Årsager til overspændinger

Overspænding – hvad forstår man præcist ved det? Hvordan opstår overspændinger? Hvordan kommer overspændinger ind i dine apparater og anlæg? Disse spørgsmål har du sikkert tit stillet dig selv. På de følgende sider får du en detaljeret beskrivelse af overspændingsbeskyttelses-teknologien.

Årsager til overspænding

Overspændinger optræder kun i en brøkdel af et sekund. Man kalder dem derfor også for transiente spændinger eller korte transienter. De har meget korte stigetider fra få mikrosekunder, før de til sammenligning langsomt falder igen over et tidsrum på op til 100 mikrosekunder.

Overspændinger opstår ved følgende hændelser:

Fagudtrykket for en lynudladning er LEMP. Det står for Lightning Electromagnetic Pulse.

Lynnedslag ved et tordenvejr forårsager ekstremt høje transiente overspændinger. Disse ligger langt højere end dem, der opstår ved koblingshandlinger eller elektrostatiske afladninger. Dog forekommer de til sammenligning med andre årsager væsentligt sjældnere.

Koblingshandlinger har forkortelsen SEMP. Dette står for Switching Electromagnetic Pulse.

Ved koblingshandlinger forstår man i denne sammenhæng kobling af kraftige maskiner eller kortslutninger i strømforsyningsnettet. Ved sådanne processer opstår der meget høje strømændringer i de berørte ledninger i få brøkdele af et sekund.

Forkortelsen ESD står for Electrostatic Discharge og betegner en elektrostatisk afladning.

Her finder der en overførsel af elektrisk ladning sted ved en tilnærmelse eller berøring af legemer med forskelligt elektrostatisk potentiale. Et kendt eksempel er afladningen af en person, som under løb hen over et tæppe lades op og som aflades på en metallisk, jordet genstand – som for eksempel et gelænder i metal.

Indkoblingstyper

Overspændinger kan komme ind i strømkredse på forskellige måder. Disse måder betegnes som indkoblingstyper.

Galvanisk indkobling (til venstre), induktiv indkobling (i midten) og kapacitiv indkobling (til højre)

Galvanisk indkobling (til venstre), induktiv indkobling (i midten) og kapacitiv indkobling (til højre)

Sådan betegner man overspændinger, der kobler direkte ind i en strømkreds. Det kan man blandt andet se ved lynnedslag. Ved dette forårsager høje lynstrømsapplituder på jordingsmodstanden på den berørte bygning en overspænding.

Alle ledninger, der er tilsluttet den centrale potentialudligning, trykkes ind med denne spænding. På ledere, der gennemstrømmes af lynstrøm, opstår der en overspænding. Den kan på grund af den store strømstejlhed hovedsageligt føres tilbage til den induktive andel af ledningsmodstanden. Beregningsgrundlaget for dette er induktionsloven: u0 = L x di/dt.

Denne proces sker via det magnetiske felt i en leder, der gennemstrømmes af strøm efter transformatorprincippet. En direkte indkoblet overspænding forårsager en stødstrøm med høje stigningsværdier i den berørte leder.

Samtidig opstår der et tilsvarende stærkt magnetfelt omkring denne leder, som ved primærviklingen på en transformator. Magnetfeltet inducerer en overspænding i andre ledninger, som befinder sig i magnetfeltets virkningsområde, som ved en sekundærvikling på en transformator. Ved ledningen kommer den indkoblede overspænding ind i det lukkede apparat.

Denne indkobling sker principielt via det elektriske felt mellem to punkter med stor potentialforskel. Via afledningen fra en lynafleder opstår et højt potentiale på grund af et lynnedslag. Der dannes et elektrisk felt mellem afledningen og andre dele med lav potentiale.

Det kan f.eks. være ledninger fra strømforsyningen og signaloverførsel eller apparater inde i en bygning. Det betyder, at der sker en ladningstransport gennem det elektriske felt. Det medfører en spændingsstigning hhv. en overspænding i de berørte ledninger og apparater.

Virkningsretning for overspændinger

Overspændinger virker i to retninger i de påvirkede strømkredse.

Langsgående spænding (til venstre) og tværgående spænding (til højre)

Langsgående spænding (til venstre) og tværgående spænding (til højre)

Langsgående spændinger [UL] optræder i gennem overspændinger eller højfrekvente støjspændinger mellem aktive ledere og jord. Man anvender også begreberne asymmetrisk og common mode.

Asymmetriske spændinger udsætter i første omgang moduler for fare, der ligger mellem aktive potentialer og en jordet ground samt isoleringen mellem aktive potentialer og jord. Det medfører overslag på printkort eller fra spændingsførende driftsmidler til jordede husdele.

Tværgående spændinger [UQ] forekommer ved overspændinger eller højfrekvente støjspændinger mellem de aktive ledere i en strømkreds. Man bruger også begreberne symmetrisk og differential mode.

Symmetriske overspændinger udsætter spændings- og signalindgangen på apparater og grænseflader for fare. Der sker en direkte overbelastning med ødelæggelse af de berørte driftsmidler i strømforsyningen eller fra signalhåndterende moduler.

PHOENIX CONTACT A/S

Hammerholmen 48
Postboks 1181
2650 Hvidovre
36 77 44 11

Denne hjemmeside anvender cookies. Ved at fortsætte accepterer du vores cookie regler. Læs vores erklæring om beskyttelse af persondata.

Luk