Wie funktionieren Überspannungsschutzgeräte (SPDs)?

Stromstöße können elektrische Geräte zerstören und kostspielige Ausfallzeiten und Schäden verursachen. Ohne Schutz riskieren Unternehmen den Verlust wichtiger Systeme. Was ist die Lösung? Ein Überspannungsschutzgerät (SPD), das verhindert, dass elektrische Überspannungen Ihre Geräte beschädigen.

A Überspannungsschutzgerät (SPD) ist eine wichtige elektrische Schutzmaßnahme, die transiente Spannungen begrenzt und Stoßströme ableitet, um angeschlossene Systeme vor Schäden zu schützen.

Verstehen, wie SPDs Arbeit trägt zur Langlebigkeit und Zuverlässigkeit elektrischer Systeme bei. Sehen wir uns ihre Funktionen, Typen und wichtigsten Merkmale an.

Was sind EPPDs?

A Überspannungsschutzgerät (SPD) ist ein elektrisches Bauteil, das zum Schutz von Geräten dient, indem es transiente Überspannungen begrenzt und überschüssige Energie in die Erde oder zurück zur Quelle ableitet. Elektrische Überspannungen entstehen durch externe Ereignisse wie Blitzschlag oder interne Ursachen wie Schaltvorgänge in elektrischen Anlagen.

SPDs sind für industrielle, gewerbliche und private Anwendungen von entscheidender Bedeutung, da sie verhindern, dass Geräteausfall, kostspielige Reparaturen und Systemausfallzeiten. Ohne ein SPD, empfindliche Elektronik, PV-Systeme und Solarstromanlagen sind anfällig für Spannungsspitzen.

Wie funktioniert ein SPD?

SPDs funktionieren durch Überwachung des Spannungsniveaus und sofortiges Reagieren auf Überspannungen. Sie bestehen aus nichtlineare Komponenten die aufgrund von Spannungsschwankungen zwischen hoch- und niederohmigen Zuständen wechseln.

Normale Bedingungen: Die SPD bleibt in einer hochohmig Zustand, der einen normalen Stromfluss ohne Störungen ermöglicht.

Surge-Ereignis: Wenn eine Spannungsspitze auftritt, schaltet das SPD schnell auf einen niederohmig und leitet den überschüssigen Strom in die Erde oder zurück zur Quelle.

Prozess zurücksetzen: Nach der Ableitung des Stromstoßes wird das SPD automatisch kehrt in einen hochohmigen Zustand zurückund stellt sicher, dass der normale Betrieb wieder aufgenommen wird.

Diese Klemmmechanismus verhindert die Beschädigung empfindlicher Geräte, was SPDs zu einem unverzichtbaren Bestandteil der Elektrische Gleichstromsysteme, Photovoltaik (PV)-Installationen und Solarstromanlagen.

SPD-Kategorien oder -Typen

SPDs werden in zwei Haupttypen unterteilt: Spannungsbegrenzung und Spannungsumschaltung Komponenten. Die meisten modernen SPDs verwenden ein hybrid Ansatz, der beide Methoden kombiniert.

1. Komponenten zur Spannungsbegrenzung

Diese Bauteile stellen ihre Impedanz auf der Grundlage von Spannungspegeln ein, Spannstöße bevor sie gefährliche Werte erreichen können. Beispiele hierfür sind:

Metall-Oxid-Varistoren (MOVs) - Häufig in Solar-Überspannungsschutzgeräte und DC SPDs.

Dioden zur Unterdrückung transienter Spannungen (TVS) - Sie bieten schnelle Reaktionszeiten, sind aber in ihrer Kapazität zur Bewältigung von Überspannungen begrenzt.

2. Komponenten zum Schalten von Spannung

Diese Bauteile bleiben nicht leitend, bis eine bestimmte Spannungsschwelle überschritten wird. schnell einschalten und leiten die Überspannung zur Erde. Beispiele hierfür sind:

Gasentladungsröhren (GDTs) - Wird in Anwendungen mit hohem Überspannungsschutz verwendet.

Funkenlücken - Zuverlässig sein Gleichstromstoß und Blitzschutz.

Hybridkonstruktionen vereinen die Vorteile beider Komponententypen und bieten effizienter und zuverlässiger Überspannungsschutz.

Vergleich verschiedener SPDs?

Um verschiedene EPPDs zu bewerten, sollten Sie die folgenden Leistungsfaktoren berücksichtigen:

1. Reaktionszeit

Die Geschwindigkeit, mit der ein SPD auf einen Stromstoß reagiert, ist entscheidend.

TVS-Dioden haben die schnellsten Reaktionszeiten.

MOVs bieten ein gutes Gleichgewicht zwischen Geschwindigkeit und Haltbarkeit.

2. Folgestrom

Folgestrom tritt auf, wenn ein spannungsschaltender SPD nach einer Überspannung nicht in seinen hochohmigen Zustand zurückkehrt.

AC-Systeme dies aufgrund von Nulldurchgängen in der AC-Wellenform auf natürliche Weise handhaben.

DC-Systemewie z. B. Solarenergieanlagen, erfordern spezielle DC-Überspannungsschutzgeräte.

3. Durchlassspannung

Dies ist die Spannung, die bei einer Überspannung die angeschlossenen Geräte erreicht.

TVS-Dioden die niedrigste Durchlassspannung liefern.

MOVs einen moderaten Schutz bieten und gleichzeitig andere Leistungsfaktoren ausgleichen.

Jeder Typ hat seine Nachteile, so dass hybride EPPDs die bevorzugte Wahl für die meisten Anwendungen.

Wissenswertes über die Leistungsmerkmale von Überspannungsschutzgeräten

Bei der Auswahl eines SPD werden die Zuverlässigkeit und die Kompatibilität mit elektrischen Systemen anhand wichtiger Leistungsmerkmale sichergestellt:

• Maximale kontinuierliche Betriebsspannung (MCOV)

Die höchste Spannung, der das SPD bei normalem Betrieb standhalten kann.

Typischerweise 25% höher als die Nennspannung des Systems.

• Spannungsschutzgrad (VPR) oder Spannungsschutzniveau (Up)

Zeigt die Durchlassspannung während eines Stromstoßes.

Niedrigere Werte bedeuten einen besseren Schutz.

• Nennentladestrom (In) Ratin

Misst die Fähigkeit des SPD, wiederholten Überspannungsereignissen standzuhalten.

Höhere Werte bedeuten eine längere Lebensdauer.

• Anzeige Status

Optische oder Fernanzeigen zeigen den Betriebszustand des SPD an.

Kann mechanisch sein, LED-basiert, oder fernüberwacht.

• Stoßstrom-Kapazität

Repräsentiert die maximale Wellenenergie die das EPPD bewältigen kann.

Nicht genormt, daher variieren die Spezifikationen je nach Hersteller.

Eine ordnungsgemäß bewertete PV SPD oder solarer Überspannungsschutz gewährleistet langfristigen Schutz für Solarenergie und elektrische Systeme.