A túlfeszültségek okai

Túlfeszültség – mi is az tulajdonképpen pontosan? Hogyan jön létre túlfeszültség? Hogyan jut túlfeszültség az Ön készülékeibe és berendezéseibe? Talán már feltette magának ezeket a kérdéseket. A következő oldalakon tájékoztatást adunk Önnek a túlfeszültség-védelmi technológia szakterületéről.

Létrejöttük okai

A túlfeszültségek csak a másodperc tört részéig állnak fenn, ezért tranziens feszültségeknek vagy röviden tranzienseknek is nevezzük őket. Ezek felfutási ideje nagyon rövid, néhány mikroszekundum, majd viszonylag lassan, akár 100 mikroszekundum alatt futnak le.

A túlfeszültségek a következő események miatt jönnek létre:

A villámkisülésre alkalmazott szakkifejezés a LEMP. Ez a villám által okozott elektromágneses impulzus rövidítése.

A zivatarokból lecsapó villámcsapások rendkívül nagy tranziens túlfeszültségeket okoznak. Ezek sokkal nagyobbak a kapcsolási műveletek vagy elektrosztatikus kisülések miatt keletkezőknél. Igaz viszont, hogy a többi okból keletkező túlfeszültségekhez képest sokkal ritkábban következnek be.

A kapcsolási műveleteket a SEMP betűszóval jelölik. Ez a kapcsolási elektromágneses impulzust jelenti.

A kapcsolási műveletek alatt ebben az összefüggésben a nagyteljesítményű gépek kapcsolását vagy az áramellátó hálózatban fellépő zárlatokat értjük. Az ilyen folyamatoknál az érintett vezetékekben a másodperc tört része alatt nagyon nagy áramváltozások következnek be.

Az ESD betűszó az Electrostatic Discharge (elektrosztatikus kisülés) rövidítése, a nevének megfelelően az elektrosztatikus kisülést jelöli.

Itt arról van szó, hogy amikor különböző elektrosztatikus potenciálú testek közelednek egymáshoz vagy megérintik egymást, elektromos töltés megy át az egyikről a másikra. Ismert példa erre az az eset, amikor valaki egy szőnyegen menve feltöltődik, majd egy földelt fémtárgyon – például egy fémkorláton – ez a töltés kisül.

Becsatolási módok

Túlfeszültségek különböző utakon juthatnak az áramkörökbe. Ezek az utak a különböző becsatolási módok.

Galvanikus becsatolás (balra), induktív becsatolás (középen) és kapacitív becsatolás (jobbra)

Galvanikus becsatolás (balra), induktív becsatolás (középen) és kapacitív becsatolás (jobbra)

Így nevezzük azokat a túlfeszültségeket, amelyek közvetlenül csatolódnak be az áramkörbe. Ez a jelenség például a villámcsapások során figyelhető meg. Ekkor a nagy amplitúdójú villámáramok túlfeszültséget okoznak az érintett épület földelési ellenállásán.

Ez a feszültség megjelenik a központi potenciál-kiegyenlítésére csatlakoztatott összes vezetéken. A villámáram által átjárt vezetékeken ezenkívül megjelenik egy másik túlfeszültség is. Ezt az áramhullám nagy meredeksége miatt főként a vezeték impedanciájának induktív részére lehet visszavezetni. A számítás alapja az indukciós törvény: u0 = L x di/dt.

Ezt a folyamatot az áram által átjárt vezető mágneses mezeje okozza a transzformátor elve alapján. A közvetlenül becsatolt túlfeszültség nagy homlokoldali meredekségű lökőáramot hoz létre az érintett vezetőben.

Egyidejűleg a vezető körül egy ennek megfelelő erős mágneses mező keletkezik, mint a transzformátor primer tekercse esetén. A mágneses mező túlfeszültséget indukál a környezetében levő többi vezetőben, mint a transzformátor szekunder tekercsében. A vezetőn keresztül a becsatolt túlfeszültség a csatlakoztatott készülékbe jut.

Ez a fajta becsatolás elvileg két nagy potenciálkülönbségű pont közötti elektromos mezőn keresztül jön létre. A villámáram-levezető vezetékén nagy potenciál jön létre a villámcsapás következtében. Elektromos mező keletkezik a levezető és a többi, alacsonyabb potenciálú alkatrész között.

Utóbbiak lehetnek például a tápellátás és a jelátvitel vagy a készülékek vezetékei. Ekkor töltésszállítás jön létre az elektromos mezőn keresztül. Ez a feszültség megnövekedéséhez, illetve túlfeszültséghez vezet az érintett vezetékekben és készülékekben.

A túlfeszültségek hatásirányai

A túlfeszültségek a befolyásuk alatt álló áramkörökben két irányban hatnak.

Hosszirányú feszültség (balra) és keresztirányú feszültség (jobbra)

Hosszirányú feszültség (balra) és keresztirányú feszültség (jobbra)

A hosszirányú feszültségek [UL] a túlfeszültségek vagy nagyfrekvenciás zavarfeszültségek hatására lépnek fel az aktív vezetők és a föld között. Erre az aszimmetrikus és a „common mode‟ kifejezést is használják.

Az aszimmetrikus feszültség elsősorban az aktív potenciálok és a földelt kapcsok közötti modulokat veszélyezteti, illetve az aktív potenciálok és a föld közötti szigetelést. Átívelés, illetve átütés a NYÁK-lapokon, illetve a feszültség alatt álló üzemi eszközök és a készülékházak földelt részei között léphet fel.

A keresztirányú feszültségek [UQ] a túlfeszültségek vagy nagyfrekvenciás zavarfeszültségek hatására lépnek fel egy áramkör aktív vezetői között. Erre a szimmetrikus és a differential mode kifejezéseket is használják.

A szimmetrikus túlfeszültségek a készülékek és interfészek feszültség- és jelbemeneteit veszélyeztetik. Ez közvetlen túlterhelést és az érintett üzemi eszköz tönkremenetelét okozza a tápellátásban vagy a jelfeldolgozó építőelemekben.

PHOENIX CONTACT Kft.

H-2040 Budaörs,
Gyár u. 2.
(+36)-23/501-160

Ez a honlap cookie-kat (sütiket) használ, a böngészés folytatásával Ön elfogadja a cookie-kra (sütikre) vonatkozó szabályainkat. További információkért olvassa el az adatvédelmi szabályainkat.

Bezárás