Які діоди зазвичай використовуються для захисту від перенапруги в розподільних мережах?

一, діод TVS: прецизійне захисне ядро ​​з реакцією рівня мілісекунд
1. Характеристики пристрою та принцип роботи
Діоди TVS (Transient Voltage Suppressor) розроблені на основі ефекту лавинного пробою, і їх основні переваги полягають у наносекундній швидкості відгуку (менше або дорівнює 1 × 10 ⁻¹ ² секунд) і точному регулюванні напруги фіксації. Коли перехідна напруга перевищує напругу пробою (VBR), пристрій швидко переходить із стану високого опору в стан низького опору та фіксує напругу в безпечному діапазоні (значення VC), відводячи великі струми. Типовий коефіцієнт затиску (VC/VBR) становить 1,2-1,4. Наприклад, трубка TVS серії P0640SC може витримувати пікові струми в тисячі ампер і низьку напругу до сотень вольт, що робить її придатною для захисту в розподільних мережах високої напруги 600/800 В.

2. Основні параметри для вибору
Зворотна напруга відключення (VRMM): вона повинна бути в 1,1-1,2 рази вищою за нормальну робочу напругу схеми. Наприклад, система 120 В вимагає використання пристроїв із VRMM, що перевищує або дорівнює 132 В.
Пікова імпульсна потужність (PPP): розраховується на основі енергії стрибків, наприклад, PPP більше або дорівнює E (енергії стрибків)/VC під формою хвилі 8/20 мкс.
Ємність з’єднання (CJ): для високочастотних сигнальних ліній слід вибирати пристрої з низькою ємністю (наприклад, 0,1-10 пФ), щоб уникнути ослаблення сигналу. Наприклад, інтерфейс USB 3.0 вимагає використання трубок TVS з CJ менше або дорівнює 0,3 пФ.
3. Типові сценарії застосування
Вхід живлення центру обробки даних: трубки TVS серії SMBJ використовуються для створення три{0}}рівневого захисту. Перший рівень використовує пристрої високої-потужності (наприклад, 1500 Вт) для поглинання великих стрибків енергії, а третій рівень використовує пристрої з низькою ємністю (наприклад, 500 Вт) для захисту чутливих мікросхем.
Сторона фотоелектричного інвертора постійного струму: паралельні трубки TVS з’єднані в систему постійного струму 1000 В для придушення перехідної перенапруги, спричиненої хмарним покривом або комутацією масиву.
2, Напівпровідникова газорозрядна трубка (TSS): захист магістралі для високої потужності струму
1. Характеристики пристрою та принцип роботи
TSS (тиристорні пристрої для придушення перенапруг) використовує чотиришарову структуру PNPN, яка поєднує характеристики перемикання тиристорів з односпрямованою провідністю діодів. Його основні переваги полягають у надзвичайно високій стійкості до стрибків напруги (до десятків кілоампер) і низьких характеристиках залишкової напруги (типове значення VC менше або дорівнює 2-кратному VBR). Наприклад, TSS серії P0640SC може витримувати стрибок напруги 20 кА та залишкову напругу нижче 800 В при формі сигналу 8/20 мкс, що робить його придатним для захисту магістральних ліній розподільної мережі високої{8}}напруги.

2. Основні параметри для вибору
Напруга пробою (VBO): вона має відповідати номінальній напрузі системи, наприклад, вибираючи пристрої з VBO=12-15кВ для системи 10 кВ.
Пропускна здатність по струму (Ipp): виходячи з рівня ризику блискавки, пристрої з Ipp, що перевищує або дорівнює 50 кА, слід вибирати для зон із сильними грозами.
Час відгуку: Типове значення Менше або дорівнює 100 нс, вимагає координації з трубкою TVS для досягнення ступеня захисту.
3. Типові сценарії застосування
Вхідний кінець підстанції: прийнято комбіновану схему захисту TSS і MOV, з’єднаних послідовно, з TSS як першим ступенем для поглинання високих-стрибків енергії та MOV як другим ступенем для обмеження залишкової напруги.
Лінія збору вітрової електростанції: паралельний TSS на кабельному терміналі 35 кВ для придушення перенапруги, викликаної роботою кабелю.
3, Варистор (MOV): економічний та ефективний універсальний захист
1. Характеристики пристрою та принцип роботи
MOV (Metal Oxide Varistor) використовує оксид цинку як основний матеріал і забезпечує функцію обмеження напруги за допомогою нелінійних вольт-амперних характеристик. Його основні переваги полягають у високій-ефективності та потужності струму (до кількох сотень кілоампер на мікросхему), але є ефект старіння (зниження продуктивності після тривалого-користування). Наприклад, 14D471K MOV може витримати стрибок напруги 40 кА при формі сигналу 8/20 мкс і підходить для захисту кінців у -розподільчих мережах низької напруги.

2. Основні параметри для вибору
Чутливість до напруги (V1mA): вона має бути вищою за максимальну безперервну робочу напругу ланцюга, наприклад, вибирайте пристрої з V1mA більше або дорівнює 320V для системи 220V.
Поточна потужність: Відповідно до рівня ризику блискавки захист класу C вимагає Iimp більше або дорівнює 65 кА (форма сигналу 10/350 мкс).
Струм витоку: Типове значення Менше або дорівнює 20 мкА, потрібне регулярне тестування, щоб запобігти старінню та виходу з ладу.
3. Типові сценарії застосування
Розподільна коробка для житлових будинків: застосовуючи MOV для створення три{0}}рівневого захисту, на першому рівні встановлюються пристрої з високою-енергією (наприклад, 20 кА) на кінці основної вхідної лінії, а на третьому рівні встановлюються пристрої з низькою-потужністю (наприклад, 2 кА) у ланцюзі розетки.
Шафа управління промисловим двигуном: паралельний MOV на вхідному кінці перетворювача частоти для придушення перехідної перенапруги, викликаної зупинкою запуску двигуна.
4, Стратегія побудови багаторівневої системи захисту-
1. Принцип ступінчастого захисту
Прийняття комбінованої схеми "грубий захист+точний захист":

Рівень 1 (грубий захист): установіть TSS або -MOV високої енергії на вході системи, щоб поглинати великі стрибки енергії (наприклад, удари блискавки).
Другий рівень (прецизійний захист): установіть трубки TVS на передній частині обладнання, щоб обмежити залишкову напругу до безпечного рівня (наприклад, нижче значення витримуваної напруги мікросхеми).
Третій рівень (локальний захист): підключіть мало{0}}потужні трубки TVS паралельно поруч із чутливими компонентами, щоб забезпечити остаточний захист.
2. Ключові моменти для узгодження параметрів
Координація енергії: переконайтеся, що зовнішні-пристрої поглинають енергію, що перевищує або дорівнює 80% від загальної енергії стрибків, щоб уникнути перевантаження внутрішніх-пристроїв.
Координація напруги: значення VC кожного рівня пристрою потрібно поступово зменшувати, щоб сформувати «градієнтний захист». Наприклад, VC першого рівня становить 1500 В, VC другого рівня — 800 В, а VC третього рівня — 400 В.
Координація часу: використовуйте різницю в часі відгуку пристрою (TSS ≈ 100 нс, TVS ≈ 1 нс), щоб досягти швидкого відгуку.