Aşırı gerilimlerin nedenleri

Aşırı gerilim – tam olarak nedir? Aşırı gerilimler nasıl oluşur? Aşırı gerilimler cihazlarınıza ve sistemlerinize nasıl ulaşır? Bu soruların cevaplarını muhtemelen merak ediyorsunuzdur. Aşağıdaki sayfalar aşırı gerilim koruma teknolojisiyle ilgili kapsamlı bilgiler sunmaktadır.

Nedenleri

Aşırı gerilimler bir anda oluşur. Bu nedenle transient gerilimler veya kısaca transientler olarak da adlandırılırlar. Toplam 100 mikrosaniyelik periyot içinde birkaç mikrosaniyede çok hızlı yükselip sonrasında göreceli olarak yavaş düşerler.

Aşırı gerilimler aşağıdaki nedenlerle oluşur:

Yıldırım deşarjının teknik adı LEMP'tir. Bunun açılımı yıldırım elektromanyetik darbedir.

Fırtınalarda düşen yıldırımlar çok yüksek transient aşırı gerilimlere neden olur. Açma kapamalarda veya elektrostatik deşarjlarda oluşan aşırı gerilimlerden çok daha büyüktürler. Bununla birlikte diğer nedenlerden çok daha az oluşurlar.

Anahtarlama olayları SEMP kısaltmasıyla anılır. Bunun açılımı anahtarlanan elektromanyetik darbedir.

Bu kapsamda anahtarlama olaylarından anlaşılan büyük güçlü makinelerin anahtarlanması veya şebekedeki kısa devrelerdir. Bu işlemlerde etkilenen kablolarda anlık büyük akım değişimleri oluşur.

ESD kısaltması elektrostatik deşarj anlamındadır.

Farklı elektrostatik potansiyele sahip gövdeler birbirlerine yaklaşır veya temas ederse elektriksel bir yük iletilir. Buna örnek olarak bir insanın duvardan duvara halı üzerinde yürürken yüklenmesi ve sonrasında topraklanmış metal bir cisim üzerinden deşarj olması gösterilebilir.

Kuplaj tipleri

Aşırı gerilimler devrelere çeşitli şekillerde ulaşır. Kuplaj tipleri olarak bilinirler.

Galvanik kuplaj (solda), endüktif kuplaj (ortada) ve kapasitif kuplaj (sağda)

Galvanik kuplaj (solda), endüktif kuplaj (ortada) ve kapasitif kuplaj (sağda)

Bu devreye direkt geçiş yapan aşırı gerilimleri tarifler. Örneğin yıldırım darbeleri sırasında izlenebilirler. Bu durumda etkilenen binanın topraklama direncindeki yıldırım akımları aşırı gerilime neden olur.

Bu gerilim merkezi eşpotansiyel bağlantıya entegre tüm kabloları etkiler. Yıldırım akımı taşıyan kablolar boyunca da aşırı gerilim oluşur. Hızlı akım artış hızı nedeniyle bu kablo direncinin endüktif komponentine kadar geri takip edilebilir. Bunun hesaplanmasında Faraday'ın endüksiyon yasası kullanılır: u0 = L x di/dt.

Bu süreç transformatör prensibine göre akım taşıyan diğer bir iletkenin oluşturduğu manyetik alan yoluyla gerçekleşir. Direkt geçiş yapan aşırı gerilim etkilenen iletkende çok hızlı yükselen darbe akımına neden olur.

Aynı zamanda bu iletkenin etrafında, transformatörün primer sargısındaki gibi yüksek bir manyetik alan oluşur. Manyetik alan yakındaki diğer kablolarda transformatörün sekonder sargısındaki gibi bir aşırı gerilim endükler. Kuplajlanan aşırı gerilim bağlı cihaza kablolar yoluyla yönlenir.

Bu tip kuplaj büyük potansiyel farkı olan iki nokta arasındaki elektrik alanıyla oluşur. Yıldırım düşmesi nedeniyle yıldırım arestörünün altındaki kablo yoluyla yüksek bir potansiyel oluşur. Alt iletken ile düşük potansiyelli diğer kısımlar arasında bir elektrik alan oluşur.

Bunlar örneğin enerji besleme ve sinyal kabloları veya bina içindeki cihazlar olabilir. Yük elektrik alanı yoluyla aktarılır. Bu gerilim yükselmesine ve sonunda etkilenen kablo ve cihazlarda aşırı gerilime neden olur.

Aşırı gerilimlerin etki yönü

Aşırı gerilimler etkilenen devrelerde iki yönde etki eder.

Ortak mod gerilimi (solda) ve normal mod gerilimi (sağda)

Ortak mod gerilimi (solda) ve normal mod gerilimi (sağda)

Ortak mod gerilimleri [UL] aşırı gerilim kaynaklı enterferanslarda veya aktif iletkenler ile toprak arasındaki yüksek frekanslı enterferans gerilimlerinde oluşur. Asimetrik terimi de sıkça kullanılır.

Asimetrik gerilimler en çok aktif potansiyel ile topraklanmış toprak arasındaki komponentleri ve aktif potansiyel ile toprak arasındaki izolasyonu tehdit eder. Bu PCB'lerde veya gerilim taşıyan komponentlerde ve topraklı muhafaza kısımlarında kıvılcımlara neden olur.

Normal mod gerilimleri [UQ] bir devrenin aktif iletkenleri arasındaki aşırı gerilimler veya yüksek frekanslı enterferansların neden olduğuparazitlerde oluşur. Simetrik ve diferansiyel mod terimleri de kullanılır.

Simetrik aşırı gerilimler cihazların ve arayüzlerin gerilim ve sinyal girişlerini tehdit eder. Bu direkt aşırı yüklenmeye ve etkilenen ekipmanın hasarlanmasına neden olur, örneğin güç kaynağı ve sinyal işleme komponentleri.

Phoenix Contact Elektronik Tic. Ltd. Şti.

Kısıklı Mah. Hanım Seti Sok. No:38/A
34692 B. Çamlıca - Üsküdar
İstanbul/Türkiye
Mersis:0729002180800018
+90 216 225 4300

Bu web sitesi çerez kullanır, sitemizi kullanmaya devam ederek çerez politikasımızı kabul etmiş sayılırsınız. Daha fazla bilgi için lütfen gizlilik politikamızı okuyun.

Kapat