Componente și circuite de protecție

La apariția tensiunilor de descărcare, dispozitivele și cablurile afectate trebuie să fie scurtcircuitate rapid la potențialul de egalizare. În acest scop vă stau la dispoziție diferite componente cu proprietățile corespunzătoare. Aceste componente diferă prin comportamentul lor la răspuns și prin capacitatea de descărcare.

Diode supresoare

Simbolurile grafice și curbele caracteristice U/I ale unei diode supresoare  

Simbolurile grafice și curbele caracteristice U/I ale unei diode supresoare

Proprietăți:

  • Funcția este, în general, definită ca protecție de precizie.
  • Reacționează rapid.
  • Limitarea tensiunii joase.
  • Design standard, cu capacitate scăzută de susținere a curentului și capacitate mare.
    • La o tensiune nominală de 5 V, capacitatea maximă de descărcare este de aproximativ 750 A.
    • La tensiuni nominale mai mari, capacitatea de descărcare scade semnificativ.

Particularități:

Există și diode cu tensiune nominală mai mare și cu o capacități de descărcare mai mari. Aceste modele sunt, totuși, semnificativ mai mari și, prin urmare, sunt rar utilizate în circuitele de protecție combinate.

Legendă:

UR = tensiune de blocare
UB = tensiune de străpungere
UC = tensiune de alimentare
IPP = supracurent de șoc
IR = curent de blocare

Varistoare

Simboluri circuit și curbe caracteristice U/I ale varistoarelor metal-oxid  

Simboluri circuit și curbe caracteristice U/I ale varistoarelor metal-oxid

Proprietăți:

  • Funcția este, în general, definită ca protecție de nivel mediu.
  • Timpii de răspuns se încadrează în intervalul inferior al nanosecundelor.
  • Reacționează mai rapid decât descărcătoarele umplute cu gaz.
  • Nu generează niciun curent de însoțire.

Particularități:

Varistoarele cu curenți nominali de descărcare de până la 2,5 kA pot fi utilizate ca nivel de protecție medie în tehnologia MCR. În domeniul surselor de alimentate, varistoarele cu curenți nominali de descărcare de până la 3 kA sunt parte integrantă a circuitelor de protecție cu descărcătoare de tipul 3, pentru protecția dispozitivelor. Mult mai puternice sunt varistoarele, care se utilizează în dispozitivele de protecție de tip 2. În acest domeniu de utilizare, versiunea standard transmite curenți nominali de descărcare de până la 20 kA. Dar pentru aplicații speciale există și descărcătoare de tip 2, cu până la 80 kA.

Legendă:

A = Domeniu de lucru de înaltă impedanță
B = Domeniu de lucru cu impedanță redusă / zonă de limitare

Descărcător de supratensiune umplut cu gaz

Simbolurile circuitelor și curba caracteristică la contact a unui descărcător de supratensiune umplut cu gaz  

Simbolurile circuitelor și curba caracteristică la contact a unui descărcător de supratensiune umplut cu gaz

Proprietăți:

  • Funcția este, în general, definită ca protecție de nivel mediu.
  • Timpii de răspuns se încadrează în intervalul mediu al nanosecundelor.
  • Variantele standard sunt derivate in curenți de până la 20 kA.
  • În ciuda capacității mari de descărcare, elementul are dimensiuni foarte mici.

Particularități:

În cazul acestei componente apare un contact dependent de tensiune al tensiunilor reziduale, care pot fi chiar și de câteva sute de volți.

Legendă:

1) Comportament static la răspuns
2) Comportament dinamic la răspuns

Eclatoare

Simboluri de circuit și curba caracteristică la contact a unui eclator  

Simboluri de circuit și curba caracteristică la contact a unui eclator

Proprietăți:

  • Piesa centrală a unui dispozitiv de protecție la descărcări atmosferice
  • Capacitate mare de eliminare a curenților de însoțire
  • Viteză de răspuns relativ mare
  • Contactul depinde de creșterea de tensiune în timp

Particularități:

Piesa centrală a unui dispozitiv puternic de protecție la descărcări atmosferice este, în cele mai multe cazuri, un eclator. În această componentă se află două antene radio, la o distanță mică una față de alta. Între antenele radio apar tensiuni de descărcare disruptivă și se formează un arc electric. Această bandă de plasmă scurtcircuitează tensiunea de descărcare. Astfel apar curenți foarte mari și cu creștere bruscă, cu valori până în intervalul kA cu trei cifre. Există eclatoare deschise și închise. Din punct de vedere fizic, capacitățile de descărcare și de eliminare sunt mai mari în cazul eclatoarelor deschise.

Tehnologia Arc-Chopping s-a dovedit a fi deosebit de puternică pentru eclatoare. În plus, prin electrozi se crează și un așa-zis deflector. Arcurile electrice sunt atrase între electrozi în direcția acestui deflector și acolo sunt distruse. Astfel se formează fragmente de arc care se risipesc în zona eclatorului și care apoi dispar ușor. Astfel, eclatoarele pot avea din nou impedanță mare, când tensiunea de descărcare nu mai este prezentă.

Legendă:

UZ = Tensiune de răspuns / Tensiune de străpungere
tZ = Timp de răspuns

Circuite combinate de protecție pentru interfețe de semnal

În funcție de aplicație pot fi folosite diferite dispozitive. Acestea pot fi folosite individual sau combinate între ele în circuitele complexe de protecție.

Circuit de protecție în două trepte, cu decuplare rezistivă (stânga) și circuit de protecție în trei trepte, cu decuplare inductivă (dreapta)

Circuit de protecție în două trepte, cu decuplare rezistivă (stânga) și circuit de protecție în trei trepte, cu decuplare inductivă (dreapta)

Printr-o combinație între diferite componente puteți îmbina avantajele specifice dorite ale acestora. De exemplu, combinațiile între circuitele descărcătoarelor de supratensiune cu gaz și a diodelor supresoare oferă un circuit standard de protecție pentru interfețele sensibile de semnal. Această combinație oferă o protecție puternică și cu acțiune rapidă, cu cel mai bun nivel de protecție în tensiune posibil.

Componentele sunt conectate indirect în paralel, ca niveluri de protecție. Acest lucru înseamnă că între componente sunt cuplate în buclă piese de izolare rezistivă sau inductivă. Astfel este generat un răspuns întârziat în timp al nivelurilor de protecție suprapuse.

Circuitele de protecție se diferențiază, în principiu, prin:

  • Numărul nivelurilor de protecție
  • Sensul din circuit (protecție longitudinală/transversală la tensiune)
  • tensiune nominală
  • Efectul de atenuare asupra frecvențelor semnalului
  • Nivelul de protecție în tensiune (tensiune limită)

Funcționarea unui circuit de protecție cu mai multe trepte

Distribuția tensiunii într-un circuit de protecție în două trepte  

Distribuția tensiunii într-un circuit de protecție în două trepte

La apariția unei tensiuni de descărcare, dioda supresoare răspunde cel mai rapid. Curentul de descărcare trece prin dioda supresoare și prin rezistența de decuplare din amonte. Prin rezistența de decuplare apare o tensiune. Aceasta corespunde diferenței dintre diferitele tensiuni de răspuns ale diodelor supresoare și descărcătoarelor de supratensiune umplute cu gaz.

Astfel este atinsă tensiunea de răspuns a descărcătorului de supratensiune cu gaz, înainte ca dioda supresoare să fie suprasolicitată de curentul de descărcare. Acest lucru înseamnă că, dacă descărcătorul de supratensiune umplut cu gaz s-a declanșat, curentul de descărcare se scurge aproape în întregime prin descărcătorul de supratensiune cu gaz. Tensiunea reziduală din descărcătorul de supratensiune cu gaz este de maxim 20 V, astfel încât dioda supresoare să fie descărcată. La un curent de descărcare mic, care nu suprasolicită dioda supresoare, descărcătorul de supratensiune umplut cu gaz nu răspunde.

Circuitul prezentat oferă avantajul unui răspuns rapid la o limită redusă a tensiunii și, în același timp, are o capacitate mare de descărcare. Un circuit de protecție în trei trepte cu decuplare inductivă funcționează după același principiu. Cu toate acestea, comutarea se face în doi pași: mai întâi de la dioda supresoare la varistor, apoi mai departe, la descărcătorul de supratensiune.

Principiul distribuției de tensiune acționează, în principiu, și între diferitele niveluri de protecție din apropierea sursei de alimentare. Astfel UW cade pe cablul dintre descărcătoarele de Tip 1 și Tip 2, precum și între cele de Tip 2 și Tip 3. . Dar există și conceptul descărcării pentru sursa de alimentare, prin care este posibilă o coordonare fără cabluri între nivelurile de protecție.

Legendă:

UG = tensiune de răspuns descărcător de supratensiune umplut cu gaz
UD = tensiune de limitare a diodei supresoare
UW = tensiune diferențiată în rezistența de decuplare

PHOENIX CONTACT SRL

Floreasca Business Park
Calea Floreasca 169 A,
Corp A, Etaj 8,
București, România,
RO-014459
0040 21 350 88 12
0040 21 350 88 13

Acest website folosește cookie-uri. Prin continuarea vizualizării site-ului nostru acceptați politicile noastre referitoare la cookie-uri. Pentru mai multe informații citiți politica noastră de confidențialitate.

Închidere