이 텍스트를 쓰기 위해 나는 많은 작동 원리에 대한 무지, 낙뢰 방전으로 인한 것을 포함하여 네트워크의 서지 서지에 대한 병렬 보호의 사용(또는 존재에 대한 무지)에 의해 자극을 받았습니다.
네트워크의 임펄스 노이즈는 매우 일반적이며 뇌우, 강력한 부하를 켜거나 끌 때(네트워크가 RLC 회로이므로 변동이 발생하여 전압 서지를 유발함) 기타 여러 요인에서 발생할 수 있습니다. 디지털 회로를 포함한 저전류에서는 스위칭 노이즈가 전원을 통해 아주 잘 침투하기 때문에 이것은 훨씬 더 관련이 있습니다(플라이백 컨버터가 가장 보호됨 - 변압기 에너지는 1차 권선이 전원에서 분리될 때 부하로 전달됩니다. 회로망).
유럽에서는 네트워크가 우리보다 좋고 뇌우 지역이 적음에도 불구하고 서지 보호 모듈을 설치하는 것이 오랫동안 사실상 의무적이었습니다(이하, 단순화를 위해 낙뢰 보호 또는 SPD라고 칭함).
SPD의 사용은 과학자들이 역 전압을 초과하는 것을 매우 두려워하는 전계 효과 MOSFET 트랜지스터에 대해 점점 더 많은 옵션을 개발하기 시작한 지난 20년 동안 특히 관련이 있게 되었습니다. 그리고 이러한 트랜지스터는 1차(네트워크) 측의 키로 최대 1kVA까지의 거의 모든 스위칭 전원 공급 장치에 사용됩니다.
SPD 적용의 또 다른 측면은 중성선과 접지선 사이에 전압 제한을 제공하는 것입니다. 예를 들어 분리된 중성선으로 전환 스위치를 전환할 때 네트워크의 중성선에 과전압이 발생할 수 있습니다. 전환하는 동안 중성 도체는 "공중" 상태가 되며 그 위에 무엇이든 있을 수 있습니다.

서지 임펄스의 특성

보호 장치는 소산할 수 있는 임펄스 전력에 따라 클래스로 나뉩니다.
1) 클래스 0(A) - 외부 낙뢰 보호(이 게시물에서는 고려하지 않음)
2) 클래스 I(B) - 10/350μs 파형의 진폭이 25~100kA인 임펄스 전류를 특징으로 하는 과전압에 대한 보호(건물의 입력 배전반 보호)
3) 클래스 II (C) - 8/20μs 파형의 진폭이 10 ~ 40kA인 임펄스 전류를 특징으로 하는 과전압에 대한 보호(마루 보드, 구내 전기 보드, 전원 공급 장치 입력의 보호);
3) 클래스 III(D) - 최대 10kA의 진폭과 8/20μs의 파형을 갖는 서지 전류를 특징으로 하는 서지로부터 보호(대부분의 경우 보호 장치가 장비에 내장되어 있습니다. 고스트);

서지 보호 장치

사수

스파크 갭의 선택은 수많은 "천장에 침을 뱉는" 다소 창의적인 과정입니다. 결국 우리는 네트워크에서 발생할 전류의 가치를 미리 알지 못합니다 ...
스파크 갭을 선택할 때 다음 규칙을 따를 수 있습니다.
1) 가공 전력선의 도입 차폐 장치 또는 뇌우가 자주 발생하는 지역에 보호 장치를 설치할 때 최소 35kA의 최대 방전 전류(10/350) µs로 피뢰기를 설치하십시오.
2) 예상 최대 주전원 전압보다 약간 높은 최대 연속 전압을 선택합니다(그렇지 않으면 높은 주전원 전압에서 과열로 인해 피뢰기가 열리고 고장날 가능성이 있음).
3) 제한 전압이 가능한 가장 낮은 어레스터를 선택하십시오(규칙 1 및 2를 따라야 함). 일반적으로 클래스 I 피뢰기의 제한 전압은 2.5~5kV입니다.
4) N ​​도체와 PE 도체 사이에 이를 위해 특별히 설계된 피뢰기를 설치합니다(제조업체에서는 N-PE 도체에 연결하기 위한 것으로 표시함). 또한 이러한 피뢰기는 일반적으로 약 250V AC(일반 모드에서 중성선과 접지 사이에 전압 없음)의 더 낮은 작동 전압과 50kA ~ 100kA 이상의 큰 방전 전류가 특징입니다.
5) 최소 10mm2(네트워크 도체의 단면적이 더 작은 경우에도)의 단면적과 가능한 짧은 도체를 사용하여 피뢰기를 네트워크에 연결합니다. 예를 들어, 40kA의 전류가 4mm2의 단면적을 가진 2개의 측정 길이를 가진 도체에 발생하면 약 350V가 떨어집니다(이상적인 경우 인덕턴스를 고려하지 않고 - 여기서 큰 역할) 제한 전압은 피뢰기의 제한 전압과 펄스 전류(350V)가 있는 도체의 전압 강하의 합과 같습니다. 따라서 보호 특성이 크게 저하됩니다.
6) 가능하면 도입 차단기 전면과 항상 RCD 전면에 피뢰기를 설치하십시오 (이 경우 피뢰기와 직렬로 80-125A 전류에 대한 특성 gL의 퓨즈를 설치해야 함 어레스터가 실패할 때 네트워크에서 연결이 끊어졌는지 확인하기 위해). 아무도 입문용 기계 앞에 SPD를 설치하는 것을 허용하지 않기 때문에 기계는 응답 특성 D와 함께 최소 80A의 전류를 위한 것이 바람직합니다. 이렇게 하면 기계의 오작동 가능성이 줄어듭니다. 피뢰기가 발동됩니다. RCD 앞에 SPD를 설치하는 것은 임펄스 전류에 대한 RCD의 낮은 저항 때문이며, N-PE 피뢰기가 트리거되면 RCD가 잘못 트립됩니다. 또한 전기 계량기 앞에 SPD를 설치하는 것이 좋습니다(다시 말하지만 전력 엔지니어는 허용하지 않음).

배리스터

초기 상태에서 배리스터는 내부 저항이 높습니다(수백 kΩ에서 수십 및 수백 MΩ). 바리스터 접점의 전압이 특정 수준에 도달하면 저항이 급격히 감소하고 상당한 전류가 흐르기 시작하는 반면 바리스터 접점의 전압은 약간 변합니다. 스파크 갭과 마찬가지로 배리스터는 수백 마이크로초 동안 지속되는 과전압 펄스의 에너지를 흡수할 수 있습니다. 그러나 장기간에 걸쳐 전압이 증가하면 바리스터가 많은 양의 열 방출(폭발)로 실패합니다.
모든 DIN 레일 배리스터에는 허용할 수 없을 정도로 과열된 경우 주전원에서 배리스터를 분리하도록 설계된 열 보호 장치가 장착되어 있습니다(이 경우 배리스터가 고장났다는 로컬 기계적 표시에서 확인할 수 있음).
사진에서 다른 값의 작동 전압을 초과한 후 열 릴레이가 내장된 바리스터. 상당한 과전압으로 인해 이러한 내장 열 보호 장치는 실제로 효과가 없습니다. 배리스터는 귀를 낳는 방식으로 폭발합니다. 그러나 DIN 레일 배리스터 모듈에 내장된 열 보호 기능은 장기간의 과전압에서 매우 효과적이며 전원에서 배리스터를 분리합니다.

자연주의 테스트의 작은 비디오 :) (직경 20mm - 50V 초과의 배리스터에 증가된 전압 공급)

배리스터의 주요 특성:
1) 보호 등급(위 참조). 일반적으로 배리스터에는 보호 등급 II(C), III(D)가 있습니다.
2) 정격 작동 전압 - 제조업체에서 권장하는 바리스터의 연속 작동 전압.
3) 최대 작동 교류 전압 - 열리지 않도록 보장되는 바리스터의 최대 장기 전압.
4) 최대 펄스 방전 전류(8/20) µs - 바리스터가 고장나지 않고 주어진 레벨에서 전압 제한을 제공하는 파형(8/20) µs의 전류 진폭의 최대값.
5) 정격 펄스 방전 전류(8/20) µs - 바리스터가 주어진 레벨에서 전압 제한을 제공하는 파형(8/20) µs의 전류 진폭의 공칭 값.
6) 제한 전압 - 과전압 펄스의 발생으로 인해 개방될 때 배리스터의 최대 전압.
7) 작동 시간 - 바리스터 개방 시간(거의 모든 바리스터의 경우 - 25ns 미만)
8) (제조업체에서 드물게 지정) 바리스터 분류 전압 - 바리스터 누설 전류가 1mA에 도달하는 정적 전압(시간에 따라 천천히 변화). 일정한 전압을 인가하여 측정합니다. 대부분의 경우 DC로 감소된 최대 작동 AC 전압보다 15-20% 더 높습니다(AC 전압 곱하기 2).
9) (제조업체에서 매우 드물게 표시하는 매개변수) 바리스터 매개변수의 허용 오차는 거의 모든 바리스터에 대해 ±10%입니다. 배리스터의 최대 작동 전압을 선택할 때 이 오류를 고려해야 합니다.

바리스터와 어레스터를 선택하는 데에는 알 수 없는 작동 조건과 관련된 어려움이 따릅니다.
배리스터 보호를 선택할 때 다음 규칙을 따를 수 있습니다.
1) 바리스터는 서지 보호의 두 번째 또는 세 번째 단계로 설치됩니다.
2) 클래스 II 바리스터 보호를 클래스 I 보호와 함께 사용할 때 바리스터와 어레스터의 서로 다른 응답 속도를 고려해야 합니다. 서지 피뢰기는 배리스터보다 느리기 때문에 SPD가 일치하지 않으면 배리스터가 대부분의 과전압 임펄스를 받아 빠르게 고장날 것입니다. I 및 II 등급의 낙뢰 보호를 일치시키기 위해 특수 일치 초크가 사용되거나(초음파 제조업체에는 이러한 경우에 대한 범위가 있음) 클래스 I 및 II의 SPD 사이의 케이블 길이는 최소 10미터여야 합니다. 이 솔루션의 단점은 초크를 네트워크로 절단하거나 길이를 늘려야 하므로 유도성 구성 요소가 증가한다는 것입니다. 유일한 예외는 같은 제조업체의 배리스터 모듈과 "일치하는" 소위 "전자 점화" 기능이 있는 특수 클래스 I 피뢰기를 개발한 독일 제조업체인 PhoenixContact입니다. 이러한 SPD 조합은 추가 승인 없이 설치할 수 있습니다.
3) 예상되는 최대 주전원 전압보다 약간 높은 최대 연속 전압을 선택합니다(그렇지 않으면 높은 주전원 전압에서 바리스터가 열리거나 과열로 인해 고장날 수 있음). 그러나 여기에서 바리스터 제한 전압은 분류 전압(결과적으로 최대 작동 전압)에 직접적으로 의존하기 때문에 과용할 수 없습니다. 최대 작동 전압 선택에 실패한 예는 최대 연속 전압이 440V인 IEC 배리스터 모듈입니다. 정격 전압이 220V인 네트워크에 설치된 경우 작동이 매우 비효율적입니다. 또한 바리스터는 "노화"되는 경향이 있다는 점을 고려해야 합니다(즉, 시간이 지남에 따라 바리스터의 많은 작동으로 분류 전압이 감소하기 시작함). 러시아에 가장 적합한 것은 320~350V의 긴 작동 전압을 가진 배리스터를 사용하는 것입니다.
4) 가능한 최소 전압 제한으로 선택해야 합니다(이 경우 규칙 1-3을 준수해야 함). 일반적으로 주전원 전압에 대한 클래스 II 배리스터의 제한 전압은 900V ~ 2.5kV입니다.
5) 총 전력 손실을 증가시키기 위해 바리스터를 병렬로 연결하지 마십시오. 많은 SPD 보호 제조업체(특히 클래스 III(D))는 바리스터를 병렬로 연결하여 죄를 짓습니다. 그러나 100% 동일한 바리스터는 존재하지 않기 때문에(같은 배치에서라도 서로 다름) 바리스터 중 하나는 항상 가장 약한 링크가 되며 과전압 펄스 동안 실패합니다. 후속 펄스에서 나머지 배리스터는 더 이상 필요한 소산 전력을 제공하지 않기 때문에 실패합니다(이것은 총 전류를 증가시키기 위해 병렬로 다이오드를 연결하는 것과 동일합니다. 이는 수행할 수 없음).
6) 배리스터는 단면적이 최소 10mm2(네트워크 도체의 단면적이 더 작더라도)와 가능한 한 짧은 도체를 사용하여 네트워크에 연결합니다(이유는 어레스터와 동일).
7) 가능하면 바리스터를 도입 회로 차단기 앞에 설치하고 항상 RCD 앞에 설치하십시오. 아무도 입문용 기계 앞에 SPD를 설치하는 것을 허용하지 않기 때문에 기계는 응답 특성 D(클래스 II 배리스터의 경우)와 함께 최소 50A의 전류를 위한 것이 바람직합니다. 이렇게 하면 배리스터가 트리거될 때 기계가 잘못 트리거될 가능성이 줄어듭니다.

SPD 제조업체에 대한 간략한 개요

클래스 III(D)의 SPD의 사용과 장치의 디지털 회로 보호는 나중을 위해 남겨 둡니다.
결론적으로, 나는 모든 것을 읽은 후 제목을 읽은 후보다 더 많은 질문이 있다고 말할 수 있습니다. 주제가 흥미롭고 두 권 이상의 책을 쓸 수 있기 때문에 이것은 좋습니다.

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