조정된 전원 공급 장치의 서지 보호 원리
서지 보호기라고도 알려진 서지 보호 장치(SPD)는 라이브 시스템에서 일시적인 과전압을 제한하고 방전 서지 전류를 유도하는 데 사용되는 비선형 보호 장치이며 내전압 수준이 낮은 전기 제품 또는 전자 시스템을 보호하는 데 사용됩니다. 낙뢰 및 번개 전자기 펄스 또는 작동 과전압 손상으로부터 보호됩니다. 최근에는 전자정보시스템(텔레비전, 전화, 통신, 컴퓨터 네트워크 등)이 급속도로 발전하면서 수많은 전자정보기기가 등장하여 대중화되고 있다. 이러한 시스템과 장비는 가격이 비싸고 중요한 경우가 많으며, 작동 전압과 내전압 수준이 매우 낮기 때문에 낙뢰 전자기 펄스에 매우 취약합니다. 따라서 전압 보호를 위해서는 SPD가 필요합니다.
다양한 국가에서 따르는 표준이 다르기 때문에 제품 사양이 통일되지 않고 매개변수 식별도 자체적으로 강조되어 있어 다른 전기 제품 사양보다 훨씬 열등하여 설계 및 선택에 큰 불편을 초래합니다. 엔지니어링 디자인에 있어서 공통 브랜드는 원산지에 따라 국산제품, 유럽제품, 미국제품으로 나눌 수 있습니다. 국내 제품의 매개변수 설정은 혼란스럽고 사양이 다양하며 잔압이 높습니다. 표준화된 제품의 모델 설정 중 일부는 유럽 제품을 모방하고 일부는 국가 교정 매개변수를 따릅니다. 대부분의 제품에는 In과 Imax가 표시되어 있습니다. 국내 제품은 적용 장소에 대한 요구 사항이 상대적으로 낮고 건물 등급이 낮으며 장비 내전압 값이 크므로 일부 매개변수 요구 사항을 적절하게 완화할 수 있습니다.
유럽 제품은 일반적으로 최대 방전 전류를 표시하며 제품 모델도 이 매개변수에 따라 설정됩니다. 예를 들어, 유럽 유명 브랜드의 XXX65 및 XXX40에서 값 65와 40이 Imax입니다. 그러나 중국 표준에서는 공칭 방전 전류 In을 유형 선택에 사용해야 한다고 명시하고 있는데, 이는 현재 엔지니어링 설계에서 직면하게 되는 당혹스러운 상황입니다. 상품 정보를 확인해보니 XX65의 In 값은 20kA를 넘지 않고, XX40의 In 값은 15kA를 넘지 않습니다. GB50343의 권장 값에 따르면 이 두 제품은 장비 터미널의 3단계 보호에만 사용할 수 있지만 실제 설계에서는 1단계와 2단계에 설치되므로 선택 매개변수와 분명히 일치하지 않습니다. 국가 표준 및 잔류 전압이 높을수록 일반 모델은 일반적으로 1200V를 초과합니다. 배선 환경이 좋지 않으면 장비의 내전압 값을 초과하기 쉽습니다. 일반적으로 유럽제품은 Uc값이 작고, 선간전압이 기회주의적으로 표기되어 있어 모델 선정 시 오해를 받기 쉽습니다.
서지 보호기는 220/380V 저전압 전원 공급 장치 보호에 적합합니다. 비선형 구성요소입니다. IEC 표준에 따르면 서지 보호기는 주로 도선의 과전압 및 과전류를 억제하는 장치입니다. 서지 보호기는 보호 역할을 합니다. 기본 요건은 통과할 것으로 예상되는 낙뢰 전류를 견뎌야 하며, 서지의 최대 클램핑 전압을 통해 낙뢰 전류 통과 후 발생하는 상용주파 연속 흐름을 효과적으로 소멸하고 순간적인 낙뢰를 방지할 수 있다는 것이다. 전력선과 신호 전송선으로 급증합니다. 과전압은 장비나 시스템이 견딜 수 있는 전압 범위 내로 제한하거나 강한 낙뢰 전류를 대지로 누설하여 보호 대상 장비나 시스템을 충격으로 인한 손상으로부터 보호합니다.
서지 보호기의 유형과 구조는 목적에 따라 다르지만 적어도 하나의 비선형 전압 제한 요소가 포함됩니다. 일반적으로 사용되는 서지 보호기에는 MOV(금속 산화물 배리스터) 및 가스 방전관이 포함됩니다. 전력 서지는 많은 에너지를 포함하므로 멈출 수 없습니다. 이러한 이유로 전기 서지로 인한 손상으로부터 민감한 전기 장비를 보호하기 위한 전략은 서지를 장비에서 접지로 분류하는 것입니다.
서지 보호기 MOV는 세 부분으로 구성됩니다. 중간은 금속 산화물 소재이고 두 개의 반도체는 전원과 접지에 연결됩니다. 서지가 발생하면 MOV가 즉시 작동하며 응답 시간은 1~3나노초입니다. MOV의 "V"는 가변 저항입니다. 응답 순간 MOV의 저항은 최대값에서 거의 0Ω으로 떨어지며 과전류는 MOV를 통해 접지로 흐릅니다. 보호된 전기 장비는 정상 작동 전압에서 계속 작동합니다. 반도체 소자는 전압이 변함에 따라 저항이 변하는 특성을 가지고 있습니다. 전압이 특정 값보다 낮아지면 반도체 내 전자의 이동으로 인해 높은 저항이 발생합니다. 반대로, 전압이 특정 값을 초과하면 전자의 이동이 바뀌고 반도체의 저항은 0옴에 가깝게 감소합니다. 전압은 정상이며 서지 보호기 MOV는 유휴 상태이므로 전력선에 영향을 미치지 않습니다.
서지 보호기 MOV의 장단점 표시: (1) 클램핑 전압: MOV가 접지에 연결되도록 하는 전압 값을 나타냅니다. 클램핑 전압이 낮을수록 보호 성능이 향상됩니다. (2) 에너지 흡수/소산 용량: 이 공칭 값은 서지 보호기가 소진되기 전에 흡수할 수 있는 에너지의 양(줄)을 나타냅니다. 값이 높을수록 보호 성능이 향상됩니다. (3) 응답 시간: 서지 보호기는 즉시 분리되지 않으며 서지에 응답하는 데 약간의 지연이 있습니다.
또 다른 일반적인 서지 보호 장치는 가스 방전관입니다. 이러한 가스 방전관은 MOV와 동일한 기능을 수행합니다. 두 전선 사이의 도체로 불활성 가스를 사용하여 초과 전류를 라이브에서 접지로 이동합니다. 전압이 특정 범위에 있을 때 가스의 구성에 따라 불량한 전도체로 판단됩니다. 전압이 이 범위를 초과하면 전류가 가스를 이온화할 만큼 강해지기 때문에 가스 방전관이 매우 우수한 전도체가 됩니다. 전압이 정상 수준으로 돌아올 때까지 전류를 접지로 전도한 다음 다시 불량한 도체가 됩니다.
