Selectarea descărcătoarelor de supratensiune pentru protecția la supratensiune

În timpul operațiunilor de comutare sau sub influența descărcărilor electrice, în echipamentele electrice și în liniile de transport pot apărea impulsuri de înaltă tensiune de câteva ori mai mari decât valoarea nominală. Deoarece izolația nu este proiectată să reziste la astfel de tensiuni, aceasta poate ceda și provoca un accident. Pentru a preveni acest lucru, se utilizează dispozitive electrice (descărcătoare) pentru a proteja împotriva impulsurilor de supratensiune.

Tabla de conținut:

Dispozitivul descărcător și principiul de funcționare

Orice descărcător are electrozi, distanța dintre care se numește spațiu de scânteie, și un dispozitiv de stingere a arcului. Un electrod este conectat la echipamentul care trebuie protejat, iar celălalt este pus la masă. În cazul în care tensiunea crește peste o valoare determinată de dimensiunea distanței dintre electrozi, aceasta este străpunsă, iar impulsul de supratensiune este disipat prin pământ.

Parametrul principal al limitatoarelor este rezistența electrică garantată la tensiunea nominală. Aceasta înseamnă că, în niciun caz, dispozitivul nu va fi declanșat într-o situație normală. În momentul trecerii impulsului, dispozitivul de stingere a arcului electric este pornit. Acesta trebuie să elimine rapid (într-o jumătate de perioadă) scurtcircuitul format de arc, astfel încât dispozitivele de protecție la suprasarcină să nu aibă timp să funcționeze.

Maeștrii pe toate mâinile vor fi interesați de articolul despre cum să faceți un regulator de tensiune simplu pentru 12 V.

Tipuri de descărcătoare

Catalogul dispozitivelor fabricate vă permite să faceți o alegere a descărcătoarelor care îndeplinesc cel mai complet cerințele și preferabile în preț.

Descărcătoarele de aer (tubulare) sunt realizate sub formă de tuburi din polimer, care atunci când sunt încălzite pot elibera o cantitate mare de gaz. La capetele tubului sunt fixați electrozi, distanța dintre aceștia determinând valoarea tensiunii de declanșare. În timpul unei defecțiuni, materialul tubului începe să elibereze gaz, care iese printr-o gaură din carcasă, creând o explozie care stinge arcul electric. Tensiunea de declanșare depășește 1 kV.

Varietățile de gaz sunt similare din punct de vedere structural cu modelele anterioare. Întreruperea se realizează într-un tub ceramic sigilat care conține gaz inert. Ionizarea gazului asigură o declanșare mai rapidă, iar presiunea acestuia asigură o stingere fiabilă a arcului electric. Pragul de declanșare poate varia de la 60 de volți la 5 kV. O lumină cu neon este adesea utilizată pentru a indica supratensiunea.

Dispozitivele cu valvă sunt formate din mai multe spărgătoare de scântei conectate în serie și o rezistență formată din discuri de wilite (rezistență de lucru). Acestea sunt conectate în serie între ele. Deoarece caracteristicile wilitei depind de umiditate, aceasta este plasată într-un înveliș închis ermetic.

În timpul defectării, sarcina rezistenței este de a reduce curentul de scurtcircuit la o valoare care să fie anulată cu succes de separatoarele de scântei. Deoarece valoarea rezistenței wilitei nu este liniară — este cu atât mai mică cu cât curentul este mai mare, aceasta face posibilă trecerea unui curent semnificativ cu o cădere de tensiune mică. Avantajele acestor dispozitive includ declanșarea fără zgomot și efecte luminoase. Wikipedia caracterizează aceste descărcătoare ca fiind învechite și nu mai sunt în producție.

Modificările Magnetoventile sunt asamblate dintr-un număr de unități echipate cu spărgătoare magnetice și un număr egal de discuri vilite. O singură unitate constă dintr-un număr de spărgătoare de scântei conectate în serie și un magnet permanent plasat într-o carcasă de porțelan. În momentul defectării, arcul rezultat sub influența câmpului magnetic format de magnetul inelar capătă rotație și, prin urmare, se stinge mai repede decât în cazul dispozitivelor cu supapă.

Dispozitivele cu scânteie lungă utilizează fenomenul de descărcare prin alunecare, care asigură că traseul impulsului pe partea exterioară a elementului de descărcare este considerabil mai lung. Lungimea elementului de descărcare este mult mai mare decât a izolatorului de linie, dar rezistența sa electrică este mai mică, astfel încât posibilitatea formării unui arc electric este zero. Acest tip este utilizat pe liniile electrice trifazate. Ele pot funcționa la temperaturi de la — 60° C la + 50° C timp de 30 de ani.

Descărcătoarele de supratensiuni neliniare nu au scântei. În schimb, sunt utilizate varistoare cu oxid de zinc conectate în serie. Rezistența acestora este cu atât mai mică cu cât curentul este mai mare, astfel încât impulsul de supratensiune este disipat foarte rapid, cu o resetare instantanee. Pentru curenți mari, mai multe limitatoare de aceeași marcă pot fi instalate în paralel. Descărcătorul este instalat pentru întreaga durată de viață a obiectului protejat.

Selectarea descărcătoarelor

În primul rând, este necesar să se determine clasa dispozitivului:

1. Clasa A — acestea sunt dispozitive pentru protecția împotriva unei lovituri directe de trăsnet în rețeaua electrică sau într-un obiect situat în apropierea liniei electrice. Acestea sunt instalate în exterior, de obicei în locurile în care cablul este conectat la linia aeriană. Dacă există un paratrăsnet, acesta este obligatoriu. Fac față în mod fiabil impulsurilor de 6 kV.
2. Clasa B — aceste dispozitive sunt instalate la intrările în clădiri, cu condiția să existe deja o protecție externă. Ele sunt cel mai adesea utilizate ca primă linie de apărare pentru casele particulare. Pragul de declanșare este de 4 kV.
3. Clasa C — protecție împotriva supratensiunilor reziduale de până la 2,5 kV. De regulă, dispozitivele din această clasă sunt amplasate în tablourile de distribuție, dar este preferabil să fie instalate în apropierea aparatului electric protejat, la o distanță de cel mult 5 metri. Deoarece curentul din firul de împământare al paratrăsnetului creează un impuls de supratensiune în firele cablurilor electrice, limitatorul trebuie amplasat la distanța minimă posibilă.
4. Clasa D — descărcătoare pentru echipamente sensibile la impulsuri de supratensiune. Conectarea lor este de dorit dacă distanța de la dispozitivul C la echipament este mai mare de 15 metri. Instalarea lor este permisă dacă există deja un nivel mai ridicat de protecție, în caz contrar acestea vor ceda la primul impuls de peste 1,5 kV.

Schemele de protecție selectivă sunt create în conformitate cu clasamentul de mai sus. Cea mai populară este schema B — C, care protejează în mod fiabil împotriva supratensiunilor de 1,5 — 2,5 kV. Pentru a proteja echipamentele electronice scumpe, se construiește protecția de la A la D inclusiv.

Selectarea în funcție de parametri

Pentru a selecta un anumit dispozitiv de protecție care funcționează pe descărcătoare sau varistoare, trebuie folosiți următorii parametri:

• Tensiunea maximă admisă de funcționare la care dispozitivul rămâne în starea sa inițială;
• valoarea tensiunii nominale indică supratensiunea la care limitatorul va fi blocat timp de 10 secunde la momentul pornirii echipamentului;
• curentul nominal de descărcare, a cărui valoare determină clasa dispozitivului;
• capacitatea de transport a curentului arată câtă supratensiune poate fi descărcată fără a deteriora dispozitivul;
• rezistența la creșterea lentă a tensiunii arată că dispozitivul poate trece curenți anormali fără consecințe critice;
• curentul maxim admisibil purtat de dispozitiv;
• rezistența la scurtcircuite care pot dezactiva limitatorul, dar nu provoacă explozia carcasei.

Alte valori specificate în fișa tehnică sunt necesare pentru testarea și reglarea sistemelor de protecție la instalațiile industriale. Deoarece crearea sistemului de protecție la supratensiune este o afacere responsabilă, dacă nu există experiență, este mai bine să încredințați instalarea descărcătoarelor și a legării la pământ specialiștilor.