Ylijännitteiden syyt

Ylijännite - mitä se oikeastaan tarkalleen on? Miten ylijännitteet syntyvät? Miten ylijännitteet pääsevät koneisiin ja laitteisiin? Olet ehkä jo joskus pohtinut näitä kysymyksiä. Seuraavilta sivuilta saat kattavaa tietoa ylijännitesuojausteknologiasta.

Syntymisen syyt

Ylijännitteiden kesto on vain sekunnin murto-osa. Tämän takia niitä kutsutaan myös transienttijännitteiksi tai transienteiksi. Niillä on hyvin lyhyet, muutaman mikrosekunnin nousuajat, minkä jälkeen ne häviävät verraten hitaasti, viimeistään 100 mikrosekunnin kuluessa.

Ylijännitteitä syntyy seuraavista syistä:

Ukkospurkausta kuvataan käsitteellä LEMP. Lyhenne tulee sanoista Lightning Electromagnetic Pulse.

Ukkosmyrskyn yhteydessä esiintyvät salamaniskut aiheuttavat äärimmäisen suuria transienttiylijännitteitä. Ne ovat huomattavasti korkeampia kuin kytkentätapahtumien tai sähköstaattisten purkausten yhteydessä syntyvät. Näihin verrattuna ukkospurkauksia kuitenkin esiintyy suhteellisen vähän.

Kytkentöjä kuvataan lyhenteellä SEMP. Tämä lyhenne tulee sanoista Switching Electromagnetic Pulse.

Kytkentätapahtumiksi katsotaan tässä yhteydessä vahvavirtalaitteiden kytkentätoiminnot tai sähköverkon oikosulut. Tällaisten tapahtumien yhteydessä kyseessä olevat kaapelit altistuvat sekunnin murto-osissa erittäin voimakkaille virran muutoksille.

Lyhenne ESD tulee sanoista "Electrostatic Discharge" ja merkitsee sähköstaattista purkausta.

Sähköstaattiselta potentiaaliltaan eriarvoisten kappaleiden lähestyessä tai koskettaessa toisiaan tapahtuu sähköisen varauksen siirtymä. Tunnettu esimerkki tästä on maton yli kävelleen henkilön sähköisen varauksen purkautuminen maadoitettuun metallikappaleeseen, kuten metalliseen kaiteeseen.

Kytkeytymistavat

Ylijännitteet voivat kytkeytyä virtapiireihin eri tavoin. Näitä tapoja kutsutaan kytkeytymistavoiksi.

Galvaaninen kytkeytyminen (vasemmalla), induktiivinen kytkeytyminen (keskellä) ja kapasitiivinen kytkeytyminen (oikealla)

Galvaaninen kytkeytyminen (vasemmalla), induktiivinen kytkeytyminen (keskellä) ja kapasitiivinen kytkeytyminen (oikealla)

Tällä nimellä kutsutaan suoraan virtapiiriin kytkeytyviä ylijännitteitä. Näin tapahtuu esimerkiksi salamaniskun yhteydessä. Tällöin ukkospurkauksen suuriamplitudiset impulssit aiheuttavat ylijännitteen kyseessä olevan rakennuksen maadoitusresistanssiin.

Jännite kohdistuu kaikkiin keskuspotentiaalintasaukseen liitettyihin johtoihin. Johtoihin, joiden läpi salamavirta kulkee, syntyy lisäksi ylijännite. Virran suuresta nousunopeudesta johtuen ratkaisevaa on lähinnä induktiivinen vastus, ei niinkään ohminen. Laskentaperiaatteena käytetään induktiokaavaa: u0 = L x di/dt:

Induktiivinen kytkeytyminen tapahtuu virrallisen johtimen ympärille muodostuneen magneettikentän vaikutuksesta muuntajaperiaatteella. Suoraan kytkeytynyt ylijännite aiheuttaa kyseisessä johtimessa voimakkaasti nousevan syöksyvirran.

Samanaikaisesti johtimen ympärille syntyy vastaava voimakas magneettikenttä samaan tapaan kuin muuntajan ensiökäämityksessä. Magneettikenttä indusoi ylijännitteen vaikutusalueellaan oleviin muihin johtimiin, samaan tapaan kuin muuntajan toisiokäämityksessä. Kytkeytynyt ylijännite kulkeutuu johtimia pitkin liitettyihin laitteisiin.

Kytkeytyminen tapahtuu pääasiassa kahden pisteen, joilla on suuri potentiaaliero, välisen sähkökentän kautta. Ukkossuojan johtoon muodostuu salamaniskun johdosta korkea potentiaali. Johdon ja muiden osien, joiden potentiaali on alhaisempi, väliin muodostuu sähkökenttä.

Se voi olla esimerkiksi teholähteen johtimet ja signaalinsiirto tai laitteet rakennuksen sisällä. Varaus kulkee sähkökentän läpi. Tämä johtaa jännitteen nousuun tai ylijännitteeseen kohteena olevissa johtimissa ja laitteissa.

Ylijännitteiden vaikutussuunta

Ylijännitteet vaikuttavat virtapiireissä kahteen suuntaan.

Pitkittäisjännite (vasemmalla) ja poikittaisjännite (oikealla)

Pitkittäisjännite (vasemmalla) ja poikittaisjännite (oikealla)

Pitkittäisjännitteitä [UL] muodostuu aktiivisten johtimien ja maan välillä ylijännitteiden tai suurtaajuuksisten häiriöjännitteiden seurauksena. Niiden yhteydessä käytetään myös käsitteitä 'asymmetrinen' ja 'Common mode'.

Asymmetriset jännitteet vaarantavat jännitepotentiaalien ja maadoituksen välillä olevat komponentit sekä jännitepotentiaalien ja maan välisen eristyksen. Seurauksena on läpilyöntejä piirilevyillä tai jännitteisistä sähkölaitteista maadoitettuihin kotelon osiin.

Poikittaisjännitteitä [UQ] esiintyy ylijännitteiden tai suurtaajuuksisten häiriöjännitteiden seurauksena virtapiirin aktiivisten johtimien välillä. Niiden yhteydessä käytetään myös käsitteitä 'symmetrinen' ja 'Differential mode'.

Symmetriset ylijännitteet vaarantavat laitteiden ja liitäntöjen jännite- ja signaalitulon. Seurauksena on virtapiirissä olevien sähkölaitteiden tai signaalipiirien suora ylikuormittuminen.

PHOENIX CONTACT OY

Niittytie 11
FI-01300 Vantaa
Contact Center:
+358 (0)9 3509 0290

Tekninen asiakaspalvelu:
+358 (0)9 3509 0260

Puheluiden hinnat 1.6.2016 alkaen 8,35 snt/puhelu + 16,69 snt/minuutti.

Tämä sivusto käyttää evästeitä. Jatkamalla sivuston selaamista, hyväksyt evästeiden käytön. Lue lisää ehdoistamme.

Sulje