Paidong Industrial Zone Qiligang, Stadt Yueqing, Provinz Zhejiang, China.
Überspannungsschutzgeräte sind Komponenten, die in Daten- und Stromversorgungssystemen zur Sicherung der Hardware verwendet werden. Sie sind in Stromkreisen mit geringer Leistung betroffen. Der Betrieb dieser Systeme dient jedoch dazu, eine Zerstörung oder Unterbrechung aufgrund transienter Überspannungen zu verhindern.
SPDs entfernen elektrische Überspannungen oder Impulse, indem sie als Pfad mit niedrigem Widerstand fungieren. So werden transiente Spannungen in Ströme umgewandelt und entlang der Erde umgeleitet. Dies geschieht, um den Angriff der Übertragungsleitung zu verringern. Dieses Gerät wird parallel zu den Stromversorgungskreisen der Lasten geschaltet, die es schützen soll. Dies ist die am weitesten verbreitete und effektivste Schutzmethode für unsymmetrische Spannungen.
Transiente Stoßspannungen werden durch den Schaltvorgang elektrischer Lasten in einem Gebäude sowie durch magnetische und induktive Kopplung verursacht, die durch die Bildung von Magnetfeldern verursacht wird, wenn große Ströme fließen. Auch statische Elektrizität und Gewitter können Überspannungen verursachen. Denn Blitze sind eine bedeutende Quelle elektromagnetischer Störungen in elektrischen Systemen.
Es gibt zwei Arten von Blitzeinschlägen:
1. Der Blitzpfad ist direkt mit den Übertragungsleitungen der Energiestruktur verbunden.
2. Elektromagnetische Energiepaarung in den Leitern des Stromnetzes, verursacht durch die Strahlungsenergie der Donnerentladung in der Nähe.
Das Funktionsprinzip von Überspannungsschutzgeräten (SPDs) konzentriert sich auf den Schutz elektrischer Systeme vor transienten Überspannungen, auch Überspannungen genannt. Das Hauptkonzept besteht darin, diese Spannungsspitzen durch Umleitung oder Begrenzung des Stoßstroms zu begrenzen. So funktioniert das:
Metalloxid-Varistor (MOV): Eine der häufigsten Komponenten in einem SPD ist der Metalloxid-Varistor. Ein Varistor ist ein elektronisches Bauteil mit einem Widerstand, der sich mit der angelegten Spannung ändert und eine nichtlineare, nicht ohmsche Strom-Spannungs-Kennlinie aufweist. Bei normaler Spannung weist der MOV einen sehr hohen Widerstand auf, der einen normalen Betrieb des elektrischen Systems ermöglicht. Während eines Überspannungsereignisses sinkt der Widerstand des MOV jedoch dramatisch und wird sehr niedrig. Diese Änderung ermöglicht es dem MOV, überschüssige Spannung zu „absorbieren“ und dann als „Shunt“ zu fungieren, indem er den überschüssigen Strom von der geschützten Last weg und sicher zur Erde umleitet.
Wie SPDs den Strom umleiten:
1.Wenn eine Spannungsspitze auftritt, reagiert das SPD schnell und schafft einen Pfad mit niedriger Impedanz (niedrigem Widerstand) zur Erde.
2. Dadurch wird der Impulsstrom von den kritischen Lasten weggeleitet.
3. Durch die Umleitung des Stroms reduziert das SPD auch die resultierende Spannung, der die angeschlossenen Geräte ausgesetzt sind, auf ein sichereres Niveau.
Weitere Komponenten von SPDs:
Abhängig vom spezifischen Design und den Schutzanforderungen können SPDs auch Gasentladungsröhren (GDTs), Silizium-Lawinendioden (SADs) oder Transient-Voltage-Suppressor-Dioden (TVS) verwenden.
Ergebnis der SPD-Aktion:
Auf diese Weise schützen SPDs empfindliche elektronische Geräte vor Spannungsspitzen, die durch Blitzeinschläge, Überspannungen und andere Arten elektrischer Störungen verursacht werden.
Ziel ist es, zu verhindern, dass diese Transienten Schäden oder Betriebsprobleme verursachen, die Lebensdauer der Geräte zu verlängern und ihre Funktionalität sicherzustellen.
Auswahl der SPD:
Die richtige Auswahl eines SPDs basiert auf mehreren Faktoren, einschließlich der Position innerhalb des elektrischen Systems, der Art der zu erwartenden Überspannungen und der Anfälligkeit der angeschlossenen Geräte.
Zu den Auswahlkriterien gehören unter anderem die maximale Dauerbetriebsspannung (MCOV), der Nennentladestrom (In) und der Spannungsschutzwert (VPR) des SPD.
1.SPD Typ 1
SPDs vom Typ 1 werden am Serviceeingang des elektrischen Systems eines Gebäudes installiert. Ihre Hauptfunktion besteht darin, große Überspannungen abzuschirmen, die typischerweise von externen Quellen wie direkten Blitzeinschlägen ausgehen. Sie stellen die erste Verteidigungslinie dar und können hochenergetische Stöße ableiten. Was die Installation betrifft, werden SPDs vom Typ 1 auf der Leitungsseite der Hauptanschlusstafel zwischen dem Strommast und der Stelle, an der die Stromversorgung in das Gebäude eintritt, montiert.
2.SPD Typ 2
Typ-2-SPDs werden im Hauptverteiler (oder in Unterverteilern) verwendet und sind für die Bewältigung von Überspannungen konzipiert, die aus dem Gebäudeinneren stammen und beispielsweise durch das Ein- und Ausschalten großer Geräte verursacht werden. Diese SPDs bieten Schutz für nachgeschaltete Schaltkreise und Geräte und sind besonders wichtig für den Schutz empfindlicher elektronischer Geräte. Sie verwalten die Überspannungen, die SPDs vom Typ 1 möglicherweise nicht vollständig ableiten, und erfassen kleinere, sich wiederholende Überspannungen, die andernfalls angeschlossene Geräte im Laufe der Zeit beeinträchtigen oder beschädigen könnten.
3.SPD Typ 3
SPDs vom Typ 3 werden am Einsatzort installiert – in der Nähe der Endgeräte, die sie schützen sollen, wie z. B. Computer, Fernseher oder andere elektronische Geräte. Sie werden im Allgemeinen in Verbindung mit Typ-2-SPDs für eine umfassendere Schutzstrategie verwendet. Sie sind darauf ausgelegt, die verbleibende Überspannungsenergie zu unterdrücken, nachdem SPDs vom Typ 2 funktioniert haben, und so Überspannungen zu bekämpfen, die in einzelne Geräteteile eindringen.
4.Kombinierte SPDs vom Typ 1+2
Einige SPDs kombinieren Funktionen von Typ-1- und Typ-2-Geräten. Diese Typ 1+2 SPDs können alle Elektroinstallationen durch Ableitung des Stroms vor Blitzeinschlägen schützen und eignen sich für Standorte mit hoher Blitzeinschlagsdichte.
1. Großer Schutzfluss: SPDs sind für die Bewältigung großer Stoßströme ausgelegt und leiten diese effizient um, um Schäden am elektrischen System und an angeschlossenen Geräten zu verhindern.
2. Extrem niedriger Restdruck:Die Restspannung bzw. Durchlassspannung nach Auslösen des SPD wird so gering wie möglich gehalten. Dabei handelt es sich um die Spannung, der Geräte während eines Überspannungsereignisses tatsächlich ausgesetzt sind. Für den Schutz ist es wichtig, sie niedrig zu halten.
3. Schnelle Reaktionszeit: SPDs bekämpfen Überspannungen schnell, oft innerhalb von Nanosekunden, was entscheidend ist, um Geräte vor dem schnellen Auftreten von Spannungsspitzen zu schützen.
4. Lichtbogenlöschtechnologie: Moderne SPDs nutzen fortschrittliche Lichtbogenlöschtechnologien, um Brandgefahren zu verhindern, die möglicherweise durch Überspannungsereignisse entstehen könnten.
5. Schutzschaltung für die Temperaturregelung: Ein integrierter Schaltkreis zur Temperaturüberwachung verhindert eine Überhitzung der SPD-Komponenten, sorgt für Stabilität und verhindert thermisches Durchgehen oder Schäden.
6. Eingebauter Wärmeschutz: SPDs verfügen oft über Thermosicherungen oder ähnliche Mechanismen, um das SPD im Falle einer Überhitzung vom Stromkreis zu trennen und so eine zusätzliche Sicherheitsebene zu bieten.
7. Maximale Dauerbetriebsspannung (MCOV): Die höchste Spannung, der ein SPD dauerhaft standhalten kann, ohne dass es zu Leistungseinbußen oder Ausfällen kommt, gibt an, dass das SPD in der Lage ist, normale Spannungsschwankungen zu bewältigen.
8. Spannungsschutzbewertung (VPR): Dieser Wert gibt die maximale Spannung an, die während eines Überspannungsereignisses an angeschlossene Geräte geliefert wird, nachdem das SPD funktioniert hat.
Der Bereich „Überspannungsschutzgeräte“ umfasst ein breites Spektrum an Typen und Anwendungen, die auf unterschiedliche Anforderungen von Haushalts- bis Industriemaßstäben zugeschnitten sind. Die Auswahl des richtigen SPD erfordert ein umfassendes Verständnis der zugrunde liegenden Technologie und ihrer Anwendungen sowie die Sicherstellung der Einhaltung von Industriestandards.
Diese Geräte sind hilfreich, um den Verlust oder die Verletzung empfindlicher Geräte zu verhindern, aber sie sind auch für die Sicherheit notwendig. Überspannungsschutz wird für alle Geschäfts-, Industrie- oder öffentlichen Gebäude benötigt, die mit Freileitungen ausgestattet sind, was darauf hindeutet, dass die überwiegende Mehrheit der Gebäude dies erzwingen würde. Außerdem möchten wir Überspannungsschutzvorrichtungen als ihr quadratisches Maß elektrische Probleme wie Blitzeinschläge, Stromausfälle, Netzstörungen.
Wenn es um die Sicherung eines Stromnetzes geht, gibt es keine einheitliche Strategie. Für jede Einrichtung ist eine detaillierte Untersuchung der Mechanismen zur „Ursache und Vorbeugung von Überspannungen“ und ein gründliches Verständnis dafür erforderlich, wie sich die Debatte „Steckdosenleisten vs. Überspannungsschutz“ auf die jeweilige Situation auswirkt.
Ausgestattet mit dem Wissen über verschiedene SPD-Typen, deren Anwendungen und sorgfältigen Wartungspraktiken kann man die Widerstandsfähigkeit seiner elektrischen Infrastruktur gegen unvorhersehbare und schädliche elektrische Überspannungen erheblich erhöhen.
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