Pět metod ochrany přepěťových ochran
Metody ochrany před přepětím
1. Paralelní přepěťové ochrany (SPD) připojené přes elektrické vedení
Za normálních podmínek zůstávají varistory uvnitř přepěťové ochrany ve stavu s vysokou impedancí. Když do elektrické sítě zasáhne blesk nebo dojde k přechodným přepětím v důsledku spínacích operací, ochrana zareaguje během nanosekund a způsobí přepnutí varistorů do stavu s nízkou impedancí, čímž se přepětí rychle sníží na bezpečnou úroveň. Pokud dojde k dlouhodobým přepětím nebo přepětím, varistor se opotřebuje a zahřeje, čímž se spustí mechanismus tepelného odpojení, který zabraňuje požárům a chrání zařízení.
2. Sériové filtrační přepěťové ochrany zapojené v linii s výkonovými obvody
Tyto ochrany poskytují čisté a bezpečné napájení pro citlivá elektronická zařízení. Bleskové přepětí přenáší nejen obrovskou energii, ale také extrémně strmé nárůsty napětí a proudu. Paralelní SPD sice mohou potlačit amplitudy přepětí, ale nemohou zploštit jejich ostré vlnoplochy. SPD s sériovým filtrem, zapojené do napájecích obvodů, používají MOV (MOV1, MOV2) k omezení přepětí v nanosekundách. LC filtr navíc snižuje strmost nárůstu napětí a proudu přepětí téměř 1000krát a pětinásobně snižuje zbytkové napětí, čímž chrání citlivá zařízení.
3. Instalace varistorů s napěťovou svorkou mezi fáze a vedení pro omezení přepětí
Tato metoda funguje dobře pro osvětlení, výtahy, klimatizace a motory, které mají vyšší odolnost proti přepětí. Je však méně účinná pro moderní kompaktní elektroniku s vysokou integrací. Například v jednofázových systémech 220 V AC se varistory obvykle instalují mezi nulový vodič a zemi, aby absorbovaly indukované bleskové špičky. Účinnost ochrany závisí výhradně na výběru a spolehlivosti varistoru.
Upínací napětí se nastavuje na základě špičkového napětí sítě (310 V) s ohledem na:
- 20% výkyvy sítě,
- tolerance komponent 10 %,
- 15% faktory spolehlivosti (stárnutí, vlhkost, teplo).
Typické úrovně svorkovnice se tedy pohybují od 470 V do 510 V. Přepětí pod 470 V prochází beze změny.
Zatímco standardní elektrická zařízení (např. motory, osvětlení) vydrží 1 500 V střídavého proudu (špička 2 500 V), moderní elektronika pracuje v rozmezí ±5 V až ±15 V s maximální tolerancí pod 50 V. Vysokofrekvenční špičky pod 470 V se stále mohou projevovat parazitními kapacitami v transformátorech a napájecích zdrojích a poškozovat integrované obvody. Navíc v důsledku zbytkového napětí varistoru a indukčnosti vodičů mohou silné přepětí zvýšit hranice omezení na 800 V–1 000 V, což dále ohrožuje elektroniku.
4. Zvýšení ochrany pomocí ultraizolačních transformátorů (izolační metoda)
Mezi zdroj napájení a zátěž je vložen stíněný izolační transformátor, který blokuje vysokofrekvenční šum a zároveň umožňuje řádné uzemnění sekundárního vinutí. Rušení v souhlasném režimu, které je relativní vzhledem k zemi, se propojuje přes mezivinutíovou kapacitu. Uzemněné stínění mezi primárním a sekundárním vinutím toto rušení odvádí a snižuje tak výstupní šum.
5. Absorpční metoda
Absorpční součástky potlačují přepětí přepnutím z vysoké na nízkou impedanci při překročení prahových napětí. Mezi běžná zařízení patří:
- Varistory – Omezená proudová zvládnutelnost.
- Plynové výbojky (GDT)– Pomalá odezva.
- TVS diody / polovodičové výbojky – Rychlejší, ale s kompromisy v absorpci energie.
