Nagrinėjate viršįtampių apsaugų principus?
Vis dar užuodžiu apdegusio lako kvapą po pernai atlikto bandymo – vienas 6 kV smūgis ir manekeno plokštė per pusę sekundės pajuodo.
Viršįtampių apsaugos įtaisas veikia sugerdamas papildomą energiją ir ją nustumdamas į žemę, o tada įtampą sumažindamas žemiau lygio, kuris gali pakenkti jūsų įrenginiams. Šiuos įrenginius gaminu kiekvieną dieną Venžou ir bandau pagal IEC 61643-11 standartą.
Jei žinote, kaip atlikti šį triuką, galite pasirinkti tinkamą dalį ir nebemokėti už specifikacijas, kurių niekada nenaudojate. Skaitykite toliau, ir aš jums parodysiu, kaip veikia šis įrenginys.
Pagrindiniai tikslai: energijos perdavimas ir įtampos fiksavimas?
Kartą stebėjau, kaip 40 kA viršįtampis praleido pavaros signalą viena mikrosekunde, nes MOV spragtelėjo laiku – tas mažytis diskas išgelbėjo 12 000 dolerių vertės keitiklį.
Du pagrindiniai tikslai yra šie: (1) greitai perkelti viršįtampio energiją į žemę ir (2) palaikyti įtampą, pasiekiančią apkrovą, žemiau saugios ribos, nurodytos duomenų lape.
Kaip energija juda dėžutės viduje
Linijoje atsiranda viršįtampis. MOV varža per nanosekundes sumažėja nuo megaomų iki omų. Srovė teka lengviausiu keliu per įrenginį, o tada žaliai geltonu įžeminimo laidu. Kuo laidas karštesnis, tuo mažesnė jo varža, todėl naudojame 6 mm² varinį laidą ir laikome laidą trumpesnį nei 50 cm. Bet koks papildomas ilgis padidina induktyvumą 1 µH, o tai padidina pralaidumo įtampą 1 kV. Klientai pamiršta šią detalę ir kaltina detalę, kai plokštė vis tiek genda.
Užspaudimo įtampa ir pralaidumo įtampa
Žmonės painioja šiuos du skaičius. Užspaudimo įtampa yra tai, ką mato MOV. Praleidimo įtampa yra tai, ką mato apkrova nukritus kabeliui. Aš visada savo bandymų lape nurodau abu skaičius. Detalė, kuri užspaudžia esant 700 V įtampai, vis tiek gali praleisti 1200 V įtampą, pasiekiančią dažnio keitiklį, jei įžeminimo laido ilgis yra 80 cm. Nutraukus laido galą, skausmas išnyks.
Tikri duomenys iš mūsų laboratorijos
| Viršįtampio lygis | MOV dydis | Žemės švinas | Pralaidumas | Rezultatas |
| 20 kA 8/20 µs | 32 mm diskas | 25 cm | 980 V | PRALEISTA |
| 20 kA 8/20 µs | 32 mm diskas | 80 cm | 1,450 V | NESĖKMĖ |
| 40 kA 8/20 µs | 40 mm diskas | 25 cm | 1,050 V | PRALEISTA |
Lentelėje parodyta, kad kabelio ilgis yra didesnis nei MOV dydis. Kiekvienam pirkėjui sakau: pirmiausia išleiskite vieną papildomą dolerį trumpiems laidams, o tik tada penkis dolerius didesnei detalei.
Kodėl hibridiniuose projektuose pridedame dujų išlydžio vamzdelį
MOV susidėvi po didelių smūgių. GDT gali atlaikyti daugiau smūgių, bet yra lėtas. Mes juos jungiame lygiagrečiai. Pirmas įsijungia MOV ir pirmąsias 100 ns užsifiksuoja. Tada GDT įsijungia ir paima pagrindinę srovę. MOV ilsisi ir tarnauja ilgiau. Hibridinis dabar yra mūsų perkamiausias produktas Vokietijos saulės elektrinių parkams, nes aikštelės darbuotojai nori 20 metų, o ne penkerių.
Pagrindiniai komponentai ir hierarchiniai apsaugos mechanizmai?
Atidarau vieną iš mūsų 1+2 tipo įrenginių ir matau MOV, GDT, saugiklius ir mažytį termorelę, kuri, pavargusi, spragsi kaip virdulys.
Pagrindinės dalys yra šios: (A) varistoriai arba GDT, kurie eikvoja energiją, (B) terminiai skyrikliai, kurie sustabdo gaisrus, ir (C) atsarginiai saugikliai, kurie išjungia trumpuosius jungimus. Juos sudedame trimis sluoksniais, kad jie atitiktų gamyklos laidų sistemą.
Pirmas sluoksnis: 1 tipas prie aptarnavimo durų
Šioje dalyje matomas tiesioginis žaibas. Naudojame 25 kA 10/350 µs impulsinį vamzdelį ir 50 kA MOV bloką. Tikslas – sumažinti žaibo įtampą nuo 1000 kV iki mažiau nei 4 kV, prieš jam patenkant į skirstomąją skydą. Sumontuojame jį ant 35 mm DIN bėgelio ir sujungiame 16 mm² vario laidu su pagrindine įžeminimo strypu. Viena varžto skylė netinkamoje vietoje prideda 2 µH ir 2 kV. Du kartus patikrinu brėžinį; pirkėjas sutaupo sugedusį transformatorių.
Antras sluoksnis: 2 tipas subpanelėse
Šis sluoksnis sustabdo netoliese esančių smūgių ar didelio variklio perjungimo sukeltus viršįtampius. Mes pasirenkame 40 kA 8/20 µs MOV tranzistorius su šiluminiu atjungikliu. Detalė įjungiama, kad vartotojas galėtų ją pakeisti neišjungdamas maitinimo. Pridedame žalią šviesos diodą, kuris užgęsta, kai dalis neveikia. Milano aikštelės vadovas man pasakė, kad per dešimt minučių gali patikrinti 50 skydų tiesiog eidamas praėjimu ir skaičiuodamas žalius taškus.
Trečias sluoksnis: 3 tipas apkrovos metu
Pavaroms, programuojamiems valdikliams ir asmeniniams kompiuteriams reikalingas vietinis apsaugos įtaisas. Mes naudojame 10 kA 8/20 µs įrenginius, kurių pralaidumas yra mažesnis nei 900 V. Detalė telpa į sieninę dėžutę arba lizdų juostos viduje. Kabelis nuo 2 tipo iki apkrovos turi būti ne ilgesnis kaip 10 m. Jei atkarpa ilgesnė, pridedame dar vieną 3 tipo. Kartą sutaupiau 4000 USD vertės servo variklį, pridėdamas 9 USD vertės lizdinį SPD, nes skydas buvo už 30 m.
Kaip sluoksniai bendrauja tarpusavyje
Energija yra kaip vanduo. Jei pirmoji užtvanka pilna, antroji turi būti paruošta. Įtampos lygius nustatome žingsneliais: 1 tipo spaustukai – 1,8 kV, 2 tipo – 1,4 kV, 3 tipo – 0,9 kV. Apatinis sluoksnis niekada neprasideda anksčiau nei viršutinis sluoksnis, todėl kiekviena dalis dalijasi apkrova. Visą grandinę išbandome savo laboratorijoje su trimis nuosekliai sujungtais įrenginiais ir 100 kA smūgiu. Pralaidumas galiniame lizde yra 720 V, saugus bet kokiai 230 V pavarai.
Dalių sąrašas, kurį naudojame kiekvieną dieną
| Dalis | Vaidmuo | Specifikacija | Gyvavimo ciklai |
| 40 mm MOV | Spaustukas | 40 kA 8/20 µs | 20 didelių hitų |
| Terminis jungiklis | Priešgaisrinė apsauga | 120 °C | Vieno smūgio |
| 6 A gG saugiklis | Trumpas aiškus | 50 kA stabdymo srovė | Vieno smūgio |
| GDT vamzdelis | Atsarginė kopija | 600 V kibirkštis | 100 paspaudimų |
| Šviesos diodas + rezistorius | Būsena | 2 mA srovės nutekėjimas | 10 metų |
Bendradarbiavimas ir saugumo užtikrinimas?
Vis dar prisimenu dieną, kai perdegė šiluminis saugiklis ir raudona vėliavėlė liepė technikui pakeisti įrenginį – jokių dramų, jokių gaisrų, tik penkių minučių pertrauka.
SPD turi veikti su jungikliais, įžeminimu ir kabelių tiesimu. Mes įdiegiame šiluminius saugiklius, mikrojungiklius ir nuotolinius signalus, kad statybvietės komanda žinotų, kada detalė nusidėvi, ir kada perimama saugi atsarginė sistema.
Kodėl SPD reikia Breaker kaip draugo
MOV perdegęs gali sukelti trumpąjį jungimą. Atsarginis saugiklis turi pašalinti gedimą prieš skydui perdegant. Mes suderiname saugiklio kreivę su MOV trumpojo jungimo srove. 40 kA MOV perdega esant 1 kA trumpajam jungimui. Mes pasirenkame 6 A gG saugiklį, kuris perdega per 0,1 s esant 1 kA srovei. Saugiklis niekada neperdega esant įprastai viršįtampio srovei, nes ji trunka mikrosekundes. Matematika yra sudėtinga, bet ji veikia. Aš duodu pirkėjams saugiklių schemą, kad jų elektrikas nespėliotų.
Nuotolinis signalizavimas didelėms svetainėms
Vienas klientas eksploatuoja stiklo krosnis visą parą. Jis negali kiekvieną savaitę vaikščioti po gamyklą. SPD viduje įrengėme mikrojungiklį, kuris apsiverčia, kai atsidaro terminis diskas. Jungiklis maitina 24 V PLC įvestį. Raudona lemputė HMI rodo, kad „SPD neveikia“. Operatorius mums paskambina, mes išsiunčiame atsarginę kasetę, o jis ją pakeičia kitos pamainos metu. Per dvejus metus – nulis neplanuotų prastovų.
Koordinavimas su RCD ir lanko detektoriais
Kai kurie inžinieriai baiminasi, kad viršįtampio srovės nuotėkis suveiks su RCD. Mes palaikome nuotėkį mažesnį nei 0,3 mA esant 230 V įtampai. 30 mA RCD to niekada nepastebi. Jei objekte naudojami lanko detektoriai, priešais SPD pridedame EMI filtrą, kad aukšto dažnio fiksavimas neapgautų detektoriaus. Šį mišinį išbandėme „TÜV Rheinland“ ir jis sėkmingai išbandė.
Pagrindiniai veiklos rodikliai?
Kiekvienoje siuntoje seku tris rodiklius: pralaidumo įtampą, gedimų dažnį 1000 vnt. ir keitimo laiką objekte. Jei atsiranda nukrypimų, sustabdau liniją.
Svarbiausi KPI yra šie: (1) laboratorijoje išmatuotas įtampos apsaugos lygis (Up), (2) viršįtampių gyvavimo trukmės skaičius prieš susidėvėjimą ir (3) vidutinis pakeitimo laikas (MTTR) veikiančiose sistemose. Šiuos rodiklius registruoju kiekvienai mūsų parduodamai partijai.
Kodėl praleidimas yra karalius
200 V įtampos kritimas gali padvigubinti disko tarnavimo laiką. Kiekvieną MOV diską išbandome esant 100 % srovei ir registruojame įtampą. Diskai, kurių rodmuo yra aukštas, tiekiami į saulės energijos ūkio liniją, kur fiksavimas yra mažiau svarbus. Diskai, kurių rodmuo yra žemas, tiekiami į Vokietijos PLC liniją. Toks tipas padidina gamybą viena valanda, bet 40 % sumažina gedimus lauke. Aš moku už valandą, sutaupau naktinį budėjimą.
Gyvenimo trukmės testas, kurį atliekame
Kas penkias minutes tą pačią detalę apšaudėme 20 kA srove, kol suveikė termorelė. Rekordininkas atlaikė 27 smūgius. Kreivę publikuojame duomenų lape. Pirkėjai mato, kad detalė vis dar veikia po dešimties metų įprastų įtampos šuolių. Tas vienas grafikas sudaro daugiau sandorių nei mano geriausias kainos sumažinimas.
Išvada
Energijos perdavimas, fiksavimas, sluoksniai, atsarginės kopijos ir aiškūs KPI – štai visa istorija. Pasirinkite SPD, kurio pralaidumas ir grįžimo greitis yra maži, ir jūs perkate miegą.