Τι σημαίνει το spd στα ηλεκτρικά;

Το SPD σημαίνει Surge Protection Device (Διάταξη Προστασίας από Υπερτάσεις).

Είναι μια συσκευή που προστατεύει την ηλεκτρική εγκατάσταση και τις συνδεδεμένες συσκευές, εντός ενός ακινήτου, π.χ. τη μονάδα κατανάλωσης, όλη την καλωδίωση και τις πρίζες, τα φώτα κ.λπ., από μια ηλεκτρική ‘υπερτάση’ γνωστή ως παροδικές υπερτάσεις.

Μια διάταξη προστασίας από υπερτάσεις (SPD), που ονομάζεται επίσης προστατευτικό υπερτάσεων, είναι μια ηλεκτρονική συσκευή που παρέχει προστασία ασφαλείας για διάφορα ηλεκτρονικά όργανα, συσκευές και γραμμές επικοινωνίας. Όταν ένα ρεύμα ή τάση αιχμής δημιουργείται ξαφνικά στο ηλεκτρικό κύκλωμα ή στο κύκλωμα επικοινωνίας λόγω εξωτερικών παρεμβολών, η διάταξη προστασίας από υπερτάσεις μπορεί να διεξάγει και να εκτρέψει σε πολύ σύντομο χρονικό διάστημα, ώστε να αποτρέψει την υπερτάση από το να καταστρέψει άλλο εξοπλισμό στο κύκλωμα.

Μια διάταξη προστασίας από υπερτάσεις (SPD) είναι μια απαραίτητη συσκευή στην προστασία από κεραυνούς ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Η λειτουργία μιας διάταξης προστασίας από υπερτάσεις είναι να περιορίζει την στιγμιαία υπέρταση που διεισδύει στη γραμμή ρεύματος και στη γραμμή μετάδοσης σήματος εντός του εύρους τάσης που μπορεί να αντέξει ο εξοπλισμός ή το σύστημα, προστατεύοντας τον προστατευμένο εξοπλισμό ή σύστημα από κρούση και ζημιά. Το SPD είναι κατάλληλο για σύστημα τροφοδοσίας AC 50/60HZ.

Τύποι Διάταξης Προστασίας από Υπερτάσεις

Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι SPD σύμφωνα με το IEC/EN 61643-11, ταξινομημένοι ως εξής:

- Τύπος 1 / Κατηγορία I / Κατηγορία B
- Τύπος 1+2 / Κατηγορία I+II / Κατηγορία B+C
- Τύπος 2 / Κατηγορία II / Κατηγορία C
- Τύπος 2+3 / Κατηγορία II+III / Κατηγορία C+D
- Τύπος 3 / Κατηγορία III / Κατηγορία D

Κύριες παράμετροι

1. Ονομαστική τάση Un: Αντιστοιχεί στην ονομαστική τάση του προστατευόμενου συστήματος. Αυτή η παράμετρος υποδεικνύει τον τύπο του προστατευτικού που πρέπει να επιλεγεί. Σημειώνει την αποτελεσματική τιμή της τάσης AC ή DC.

2. Ονομαστική τάση Uc: Η μέγιστη αποτελεσματική τιμή της τάσης που μπορεί να εφαρμοστεί στο καθορισμένο άκρο του προστατευτικού για μεγάλο χρονικό διάστημα χωρίς να προκαλέσει αλλαγές στα χαρακτηριστικά του προστατευτικού και ενεργοποίηση του προστατευτικού στοιχείου.

3. Ονομαστικό ρεύμα εκκένωσης In: Η μέγιστη τιμή αιχμής παλμικού ρεύματος που μπορεί να αντέξει το προστατευτικό όταν ένα τυπικό κύμα κεραυνού με κυματομορφή 8/20μs εφαρμόζεται στο προστατευτικό για 10 φορές.

4. Μέγιστο ρεύμα εκκένωσης Imax: Όταν ένα τυπικό κύμα κεραυνού με κυματομορφή 8/20μs εφαρμόζεται στο προστατευτικό για μία πρόσκρουση, η μέγιστη τιμή αιχμής παλμικού ρεύματος που μπορεί να αντέξει το προστατευτικό.

5. Επίπεδο προστασίας τάσης Up: η μέγιστη τιμή του προστατευτικού στις ακόλουθες δοκιμές: 1KV/μs κλίση τάσης flashover; υπολειπόμενη τάση ονομαστικού ρεύματος εκκένωσης.

6. Χρόνος απόκρισης tA: Αντικατοπτρίζει κυρίως την ευαισθησία δράσης και τον χρόνο διάσπασης του ειδικού προστατευτικού στοιχείου στο προστατευτικό. Η αλλαγή σε μια ορισμένη χρονική περίοδο εξαρτάται από την κλίση του du/dt ή di/dt.

Τύπος 1 SPD

Οι Διατάξεις Προστασίας από Υπερτάσεις Τύπου 1 προορίζονται για εγκατάσταση μεταξύ του δευτερεύοντος του μετασχηματιστή υπηρεσίας και της πλευράς γραμμής της συσκευής υπερρεύματος του εξοπλισμού υπηρεσίας, καθώς και της πλευράς φορτίου, συμπεριλαμβανομένων των περιβλημάτων υποδοχής μετρητή watt-hour, και προορίζονται για εγκατάσταση χωρίς εξωτερική συσκευή προστασίας υπερρεύματος.

Οι συσκευές τύπου 1 είναι διπλής βαθμολογίας για εφαρμογές τύπου 2, παρέχοντας τις υψηλότερες διαθέσιμες βαθμολογίες για εγκατάσταση στην είσοδο υπηρεσίας.

Το SPD τύπου 1 μπορεί να εκκενώσει ρεύμα κεραυνού με κυματομορφή 10/350 μs. Θα εγκατασταθεί στον κύριο πίνακα διανομής στην προέλευση της ηλεκτρικής εγκατάστασης.

Ένα SPD τύπου 1 από μόνο του δεν προσφέρει το απαιτούμενο επίπεδο προστασίας και πρέπει να χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με συντονισμένες συσκευές τύπου 2. Μια εγκατάσταση με σύστημα προστασίας από κεραυνούς θα απαιτήσει ένα SPD τύπου 1.

Η διάταξη προστασίας από υπερτάσεις τύπου 1 αναπτύχθηκε ως η καλύτερη διαθέσιμη λύση για την προστασία της εισόδου υπηρεσίας σε ένα βιομηχανικό χώρο, ειδικά σε εκείνους με υπάρχοντα συστήματα προστασίας από κεραυνούς ή εφαρμογές πλέγματος κλωβού.

Η διάταξη προστασίας από υπερτάσεις τύπου 1 είναι ιδιαίτερα χρήσιμη σε μια περιοχή υψηλής πυκνότητας κεραυνών όπου ο κίνδυνος έντονου ρεύματος υπερτάσεων ή ακόμη και άμεσης προσβολής είναι υψηλός (π.χ.: κτίρια εξοπλισμένα με αλεξικέραυνα).

Το SPD τύπου 1 χαρακτηρίζεται από μια κυματομορφή ρεύματος κεραυνού 10/350 µs και εγκαθίσταται στον κεντρικό διακόπτη του κέντρου φόρτισης, π.χ. κύριο πίνακα διανομής.

Τύπος 1+2 SPD

Η διάταξη προστασίας από υπερτάσεις τύπου 1+2 μπορεί να προστατεύσει όλες τις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις από κεραυνούς εκκενώνοντας το ρεύμα που δημιουργείται από μια υπερτάση κεραυνού και εμποδίζοντας την εξάπλωσή του στον εξοπλισμό.

Το SPD τύπου 1+2 χαρακτηρίζεται από μια κυματομορφή ρεύματος κεραυνού 10/350 µs και 8/20 µs.

Διάταξη προστασίας από υπερτάσεις τύπου 1+2 εγκατεστημένη στην προέλευση της εγκατάστασης AC εξοπλισμένη με LPS.

Οι διατάξεις προστασίας από υπερτάσεις τύπου 1+2 χρησιμοποιούν κυκλώματα Metal Oxide Varistor (MOV) και/ή Gas Discharge Tube (GDT) για την προστασία των ηλεκτρικών συσκευών από αιχμές στην εναλλασσόμενη τάση.

Το SPD τύπου 1+2 έχει σχεδιαστεί για να συνδέεται σε διαμόρφωση πολλαπλών πόλων για την προστασία μονοφασικών, τριφασικών και τριφασικών+ουδέτερων δικτύων AC και για συστήματα τροφοδοσίας TN-C, TN-S, TN-C-S TT και IT.

Τύπος 2 SPD

Οι Διατάξεις Προστασίας από Υπερτάσεις Τύπου 2 προορίζονται για εγκατάσταση στην πλευρά φορτίου της συσκευής υπερρεύματος του εξοπλισμού υπηρεσίας, συμπεριλαμβανομένων των SPD που βρίσκονται στον πίνακα διακλάδωσης.

Το SPD τύπου 2 μπορεί να εκκενώσει κύμα ρεύματος 8/20 μs, μπορεί να αποτρέψει τη ζημιά από παροδικές υπερτάσεις στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις και προστατεύει τον εξοπλισμό που είναι συνδεδεμένος σε αυτό.

Συνήθως χρησιμοποιεί τεχνολογία μεταλλικού οξειδίου μεταβλητής αντίστασης (MOV). Η συσκευή θα εγκαθίσταται κανονικά σε υποπίνακες διανομής και στον κύριο πίνακα διανομής εάν δεν υπάρχει απαίτηση για συσκευή τύπου 1.

Η διάταξη προστασίας από υπερτάσεις τύπου 2 χαρακτηρίζεται από μια κυματομορφή ρεύματος κεραυνού 8/20 µs.

Το SPD τύπου 2 έχει σχεδιαστεί για να εγκαθίσταται στην είσοδο υπηρεσίας συστημάτων χαμηλής τάσης ή κοντά σε ευαίσθητο εξοπλισμό για προστασία από παροδικές υπερτάσεις.

Η διάταξη προστασίας από υπερτάσεις τύπου 2 είναι για ονομαστική τάση λειτουργίας (50/60Hz) Un = 120V 230V 400V ac εφαρμογές και για μέγιστη συνεχόμενη τάση λειτουργίας (50/60Hz) Uc = 150V 275V 320V 385V 440V ac εφαρμογές.

Το SPD τύπου 2 εγκαθίσταται γενικά σε υποδιανομή ή σε ντουλάπια ελέγχου μηχανημάτων, για εσωτερική χρήση ή στερεώνεται σε αδιάβροχο κουτί για εξωτερική χρήση.

Τύπος 2+3 SPD

Οι διατάξεις προστασίας από υπερτάσεις τύπου 2+3 εγκαθίστανται κανονικά ακριβώς πριν από τον προστατευμένο εξοπλισμό.

Το SPD τύπου 2+3 χαρακτηρίζεται από ρεύματα (8/20 μs) και συνδυασμό κυμάτων τάσης (1.2/50 μs).

Οι τεχνικές παράμετροι είναι συνήθως ονομαστικό ρεύμα εκκένωσης (8/20 μs) In και τάση ανοιχτού κυκλώματος (1.2/50 μs) Uoc

Τύπος 3 SPD

Αυτά τα SPD έχουν χαμηλή χωρητικότητα εκκένωσης. Ως εκ τούτου, πρέπει να εγκαθίστανται μόνο ως συμπλήρωμα των SPD τύπου 2 και στην περιοχή των ευαίσθητων φορτίων.

Το SPD τύπου 3 χαρακτηρίζεται από συνδυασμό κυμάτων τάσης (1.2/50 μs) και κυμάτων ρεύματος (8/20 μs) και ρεύματος φορτίου IL.

Οι διατάξεις προστασίας από υπερτάσεις τύπου 3 εγκαθίστανται κανονικά ακριβώς πριν από τον προστατευμένο εξοπλισμό.

Το SPD τύπου 3 εγκαθίσταται γενικά κοντά στο προστατευμένο φορτίο, για την προστασία ευαίσθητου εξοπλισμού για 24V 48V 60V 120V 230V, σε συντονισμό με την κεφαλή εγκατάστασης προστασίας υπερτάσεων τύπου 2.

Οι συλλέκτες που έχουν δοκιμαστεί και βρεθεί ότι είναι διατάξεις προστασίας από υπερτάσεις AC τύπου 3 προορίζονται για εγκατάσταση κοντά σε ευαίσθητο εξοπλισμό, σε συντονισμό με την κεφαλή εγκατάστασης προστασίας υπερτάσεων τύπου 2.

Κύρια εξαρτήματα

1. Διάκενο σπινθήρα

Γενικά αποτελείται από δύο μεταλλικές ράβδους εκτεθειμένες στον αέρα διαχωρισμένες από ένα ορισμένο κενό. Μία από τις μεταλλικές ράβδους συνδέεται με τη γραμμή φάσης ισχύος L1 ή την ουδέτερη γραμμή (N) του απαιτούμενου προστατευτικού εξοπλισμού. Η άλλη μεταλλική ράβδος συνδέεται με τη γραμμή γείωσης (PE) σύνδεση φάσης. Όταν χτυπά η στιγμιαία υπέρταση, το κενό διασπάται και ένα μέρος της φόρτισης υπέρτασης εισάγεται στο έδαφος, αποφεύγοντας την αύξηση της τάσης στον προστατευμένο εξοπλισμό. Η απόσταση μεταξύ των δύο μεταλλικών ράβδων στο διάκενο σπινθήρα μπορεί να ρυθμιστεί όπως απαιτείται και η δομή είναι σχετικά απλή, αλλά το μειονέκτημα είναι ότι η απόδοση κατάσβεσης τόξου είναι κακή. Το βελτιωμένο διάκενο σπινθήρα είναι ένα γωνιακό κενό. Η λειτουργία κατάσβεσης τόξου είναι καλύτερη από την προηγούμενη. Βασίζεται στην ηλεκτρική ισχύ F του κυκλώματος και στο αυξητικό αποτέλεσμα της ροής θερμού αέρα για την κατάσβεση του τόξου.

2. Σωλήνας εκκένωσης αερίου (GDT)

Ένας σωλήνας εκκένωσης αερίου (GDT) αποτελείται από ένα ζεύγος ψυχρών αρνητικών πλακών διαχωρισμένων μεταξύ τους και εγκλωβισμένων σε έναν γυάλινο σωλήνα ή κεραμικό σωλήνα γεμάτο με ένα ορισμένο αδρανές αέριο (Ar). Για να βελτιωθεί η πιθανότητα ενεργοποίησης του σωλήνα εκκένωσης, υπάρχει ένας βοηθητικός παράγοντας ενεργοποίησης στον σωλήνα εκκένωσης. Αυτός ο σωλήνας εκκένωσης γεμάτος αέριο έχει τύπο δύο πόλων και τύπο τριών πόλων.

3. Μεταλλικό οξείδιο μεταβλητής αντίστασης (MOV)

Είναι ένας ημιαγωγός οξειδίου μετάλλου με μη γραμμική αντίσταση με ZnO ως το κύριο συστατικό. Όταν η τάση που εφαρμόζεται και στα δύο άκρα φτάσει σε μια ορισμένη τιμή, η αντίσταση είναι πολύ ευαίσθητη στην τάση. Η αρχή λειτουργίας του είναι ισοδύναμη με τη σειρά-παράλληλη σύνδεση πολλαπλών ημιαγωγών P-Ns.

4. Δίοδος καταστολής παροδικής τάσης (TVS)

Μια δίοδος TVS έχει τη λειτουργία σύσφιξης και περιορισμού της τάσης. Λειτουργεί στη ζώνη αντίστροφης διάσπασης. Λόγω της χαμηλής τάσης σύσφιξης και της γρήγορης απόκρισης δράσης, είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για χρήση ως τα τελευταία λίγα επίπεδα προστατευτικών εξαρτημάτων σε κυκλώματα προστασίας πολλαπλών επιπέδων.

5. Πηνίο πνιγμού

Το πηνίο πνιγμού είναι μια συσκευή καταστολής παρεμβολών κοινής λειτουργίας με φερρίτη ως πυρήνα. Αποτελείται από δύο πηνία του ίδιου μεγέθους και του ίδιου αριθμού στροφών συμμετρικά τυλιγμένα στον ίδιο φερρίτη τοροειδή πυρήνα, που σχηματίζει μια συσκευή τεσσάρων ακροδεκτών. Πρέπει να καταστείλει τη μεγάλη επαγωγή του σήματος κοινής λειτουργίας, ενώ η μικρή επαγωγή διαρροής για το σήμα διαφορικής λειτουργίας δεν έχει σχεδόν καμία επίδραση. Η χρήση πηνίων πνιγμού σε ισορροπημένες γραμμές μπορεί να καταστείλει αποτελεσματικά τα σήματα παρεμβολών κοινής λειτουργίας (όπως παρεμβολές κεραυνών) χωρίς να επηρεάσει την κανονική μετάδοση σημάτων διαφορικής λειτουργίας στη γραμμή.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ των διατάξεων προστασίας από υπερτάσεις τύπου 1, τύπου 2 και τύπου 3;

Το SPD τύπου 1 παρέχει πρωταρχική προστασία από υπερτάσεις υψηλού επιπέδου που προκαλούνται από άμεσες προσβολές κεραυνών. Συχνά τοποθετείται στον κύριο πίνακα διανομής για την προστασία ολόκληρου του ηλεκτρικού συστήματος ενός κτιρίου.

Το SPD τύπου 2 παρέχει προστασία δευτερεύοντος επιπέδου, η πλειονότητα των κοινών υπερτάσεων που δημιουργούνται από την ηλεκτρική μεταγωγή ή τις κοντινές προσβολές κεραυνών θα μπορούσαν να προστατευθούν αποτελεσματικά, οι οποίες εγκαθίστανται στον υποπίνακα διανομής ή στον ηλεκτρικό πίνακα.

Το SPD τύπου 3 έχει σχεδιαστεί ειδικά με στόχο την προστασία συγκεκριμένου τερματικού εξοπλισμού, θα πρέπει να εγκαθίστανται κοντά σε ευαίσθητα φορτία ως συμπλήρωμα των SPD τύπου 2.

Συνολικά, η επιλογή του κατάλληλου τύπου SPD θα εξαρτηθεί από διάφορους παράγοντες, όπως η θέση εγκατάστασης, το μέγιστο ρεύμα εκκένωσης, το επίπεδο προστασίας τάσης και η εφαρμογή.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι οι πραγματικές εφαρμογές κάθε τύπου μπορεί να αλλάξουν με βάση τις συγκεκριμένες απαιτήσεις μιας δεδομένης εγκατάστασης ή ενός κομματιού εξοπλισμού που πρέπει να προστατευτεί.