Hogyan működik az SPD (túlfeszültség-védelmi eszköz)?

A túlfeszültségvédő eszközök (SPD) olyan alapvető eszközök, amelyek megvédik az elektromos berendezéseket a feszültségcsúcsok vagy túlfeszültségek okozta károsodásoktól. Ezek a túlfeszültségek, amelyeket villámcsapás vagy áramszünet okozhat, zavarhatják, sőt tönkretehetik az érzékeny elektronikus eszközöket.

Az SPD-k úgy működnek, hogy a túlfeszültség során keletkező többletfeszültséget elvezetik a védett eszközöktől. Ezt úgy teszik meg, hogy a fölösleges energiát a földre vezető úton, a berendezéstől távolabb mozgatják. Az SPD-ket fel lehet szerelni arra a pontra, ahol az elektromos áram belép az épületbe, vagy akár egyedi eszközökre is, hogy megvédjék őket a feszültségcsúcsoktól.

Az SPD-k két fő összetevője a fém-oxid varisztorok (MOV) és a gázkisülési csövek (GDT). A MOV-k fém-oxidból készülnek, és úgy tervezték, hogy feszültséglökés esetén áramot vezessenek. Ha a feszültség túllép egy bizonyos küszöbértéket, a MOV áramot vezet, és a túlfeszültséget elvezeti a védendő berendezéstől. A GDT-k hasonló módon működnek: lebontják és elvezetik a felesleges feszültséget az eszközről.

A MOV-ok és GDT-k mellett az SPD-k általában tartalmaznak egy tranziens feszültség-elnyomó (TVS) nevű biztosítékot is. A TVS segít megvédeni az SPD-t és a hozzá csatlakoztatott berendezéseket az esetleges rövidzárlatoktól.

Összefoglalva, az SPD-k olyan kritikus eszközök, amelyek segítenek megvédeni az elektronikus berendezéseket a potenciálisan káros feszültségingadozásoktól. Nélkülük az eszközök könnyen tönkretehetnének villámlás, áramszünet vagy egyéb feszültségingadozás okozta túlfeszültséget. Az SPD-k megfelelő használatával nyugodt lehet, és megóvhatja értékes elektronikus eszközeit a váratlan túlfeszültségektől és leállásoktól.

SPD kategóriák vagy típusok

Az SPD-k két fő típusa a feszültségkorlátozó és a feszültségkapcsoló alkatrészek. A feszültségkorlátozó alkatrészek impedanciája a feszültség emelkedésével változik, ami a tranziens feszültség befogását eredményezi. A feszültségkapcsoló alkatrészek “bekapcsolnak”, ha egy küszöbfeszültséget túllépnek, és azonnal alacsony impedanciára csökkennek. Napjainkban a legtöbb rendszer mindkét alkatrésztípust együtt tartalmazza, hogy egyesítsék az egyes alkatrészek erősségeit és korlátozzák a gyenge pontokat.

Példák a feszültségkorlátozó alkatrészekre a fém-oxid varisztorok (MOV) és a tranziens feszültségelnyomó (TVS) diódák. A feszültségkapcsoló alkatrészek közé tartoznak a gázkisülési csövek (GDT) és a szikraközök.

Működési elv

Az SPD-k típusai eltérőek lehetnek, de van egy közös működési elvük: normál feszültségnél ez nem befolyásolja az áramkör működését. A magas tüskefeszültség előállítása után a túlfeszültség-védelmi eszköz impedanciája nagyon gyorsan csökken. Így a túlfeszültség a túlfeszültség-védőn keresztül a földbe áramlik, ahelyett, hogy a berendezésbe jutna, hogy megvédje az áramköröket és a hozzá csatlakoztatott egyéb berendezéseket.

Az SPD típusai

Az SPD típusai a telepítés helyétől függenek,

1. típusú SPD-k – Fő elosztó panel

2-es típusú SPD-k – Alelosztó panel

3-as típusú SPD – terhelésvédelmi panel

A technológia szerint kétféle SPD létezik, nevezetesen,

• Gázkisülési cső (GDT) – Szikraközt használ az elektródák között, amelyek egy lezárt, nemesgázokkal teli üvegbe vannak helyezve, és amelyek úgy vannak kialakítva, hogy a vezetést okozó üzemi feszültségnél magasabb feszültségnél lebogjanak. Ez egy feszültségkapcsoló rendszer (lassabban működik, mint a MOV).
• Fém-oxid-varisztor (MOV) – A MOV egy kör-/téglalap alakú szinterezett cink-oxidból és egy vagy többrétegű szendvicsből álló egyéb oxidokból álló test. Ha túlfeszültség lép fel, a MOV ellenállása gyorsan csökken, ami nagy áramáramlást okoz. A MOV-ok feszültségkorlátozó rendszer (gyorsabban működik, mint a GDT).
• Avalanche Breakdown Diode (ABD) – P-N Junction dióda, amelyet úgy terveztek, hogy lavinatörést tapasztaljon (elektromos jelenség a félvezetőben, amely nagy mennyiségű áramot enged), ha a névleges feszültségnél nagyobb feszültséget alkalmaznak.