Princip zaštite od prenapona za sklopne izvore napajanja
Prenaponske zaštite prikladne su za zaštitu niskonaponskih izvora napajanja 220/380 V i nelinearne su komponente. Prema IEC standardima, prenaponski zaštitnici su uređaji koji uglavnom potiskuju prenapon i prekomjernu struju u prijenosnim vodovima. Prenaponski štitnici imaju zaštitnu ulogu, a osnovni zahtjev je da moraju izdržati očekivanu struju munje koja prolazi i učinkovito gasiti kontinuiranu struju električne frekvencije koja se stvara nakon što munja prođe kroz maksimalni naponski stezaljke prenapona, ograničiti trenutni prenapon koji ulazi električni vod i vod za prijenos signala unutar raspona napona koji oprema ili sustav može izdržati ili ispuštati jaku struju munje u zemlju, štiteći zaštićenu opremu ili sustav od oštećenja uzrokovanih udarcem.
Tip i struktura prenaponskih zaštitnika razlikuju se ovisno o njihovoj namjeni, ali mora biti uključen barem jedan nelinearni element za ograničavanje napona. Uobičajeni zaštitnici od prenapona uključuju MOV (Metal Oxide Varistor) i cijevi s plinskim pražnjenjem. Prenapon sadrži snažnu energiju i ne može se spriječiti. Iz tog razloga, strategija za zaštitu osjetljive električne opreme od oštećenja od prenapona je preusmjeravanje prenapona od opreme i njegov protok u zemlju.
Zaštita od prenapona MOV sastoji se od tri dijela: metalni oksidni materijal u sredini, koji je povezan s napajanjem i žicom za uzemljenje pomoću dva poluvodiča. Kada dođe do prenapona, MOV se odmah aktivira s vremenom odziva od 1-3 nanosekundi. "V" u MOV je promjenjivi otpornik. U trenutku odziva, otpor MOV-a pada sa svoje maksimalne vrijednosti na gotovo nula ohma, a prekomjerna struja teče u zemlju kroz MOV. Zaštićena električna oprema nastavlja raditi pri normalnom radnom naponu. Njegove poluvodičke komponente imaju svojstvo mijenjanja otpora s promjenom napona. Kada je napon ispod određene vrijednosti, kretanje elektrona u poluvodiču stvara veliki otpor. Naprotiv, kada napon prijeđe ovu određenu vrijednost, kretanje elektrona će se promijeniti, a otpor poluvodiča će se smanjiti za gotovo nula ohma. Napon je normalan, a prenaponska zaštita MOV miruje sa strane, što ne utječe na strujni vod.
Pokazatelji prednosti i nedostataka najskupljeg prenaponskog zaštitnika MOV: (1) Napon stezanja: predstavlja vrijednost napona koji će uzrokovati spajanje MOV-a na žicu za uzemljenje. Što je niži napon stezanja, to je bolja zaštita. (2) Kapacitet apsorpcije/disipacije energije: Ova nominalna vrijednost predstavlja koliko energije prenaponski zaštitnik može apsorbirati prije nego što pregori, u džulima. Što je njegova vrijednost veća, to je učinak zaštite bolji. (3) Vrijeme odziva: Zaštita od prenapona neće se odmah isključiti i doći će do malog kašnjenja u njihovom odgovoru na prenapone.
Drugi uobičajeni uređaj za zaštitu od prenapona je cijev za pražnjenje plina. Ove cijevi s plinskim pražnjenjem imaju istu funkciju kao i MOV-ovi, budući da premještaju višak struje s žice pod naponom na žicu za uzemljenje koristeći inertni plin kao vodič između dvije žice. Kada je napon unutar određenog raspona, sastav plina određuje da je on loš vodič. Ako napon skoči i prijeđe ovaj raspon, jakost struje će biti dovoljna da ionizira plin, čineći cijev s izbojem plina vrlo dobrim vodičem. Provodit će struju prema zemlji dok se napon ne vrati na normalne razine, a zatim ponovno postati loš vodič.
