Prinsip perlindungan lonjakan kuasa
Surge Protective Device (SPD), juga dikenali sebagai Surge Protector, ialah peranti pelindung tak linear yang digunakan dalam sistem hidup untuk mengehadkan voltan lampau sementara dan membimbing arus lonjakan nyahcas. Ia digunakan untuk melindungi sistem elektrik atau elektronik dengan tahap tahan voltan rendah daripada sambaran petir, denyutan elektromagnet atau kerosakan voltan lampau operasi. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, sistem maklumat elektronik (seperti televisyen, telefon, komunikasi, rangkaian komputer, dll.) telah berkembang pesat, dan sejumlah besar peranti maklumat elektronik telah muncul dan dipopularkan. Jenis sistem dan peralatan ini selalunya mahal dan penting, dengan voltan kendalian rendah dan tahap voltan tahan, menjadikannya sangat terdedah kepada denyutan elektromagnet kilat. Oleh itu, SPD harus digunakan untuk perlindungan voltan lampau.
Oleh kerana piawaian yang berbeza diikuti oleh negara yang berbeza, spesifikasi produk tidak bersatu, dan pengenalpastian parameter juga mempunyai penekanan sendiri, yang jauh lebih rendah daripada spesifikasi produk elektrik lain, yang membawa kesulitan besar kepada reka bentuk dan pemilihan. Dalam reka bentuk kejuruteraan, jenama biasa boleh dibahagikan kepada produk domestik, produk Eropah dan produk Amerika berdasarkan tempat asalnya. Tetapan parameter produk domestik adalah huru-hara, dengan spesifikasi yang pelbagai dan voltan sisa yang tinggi. Beberapa model produk piawai ditetapkan untuk meniru produk Eropah, manakala yang lain mengikut parameter piawaian kebangsaan. Kebanyakan produk dilabelkan dengan In dan Imax. Disebabkan oleh keperluan rendah produk domestik untuk tapak aplikasi, aras bangunan rendah dan peralatan tinggi menahan nilai voltan, beberapa keperluan parameter boleh dilonggarkan dengan sewajarnya.
Produk Eropah biasanya dilabelkan dengan arus nyahcas maksimum, dan model produk juga ditetapkan berdasarkan parameter ini. Contohnya, jenama Eropah yang terkenal XXX65 dan XXX40, dengan nilai 65 dan 40 ialah Imax. Walau bagaimanapun, piawaian Cina dengan jelas menetapkan bahawa arus nyahcas nominal In harus digunakan untuk pemilihan, yang merupakan situasi janggal yang dihadapi dalam reka bentuk kejuruteraan pada masa ini. Selepas menyemak maklumat produk, nilai In XX65 tidak melebihi 20kA, dan nilai In XX40 tidak melebihi 15kA. Jika nilai GB50343 yang disyorkan diikuti, kedua-dua produk ini hanya boleh digunakan untuk perlindungan tiga peringkat di hujung peralatan. Walau bagaimanapun, dalam reka bentuk sebenar, ia dipasang pada tahap pertama dan kedua, yang jelas tidak konsisten dengan parameter pemilihan piawaian kebangsaan, dan voltan sisa adalah tinggi. Model biasa biasanya melebihi 1200V. Apabila persekitaran pendawaian tidak baik, adalah mudah untuk melebihi nilai voltan tahan peralatan. Secara amnya, produk Eropah mempunyai nilai Uc yang agak kecil dan oportunistik dalam pelabelan voltan talian, menjadikannya lebih mudah untuk mengelirukan apabila memilih model.
Prinsip kerja SPD
Pelindung lonjakan sesuai untuk perlindungan bekalan kuasa voltan rendah 220/380V dan merupakan komponen tak linear. Menurut piawaian IEC, pelindung lonjakan adalah peranti yang digunakan terutamanya untuk menekan lebihan voltan dan arus lebih talian penghantaran. Keperluan asas bagi pelindung lonjakan untuk memainkan peranan perlindungan adalah untuk menahan arus kilat yang dijangkakan dan secara berkesan memadamkan arus berterusan frekuensi kuasa yang dijana selepas aliran kilat melalui voltan pengapit maksimum lonjakan. Ia mengehadkan voltan lampau serta-merta yang memasuki talian kuasa atau talian penghantaran isyarat kepada julat voltan yang peralatan atau sistem boleh tahan, atau mengeluarkan arus kilat yang kuat ke dalam tanah untuk melindungi peralatan atau sistem yang dilindungi daripada kerosakan yang disebabkan oleh hentaman.
Jenis dan struktur pelindung lonjakan berbeza mengikut kegunaannya yang berbeza, tetapi ia mengandungi sekurang-kurangnya satu elemen pengehad voltan tak linear. Pelindung lonjakan yang biasa digunakan termasuk MOV (MetalOxideVaristors) dan tiub nyahcas gas. Lonjakan elektrik mengandungi tenaga yang kuat dan tidak boleh dihentikan. Atas sebab ini, strategi untuk melindungi peralatan elektrik sensitif daripada kerosakan lonjakan adalah untuk mengalihkan lonjakan daripada peralatan dan kemudian mengalir ke dalam tanah.
MOV pelindung lonjakan terdiri daripada tiga bahagian: bahan oksida logam di tengah, disambungkan oleh dua semikonduktor ke bekalan kuasa dan wayar pembumian. Apabila lonjakan berlaku, MOV serta-merta bertindak dengan masa tindak balas sebanyak 1-3 nanosaat. "V" dalam MOV ialah rheostat. Pada masa tindak balas, rintangan MOV menurun daripada nilai maksimumnya kepada hampir sifar ohm, dan arus lebih mengalir ke dalam tanah melalui MOV. Peralatan elektrik yang dilindungi terus beroperasi pada voltan operasi biasa. Komponen semikonduktornya mempunyai sifat mengubah rintangan dengan perubahan voltan. Apabila voltan turun di bawah nilai tertentu, pergerakan elektron dalam semikonduktor menghasilkan rintangan yang tinggi. Sebaliknya, apabila voltan melebihi nilai khusus ini, pergerakan elektron akan berubah, dan rintangan semikonduktor akan berkurangan kepada hampir sifar ohm. Voltan adalah normal, dan MOV pelindung lonjakan melahu di sisi, tanpa menjejaskan talian kuasa.
Penunjuk untuk kebaikan dan keburukan peranti pelindung lonjakan (MOV) ialah: (1) Voltan pengapit: mewakili nilai voltan yang akan menyebabkan MOV bersambung ke wayar tanah. Lebih rendah voltan pengapit, lebih baik prestasi perlindungan. (2) Kapasiti penyerapan/pelesapan tenaga: Nilai nominal ini mewakili berapa banyak tenaga yang boleh diserap oleh pelindung lonjakan sebelum dibakar, dalam joule. Lebih tinggi nilai, lebih baik prestasi perlindungan. (3) Masa tindak balas: Pelindung lonjakan tidak terputus serta-merta, dan akan ada sedikit kelewatan dalam tindak balas mereka terhadap lonjakan.
Satu lagi peranti perlindungan lonjakan biasa ialah tiub pelepasan gas. Tiub nyahcas gas ini mempunyai fungsi yang sama seperti MOV, menggerakkan arus berlebihan dari wayar hidup ke wayar tanah, dan mencapai fungsi ini dengan menggunakan gas lengai sebagai konduktor antara dua wayar. Apabila voltan berada dalam julat tertentu, komposisi gas menentukan bahawa ia adalah konduktor yang lemah. Jika voltan melonjak dan melebihi julat ini, kekuatan arus akan mencukupi untuk mengionkan gas, menjadikan tiub nyahcas gas sebagai konduktor yang sangat baik. Ia akan mengalirkan arus ke wayar tanah sehingga voltan kembali ke paras normal, dan kemudian menjadi konduktor yang rosak
