yang lebih kecil) dan sesingkat mungkin. Misalnya, jika arus 40 kA terjadi pada konduktor dengan panjang 2 ukuran dengan penampang 4 mm2, sekitar 350 V akan jatuh di atasnya (dalam kasus yang ideal, tanpa memperhitungkan induktansi - dan ia memainkan peran besar di sini) tegangan pembatas akan sama dengan jumlah tegangan pembatas arester dan penurunan tegangan pada konduktor dengan arus berdenyut (350 V kami). Dengan demikian, sifat pelindung memburuk secara signifikan.
6) Jika memungkinkan, pasang arester di depan pemutus arus pendahuluan dan selalu di depan RCD (dalam hal ini perlu memasang sekering dengan karakteristik gL untuk arus 80-125 A yang dirangkai seri dengan arester untuk memastikan bahwa arester terputus dari jaringan ketika gagal). Karena tidak ada seorang pun yang mengizinkan Anda memasang SPD di depan mesin pengantar, sebaiknya mesin memiliki arus minimal 80A dengan karakteristik respons D. Ini akan mengurangi kemungkinan pengoperasian mesin yang salah ketika arester dipicu. Pemasangan SPD di depan RCD disebabkan oleh resistansi RCD yang rendah terhadap arus impuls, selain itu, ketika arester N-PE dipicu, RCD akan salah trip. Juga, disarankan untuk memasang SPD di depan meteran listrik (yang, sekali lagi, tidak akan diizinkan oleh teknisi listrik)

Varistor

Pada keadaan awal, varistor memiliki resistansi internal yang tinggi (dari ratusan kΩ hingga puluhan dan ratusan MΩ). Ketika tegangan pada kontak varistor mencapai tingkat tertentu, ia secara tajam mengurangi resistansi dan mulai mengalirkan arus yang signifikan, sedangkan tegangan pada kontak varistor sedikit berubah. Seperti celah percikan, varistor mampu menyerap energi dari pulsa tegangan lebih yang berlangsung hingga ratusan mikrodetik. Tetapi dengan peningkatan tegangan yang berkepanjangan, varistor gagal dengan pelepasan sejumlah besar panas (meledak).
Semua varistor rel DIN dilengkapi dengan perlindungan termal yang dirancang untuk memutuskan varistor dari listrik jika terlalu panas (dalam hal ini, dapat ditentukan dari indikasi mekanis lokal bahwa varistor rusak).
Dalam foto tersebut, varistor dengan relai termal bawaan setelah melebihi tegangan operasi dari nilai yang berbeda. Dengan tegangan berlebih yang signifikan, perlindungan termal bawaan seperti itu praktis tidak efektif - varistor meledak sedemikian rupa sehingga meletakkan telinga. Namun, perlindungan termal internal dalam modul varistor rel DIN cukup efektif pada tegangan berlebih yang berkepanjangan, dan berhasil memutuskan varistor dari listrik.

Video kecil tes naturalistik :) (memasok tegangan yang meningkat ke varistor dengan diameter 20 mm - kelebihan 50 V)

Karakteristik utama varistor:
1) Kelas perlindungan (lihat di atas). Biasanya varistor memiliki perlindungan kelas II (C), III (D);
2) Tegangan operasi terukur - tegangan operasi berkelanjutan dari varistor yang direkomendasikan oleh pabrikan;
3) Tegangan bolak-balik operasi maksimum - tegangan jangka panjang maksimum varistor, di mana dijamin tidak akan terbuka;
4) Arus pelepasan pulsa maksimum (8/20) s - nilai maksimum amplitudo arus dengan bentuk gelombang (8/20) s, di mana varistor tidak akan gagal dan akan memberikan batasan tegangan pada level tertentu;
5) Arus pelepasan pulsa terukur (8/20) s - nilai nominal amplitudo arus dengan bentuk gelombang (8/20) s, di mana varistor akan memberikan batasan tegangan pada level tertentu;
6) Membatasi tegangan - tegangan maksimum pada varistor ketika dibuka karena terjadinya pulsa tegangan lebih;
7) Waktu respons - waktu pembukaan varistor (untuk hampir semua varistor - kurang dari 25 ns);
8) (jarang ditunjukkan oleh pabrikan) tegangan klasifikasi varistor - tegangan statis (berubah perlahan dalam waktu), di mana arus bocor varistor mencapai 1 mA. Ini diukur dengan menerapkan tegangan konstan. Dalam kebanyakan kasus, itu adalah 15-20% lebih tinggi dari tegangan AC operasi maksimum dikurangi menjadi DC (tegangan AC kali akar dari 2);
9) (parameter yang sangat jarang ditunjukkan oleh pabrikan) kesalahan yang diizinkan dari parameter varistor adalah ± 10% untuk hampir semua varistor. Kesalahan ini harus diperhitungkan ketika memilih tegangan operasi maksimum varistor.

Pilihan varistor, serta arester, penuh dengan kesulitan yang terkait dengan kondisi yang tidak diketahui untuk operasinya.
Saat memilih perlindungan varistor, Anda dapat dipandu oleh aturan berikut:
1) Varistors dipasang sebagai tahap kedua atau ketiga dari perlindungan lonjakan arus;
2) Saat menggunakan proteksi varistor kelas II bersama dengan proteksi kelas I, kecepatan respons varistor dan arester harus diperhitungkan. Karena arester surja lebih lambat dari varistor, jika SPD tidak cocok, varistor akan mengambil sebagian besar impuls tegangan lebih dan akan cepat gagal. Untuk mencocokkan kelas proteksi petir I dan II, choke pencocokan khusus digunakan (produsen ultrasound memiliki jangkauannya untuk kasus seperti itu), atau panjang kabel antara SPD kelas I dan II harus setidaknya 10 meter. Kerugian dari solusi ini adalah kebutuhan untuk memotong tersedak ke dalam jaringan atau pemanjangannya, yang meningkatkan komponen induktifnya. Satu-satunya pengecualian adalah pabrikan Jerman PhoenixContact, yang telah mengembangkan arester kelas I khusus dengan apa yang disebut "pengapian elektronik", yang "dicocokkan" dengan modul varistor dari pabrikan yang sama. Kombinasi SPD ini dapat diinstal tanpa persetujuan tambahan;
3) Pilih tegangan kontinu maksimum sedikit lebih tinggi dari tegangan listrik maksimum yang diharapkan (jika tidak, kemungkinan tegangan listrik tinggi, varistor akan terbuka dan gagal karena terlalu panas). Tetapi di sini Anda tidak dapat berlebihan, karena tegangan pembatas varistor secara langsung tergantung pada tegangan klasifikasi (dan, karenanya, pada tegangan operasi maksimum). Contoh pilihan tegangan operasi maksimum yang gagal adalah modul varistor IEC dengan tegangan kontinu maksimum 440 V. Jika dipasang di jaringan dengan tegangan pengenal 220 V, maka operasinya akan sangat tidak efisien. Selain itu, harus diperhitungkan bahwa varistor cenderung "menua" (yaitu seiring waktu, dengan banyak operasi varistor, tegangan klasifikasinya mulai berkurang). Optimal untuk Rusia adalah penggunaan varistor dengan tegangan operasi panjang 320 hingga 350 V;
4) Anda harus memilih dengan batasan tegangan seminimal mungkin (dalam hal ini, kepatuhan terhadap aturan 1 - 3 adalah wajib). Biasanya tegangan pembatas varistor kelas II untuk tegangan listrik adalah dari 900 V hingga 2,5 kV;
5) Jangan menghubungkan varistor secara paralel untuk meningkatkan disipasi daya total. Banyak produsen perlindungan SPD (terutama kelas III (D)) berdosa dengan koneksi paralel varistor. Tapi, karena 100% varistor identik tidak ada (bahkan dari batch yang sama mereka berbeda), salah satu varistor akan selalu menjadi tautan terlemah dan akan gagal selama pulsa tegangan lebih. Dengan pulsa berikutnya, sisa varistor akan gagal, karena mereka tidak lagi memberikan daya disipasi yang diperlukan (ini sama dengan menghubungkan dioda secara paralel untuk meningkatkan arus total - ini tidak dapat dilakukan)
6) Hubungkan varistor ke jaringan dengan konduktor dengan penampang setidaknya 10 mm2 (bahkan jika konduktor jaringan memiliki penampang yang lebih kecil) dan sesingkat mungkin (alasannya sama dengan arester).
7) Jika memungkinkan, pasang varistor sebelum pemutus sirkuit pendahuluan dan selalu sebelum RCD. Karena tidak ada yang mengizinkan pemasangan SPD di depan mesin pendahuluan, diinginkan bahwa mesin memiliki arus setidaknya 50A dengan karakteristik respons D (untuk varistor kelas II). Ini akan mengurangi kemungkinan pemicu palsu mesin saat varistor dipicu.

Ikhtisar singkat dari produsen SPD

Penggunaan SPD kelas III (D) dan perlindungan sirkuit digital perangkat akan ditinggalkan untuk nanti.
Sebagai kesimpulan, saya dapat mengatakan bahwa jika setelah membaca semuanya, Anda memiliki lebih banyak pertanyaan daripada setelah membaca judulnya - ini bagus, karena topiknya menarik, dan sangat luas sehingga Anda dapat menulis lebih dari satu buku.

Tag:

• proteksi petir
• SPD
• perlindungan lonjakan