Вебинар "Защита от перенапряжений линий электропитания сети 230/400 В 50 Гц, часть 1", страница 4

Второй вебинар из серии "Защита от перенапряжений"

Текст вебинара. Страница 4

Быстрая навигация по слайдам:

— Давайте сейчас перейдём к следующим элементам, которые исторически появились после разрядников – это полупроводниковые элементы защиты от перенапряжений. И здесь, как я уже раньше упоминал – это поликристаллические полупроводники (варисторы) и монокристаллические полупроводники (диоды и тиристоры).

— В действительности в технике появились два материала, которые я указываю на этом рисунке для варисторов. То есть сначала это был карбид кремния, еще сегодня его встречаем в линиях электропитания высоковольтных и окись цинка, которая вошла в жизнь порядка 20 – 25 лет тому назад и она используется сегодня очень широко. Из этой варисторной характеристики мы видим, что для окиси цинка эта характеристика более полезная для нас, она более имеет побольше крутизну, и поэтому и этот материал сегодня в основном и применяется.

— Так как это испеченный порошок, так он имеет свои определенные проблемы. Посмотрите, по размерам этот элемент намного больше миниатюрного разрядника, и если мы на практике рассматриваем и покупаем такие элементы, можно спокойно определить, что если такой наш элемент имеет размеры, указанные здесь, это означает, что он ни в коем случае не будет отводить 20 кА, 8/20 мкс, о которых говорится в основном у хороших производителей.

— Если посмотрим на вольт-амперную характеристику, мы видим, что она обладает очень сильной нелинейностью и тут различаем как бы три области. Область тока утечки, где маленькие токи, если мы посмотрим – это меньше, чем миллиампер. Потом где-то одного миллиампера, где характерно номинальное напряжение, оно указывается в каталогах. Параметр срабатывает в элементах. Здесь видим такую полочку, которая находится в рабочем режиме до нескольких сот ампер. Область номинального ограничения напряжения для этого варистора. И потом область насыщения для этого случая, область, в которой ток начинает превышать номинальные параметры, которые могут привести к сгоранию элемента. Если посмотрим на сопротивление изоляции в этой области тока утечки. В этой области, где просто элемент ждет побольше напряжения. Это порядка 1 Г Ом, а когда уже проходим в высокопроводящее состояние, у нас порядка 0,01 Ом. То есть на много порядков меняется это сопротивление. Но и это означает, что уже в таких величинах слишком большая энергия будет накопляться в нашем варисторе и он может просто перегореть.

— Параметров много, я не буду над ними задерживаться, но проектировщик должен на них посмотреть.

— В практике, когда выбираем варистор хорошо рекомендоваться указанными здесь пунктами, когда мы используем защиту от перенапряжений. И если мы, например, зная значение номинальное, которое определяется для тока номинального 1 мА, так мы должны принимать, как минимум напряжение рабочее в 2 раза больше, чем рабочее напряжение защищенной цепи. То есть это номинальное напряжение должно быть в 2 раза больше – это означает, что при включении такого элемента в сеть электропитания через этот элемент будет протекать небольшой ток утечки. Это недостаток нашего элемента. Учтите, пожалуйста, что из-за этого варисторы нельзя включать перед счетчиком электроэнергии, потому что электрики не соглашаются на это, чтобы кто-то таким способом воровал им ток. И это имеет определенный смысл. В таком случае перед счетчиком можем устанавливать только элементы, которые идут в разрыв, то есть разрядники, которые такой утечкой не характеризуются. Следующий пункт – это необходимость определения ожидаемого значения максимального значения неопределенных состояний, то есть перенапряжений, которые могут появиться на выводах варистора. Так мы должны знать стойкость охраняемого прибора или изоляции, мы должны знать: устанавливаем этот элемент в зоне, в которой ожидается воздействие непосредственных токов молнии или просто токов индуцированных. Еще раз подчеркиваю, что варистор для ограничения токов молнии не используется, потому что он просто их не выдерживает. Мы должны определить величину энергии перенапряжений, отводимую варистором. Мы должны рассчитать максимальное значение тока неопределенного состояния, которое может протекать через объем варистора. Мы должны определить требования по отношению к мощности, рассеиваемой варистором, то есть она непосредственно связана с пиковым значением ударного тока, но и частотой повторения этих импульсов.

— Если посмотрим на конструкцию такого диода, я здесь указал пример элемента TRANSIL фирмы THOMSON-CSF. Мы видим, что элемент специально разработан для отвода большой импульсной энергии. И если так хорошо посмотрим на этот элемент, я использую стрелку, чтобы помочь увидеть вам здесь p-n переход, который имеет большую поверхность, большой объем по отношению к полупроводнику, используемому диоду для других случаев. Два радиатора из серебра большой емкости отводят большие энергии тепла, которые выделяются при протекании ударного тока. Дальше видим специально сделанные медные выводы специально, подключенные. Пропускаем через корпус, внутри которого находится азот. Азот тоже характеризуется хорошими тепловыми свойствами. Он хорошо отводит тепло, которое выделяется у нас в этом переходе. Если посмотрим на материал, который расположен между электродами. Это специальный материал, который защищает от пробоя поверхностного внутри через азот, увеличивает напряжение пробоя. И на практике все эти элементы создают для того, чтобы, как можно больше они отводили тепловую энергию.

— Недостатком этих элементов является несимметричная характеристика срабатывания. В связи с тем, мы должны использовать два элемента для защиты от перенапряжений, что дорожает схему, но выхода здесь нет. Ток утечки намного меньше, чем у варистора, но они тоже характеризуют наш элемент. Если посмотрим на такой параметр, который более нужен. Я вижу, не указал его. Это емкость тоже достаточно высокая.

УЗИП и его плавкая вставка Молниезащита объектов в районах вечной мерзлоты Молниезащита и заземление для базовых станций стандарта 5G Анализ нормативного документа ФЕДЕРАЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА В ОБЛАСТИ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ "ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ"