Principe de la protection contre les surtensions pour les alimentations à découpage
Le dispositif de protection contre les surtensions (SPD), également connu sous le nom de parasurtenseur, est un dispositif de protection non linéaire utilisé pour limiter les surtensions transitoires et guider le courant de décharge de décharge dans les systèmes sous tension, et est utilisé pour protéger les appareils électriques avec de faibles niveaux de tension de tenue ou les systèmes électroniques sont protégé contre les coups de foudre et les impulsions électromagnétiques de la foudre ou les dommages dus aux surtensions de fonctionnement. Ces dernières années, les systèmes d'information électroniques (tels que la télévision, le téléphone, la communication, le réseau informatique, etc.) se sont développés rapidement, et un grand nombre de dispositifs d'information électroniques ont vu le jour et sont devenus populaires. De tels systèmes et équipements sont souvent coûteux et importants, et leur tension de fonctionnement et leur niveau de tension de tenue sont très faibles, ils sont donc extrêmement vulnérables aux impulsions électromagnétiques de la foudre. Par conséquent, le SPD est requis pour la protection de tension.
En raison des différentes normes suivies par les différents pays, les spécifications du produit ne sont pas unifiées, et l'identification des paramètres a également son propre accent, qui est bien inférieur aux autres spécifications de produits électriques, ce qui apporte de grands inconvénients à la conception et à la sélection. Dans la conception technique, les marques communes peuvent être divisées en produits nationaux, produits européens et produits américains selon le lieu d'origine. Les paramétrages des produits domestiques sont chaotiques, avec des spécifications diverses et une pression résiduelle élevée. Certains des paramètres du modèle de produits standardisés imitent les produits européens, et certains suivent les paramètres d'étalonnage nationaux. La plupart des produits sont marqués In et Imax. Étant donné que les produits nationaux ont des exigences relativement faibles pour les sites d'application, des qualités de construction faibles et des valeurs de tension de tenue des équipements importants, certaines exigences de paramètres peuvent être assouplies de manière appropriée.
Les produits européens marquent généralement le courant de décharge maximal et le modèle de produit est également défini en fonction de ce paramètre. Par exemple, XXX65 et XXX40 d'une célèbre marque européenne, les valeurs 65 et 40 sont Imax. Cependant, la norme chinoise stipule clairement que le courant de décharge nominal In doit être utilisé pour la sélection du type, ce qui est une situation embarrassante rencontrée dans la conception technique à l'heure actuelle. Après avoir vérifié les informations sur le produit, la valeur In de XX65 ne dépasse pas 20 kA et la valeur In de XX40 ne dépasse pas 15 kA. Selon la valeur recommandée de GB50343, ces deux produits ne peuvent être utilisés que pour la protection de troisième niveau du terminal de l'équipement, mais dans la conception actuelle, ils sont installés aux premier et deuxième niveaux, ce qui est évidemment incompatible avec les paramètres de sélection de la norme nationale et la tension résiduelle Les modèles ordinaires plus élevés dépassent généralement 1200 V, une fois que l'environnement de câblage n'est pas bon, il est facile de dépasser la valeur de tension de tenue de l'équipement. Généralement, la valeur Uc des produits européens est faible et la tension de ligne est marquée de manière opportuniste, il est donc facile de se tromper lors de la sélection d'un modèle.
Comment fonctionnent les SPD
Le parasurtenseur convient à la protection de l'alimentation basse tension 220/380V. C'est une composante non linéaire. Selon la norme CEI, le parasurtenseur est un dispositif qui supprime principalement les surtensions et les surintensités de la ligne conduite. Le parasurtenseur joue un rôle de protection. L'exigence de base est qu'il doit résister au courant de foudre qui devrait traverser, et à travers la tension de serrage maximale de la surtension, il peut éteindre efficacement le flux continu à fréquence industrielle généré après le passage du courant de foudre, et empêcher l'instantané surtension dans la ligne électrique et la ligne de transmission du signal. La surtension est limitée dans la plage de tension que l'équipement ou le système peut supporter, ou le fort courant de foudre fuit vers le sol pour protéger l'équipement ou le système protégé contre les dommages dus à l'impact.
Le type et la structure des protecteurs de surtension varient selon les différents objectifs, mais au moins un élément de limitation de tension non linéaire est inclus. Les protecteurs de surtension couramment utilisés comprennent les MOV (Metal Oxide Varistor) et les tubes à décharge de gaz. Les surtensions contiennent beaucoup d'énergie et ne peuvent pas être arrêtées. Pour cette raison, la stratégie de protection des équipements électriques sensibles contre les dommages causés par les surtensions consiste à dériver la surtension loin de l'équipement et dans le sol.
Le parasurtenseur MOV se compose de trois parties : le milieu est un matériau à base d'oxyde métallique et deux semi-conducteurs sont connectés à l'alimentation et à la terre. Lorsqu'une surtension se produit, le MOV agit immédiatement et le temps de réponse est de 1 à 3 nanosecondes. Le "V" dans le MOV est un rhéostat. Au moment de la réponse, la résistance du MOV passe de la valeur maximale à presque zéro ohm et la surintensité s'écoule dans le sol via le MOV. L'équipement électrique protégé continue de fonctionner sous la tension de fonctionnement normale. Ses éléments semi-conducteurs ont la propriété de changer de résistance lorsque la tension change. Lorsque la tension est inférieure à une certaine valeur, le mouvement des électrons dans le semi-conducteur crée une résistance élevée. Inversement, lorsque la tension dépasse cette valeur spécifique, le mouvement des électrons change et la résistance du semi-conducteur diminue près de zéro ohms. La tension est normale et le parasurtenseur MOV est inactif, ce qui n'affecte pas la ligne électrique.
Indicateurs des avantages et des inconvénients du parasurtenseur MOV : (1) Tension de serrage : indique la valeur de tension qui entraînera la connexion du MOV à la terre. Plus la tension de serrage est faible, meilleures sont les performances de protection. (2) Capacité d'absorption/dissipation d'énergie : Cette valeur nominale indique la quantité d'énergie que le parafoudre peut absorber avant de s'éteindre, en joules. Plus la valeur est élevée, meilleures sont les performances de protection. (3) Temps de réponse : les parasurtenseurs ne se déconnectent pas immédiatement, ils ont un léger retard pour répondre à la surtension.
Un autre dispositif de protection contre les surtensions courant est un tube à décharge gazeuse. Ces tubes à décharge gazeuse font la même chose que les MOV, ils déplacent le courant excédentaire de la phase à la terre en utilisant un gaz inerte comme conducteur entre les deux fils. Lorsque la tension se situe dans une certaine plage, la composition du gaz détermine qu'il s'agit d'un mauvais conducteur. Si la tension dépasse cette plage, le courant sera suffisamment fort pour ioniser le gaz, faisant du tube à décharge gazeuse un très bon conducteur. Il conduit le courant à la terre jusqu'à ce que la tension revienne à des niveaux normaux, puis redevient un mauvais conducteur.
(1) SPD de ligne électrique
Étant donné que l'énergie des coups de foudre est très grande, il est nécessaire de libérer l'énergie des coups de foudre au sol étape par étape grâce à la méthode de décharge hiérarchique. Dans la zone de non protection contre la foudre directe (LPZ0A) ou à la jonction de la zone de protection contre la foudre directe (LPZ0B) et de la première zone de protection (LPZ1), installez un parafoudre ou un parasurtenseur limiteur de tension qui a réussi le test de classification de classe I en tant que premier Le premier niveau de protection consiste à décharger le courant de foudre direct, ou lorsque la ligne de transport d'énergie est directement frappée par la foudre, elle déchargera l'énorme énergie conduite. Installez un parasurtenseur limiteur de tension à la jonction de chaque division (y compris la zone LPZ1) après la première zone de protection, en tant que deuxième, troisième ou niveau de protection supérieur. Le protecteur de deuxième niveau est un dispositif de protection contre la tension résiduelle du protecteur de niveau précédent et le coup de foudre induit dans la zone. Lorsqu'une grande absorption d'énergie par la foudre se produit au niveau frontal, il reste une partie assez importante pour l'équipement ou le protecteur de troisième niveau. L'énergie sera transmise et devra être davantage absorbée par le protecteur de second niveau. Dans le même temps, la ligne de transmission traversant le dispositif de protection contre la foudre de premier niveau induira également un rayonnement d'impulsion électromagnétique de foudre. Lorsque la ligne est suffisamment longue, l'énergie de la foudre induite devient suffisamment importante, nécessitant un protecteur de deuxième niveau pour décharger davantage l'énergie de la foudre. Le parafoudre de troisième niveau protège l'énergie résiduelle de la foudre traversant le parafoudre de deuxième niveau. Selon le niveau de tension de tenue de l'équipement protégé, si la protection contre la foudre à deux niveaux peut limiter la tension inférieure au niveau de tension de tenue de l'équipement, seuls deux niveaux de protection sont requis ; si le niveau de tension de tenue de l'équipement est faible, quatre niveaux ou même plusieurs niveaux de protection.
Ligne de signal SPD
Avec la généralisation des systèmes d'information, du fait du grand nombre de lignes du réseau et du faible niveau de tension de tenue des équipements électroniques, les coups de foudre sont de plus en plus nocifs pour les systèmes d'information. Les dommages de la foudre au système d'information sont principalement causés par l'impulsion électromagnétique de la foudre, y compris l'onde de surtension de foudre conduite le long de la ligne, la contre-attaque à haut potentiel générée par le courant de foudre sur le fil de terre, l'induction électrostatique et l'induction électromagnétique de la foudre Champ électromagnétique. Les mesures de protection pour les impulsions électromagnétiques comprennent l'interception, le shunt, la liaison équipotentielle, le blindage, la mise à la terre et un câblage raisonnable. L'installation de SPD sur la ligne de signal est une mesure importante pour le système d'information afin d'éviter les impulsions électromagnétiques. Il peut jouer à la fois le rôle d'interception, d'aiguillage et d'équipotentialité. La ligne de signal SPD doit être connectée au port de signal de l'équipement protégé. Sa borne de sortie est connectée au port de l'équipement protégé, qui peut être divisé en connexion série et connexion parallèle, et est généralement installé en série sur la ligne de signal. Par conséquent, lors de la sélection d'un signal SPD, un SPD avec une plus petite perte d'insertion doit être sélectionné.
