Principio della protezione contro le sovratensioni degli alimentatori a commutazione
Il dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD), noto anche come Surge Protector, è un dispositivo di protezione non lineare utilizzato nei sistemi sotto tensione per limitare la sovratensione transitoria e guidare la corrente di scarica di sovratensione. Viene utilizzato per proteggere sistemi elettrici o elettronici con livelli di tenuta a bassa tensione da fulmini, impulsi elettromagnetici o danni da sovratensione operativa. Negli ultimi anni, i sistemi di informazione elettronica (come televisione, telefono, comunicazione, reti di computer, ecc.) si sono sviluppati rapidamente e un gran numero di dispositivi di informazione elettronica sono emersi e resi popolari. Questi tipi di sistemi e apparecchiature sono spesso costosi e importanti, con una bassa tensione operativa e sopportano livelli di tensione, che li rendono altamente suscettibili agli impulsi elettromagnetici dei fulmini. Pertanto, l'SPD dovrebbe essere utilizzato per la protezione da sovratensione.
Il principio di funzionamento dell'SPD
Il limitatore di sovratensione è adatto alla protezione dell'alimentazione a bassa tensione 220/380 V ed è un componente non lineare. Secondo gli standard IEC, il limitatore di sovratensione è un dispositivo utilizzato principalmente per sopprimere la sovratensione e la sovracorrente della linea di trasmissione. Il requisito fondamentale affinché un dispositivo di protezione da sovratensione svolga un ruolo protettivo è resistere alla corrente di fulmine prevista ed estinguere efficacemente la corrente continua a frequenza industriale generata dopo il flusso del fulmine attraverso la tensione di bloccaggio massima della sovratensione. Limita la sovratensione istantanea che entra nella linea elettrica o nella linea di trasmissione del segnale all'intervallo di tensione che l'apparecchiatura o il sistema può sopportare, oppure scarica una forte corrente di fulmine nel terreno per proteggere l'apparecchiatura o il sistema protetto dai danni causati dall'impatto.
I tipi e le strutture dei limitatori di sovratensione variano a seconda dei loro diversi usi, ma contengono almeno un elemento limitatore di tensione non lineare. I dispositivi di protezione da sovratensione comunemente utilizzati includono MOV (MetalOxideVaristors) e tubi a scarica di gas. Le sovratensioni elettriche contengono energia potente e non possono essere fermate. Per questo motivo, la strategia per proteggere le apparecchiature elettriche sensibili dai danni da sovratensione è quella di deviare la sovratensione dall'apparecchiatura e poi convogliarla nel terreno.
Il dispositivo di protezione da sovratensione MOV è costituito da tre parti: un materiale di ossido metallico al centro, collegato da due semiconduttori all'alimentazione e al filo di terra. Quando si verifica un picco, il MOV agisce immediatamente con un tempo di risposta di 1-3 nanosecondi. La "V" in MOV è un reostato. Al momento della risposta, la resistenza del MOV scende dal suo valore massimo quasi a zero ohm e la sovracorrente fluisce nel terreno attraverso il MOV. L'apparecchiatura elettrica protetta continua a funzionare alla normale tensione operativa. I suoi componenti semiconduttori hanno la proprietà di cambiare resistenza con variazioni di tensione. Quando la tensione scende al di sotto di un valore specifico, il movimento degli elettroni in un semiconduttore genera un'elevata resistenza. Al contrario, quando la tensione supera questo valore specifico, il movimento degli elettroni cambierà e la resistenza del semiconduttore diminuirà fino a quasi zero ohm. La tensione è normale e il dispositivo di protezione da sovratensione MOV è inattivo sul lato, senza influenzare la linea di alimentazione.
Indicatori dei vantaggi e degli svantaggi dei dispositivi di protezione contro le sovratensioni (MOV):
(1) Tensione di bloccaggio: rappresenta il valore di tensione che farà sì che il MOV si colleghi al filo di terra. Minore è la tensione di bloccaggio, migliori sono le prestazioni di protezione.
(2) Capacità di assorbimento/dissipazione di energia: questo valore nominale rappresenta la quantità di energia che il limitatore di sovratensione può assorbire prima di bruciarsi, in joule. Maggiore è il valore, migliore è la prestazione di protezione.
(3) Tempo di risposta: i dispositivi di protezione dalle sovratensioni non si disconnettono immediatamente e si verificherà un leggero ritardo nella risposta alle sovratensioni.
Un altro comune dispositivo di protezione dalle sovratensioni è un tubo a scarica di gas. Questi tubi a scarica di gas hanno la stessa funzione dei MOV, spostando la corrente in eccesso dal filo sotto tensione al filo di terra e ottenendo questa funzione utilizzando gas inerte come conduttore tra i due fili. Quando la tensione rientra in un intervallo specifico, la composizione del gas determina che si tratta di un cattivo conduttore. Se la tensione aumenta e supera questo intervallo, l'intensità della corrente sarà sufficiente a ionizzare il gas, rendendo il tubo a scarica di gas un ottimo conduttore. Condurrà la corrente al filo di terra finché la tensione non tornerà ai livelli normali, quindi diventerà un conduttore difettoso.
