Kokia yra viršįtampių apsaugos paskirtis?
Vis dar prisimenu 9000 dolerių vertės PLC plokštės, degančios po vieno smūgio, kvapą – viena pigi detalė galėjo ją išgelbėti.
Viršįtampių apsaugos įtaisas surenka papildomą įtampą ir energiją, o tada juos įžemina, kad jūsų įrenginiai išliktų saugūs. Šiuos įrenginius gaminu kiekvieną dieną Venžou ir kiekvieną iš jų bandau pagal IEC 61643-11 standartą.
Jei žinote, kodėl atsiranda įtampos šuoliai ir kaip maža dėžutė juos sustabdo, galite pasirinkti tinkamą dalį ir nebemokėti už žalą, kurios niekada neplanavote.
Kodėl reikalinga apsauga nuo viršįtampių? Viršįtampių keliama rizika ir žala?
Kartą Milane stebėjau, kaip žaibas sustabdė visą eilę – tuo pačiu metu išsijungė pavaros, HMI ir net kavos aparatas.
Viršįtampius gali sukelti žaibas, elektros grandinės pertraukikliai arba dideli varikliai, ir jie sugadina diskus, plokštes ir duomenis. Vienas smūgis gali kainuoti daugiau nei metus viršįtampių apsaugų.
Iš kur kyla viršįtampiai
Įtampos viršįtampis yra trumpas, mikrosekundes trunkantis aukštos įtampos pliūpsnis. Žaibas yra didžiausias šaltinis, tačiau dauguma smūgių įvyksta gamyklos viduje. Kai sustoja 100 kW variklis, ritė stumia energiją atgal į liniją. Šis šuolis gali pasiekti 2 kV ir keliauti tuo pačiu kabeliu, kuris maitina jūsų PLC. Tokius įvykius aš tikrinu kiekvieną savaitę savo laboratorijoje. Įjungiame variklį, staigiai jį sustabdome ir stebime, kaip šokteli osciliatorius. Netoliese įvykęs smūgis tinkle prideda dar daugiau energijos. Abiejų šaltinių derinys yra tai, ką jūsų įrenginys mato audros dieną.
Ką viršįtampis daro jūsų įrangai
Šiuolaikiniai įrenginiai naudoja 600 V MOSFET tranzistorius, kurie miršta esant 900 V įtampai. 1,5 kV įtampos šuolis juos sunaikina vienu smūgiu. Po smūgio įrenginys sujungiamas trumpai, perdega saugiklis ir nutrūksta linija. Darbas ir toliau kainuoja 200 USD per valandą. Vienas klientas per vieną naktį prarado 38 700 USD. Viršįtampiai taip pat įkaitina variklių ir transformatorių izoliaciją. Pirmą dieną žaizdos galite ir nematyti, bet varis pajuoduoja ir detalė sugenda po šešių mėnesių. Dėl šios paslėptos žalos daugelis pirkėjų mano, kad „čia taip niekada nebūna“, kol negauna sąskaitos.
Tikrų išlaidų, kurias mačiau, lentelė
| Svetainė | Įvykio data | Žala | Prastovos valandos | Bendra kaina |
| Plastiko gamykla, Milanas | 2023-07 | 3 pavaros + 1 PLC | 14 | 38 700 USD |
| Stiklo linija, JK | 2023–11 | 2 servo pavaros | 6 | 18 500 USD |
| Saulės jėgainė, Ispanija | 2024-01 | 5 keitikliai | 2 | 12 000 USD |
| Mažos dirbtuvės, Vokietija | 2022-09 | 1 CNC lenta | 1 | 4 200 USD |
Lentelėje matyti, kad net trumpas sustojimas kainuoja daugiau nei visas SPD rinkinys.
Paslėpta rizika: duomenys ir saugumas
Viršįtampiai ištrina duomenis PLC ir išjungia saugos reles. Stiklo gamykla man pasakė, kad vienas viršįtampis iš naujo nustatė partijos skaitiklį, todėl krosnis supylė netinkamą mišinį. Stiklą teko iškasti rankomis. Tai pridėjo 20 valandų karštojo darbo ir 50 tūkst. dolerių nuostolį. Jei saugos sistema suveikia netinkamu laiku, darbuotojai gali būti sužeisti. Aš parduodu vario viršįtampių apsaugos nuo viršįtampių apsaugos nuo saulės priemones, bet aš geriau miegu, kai žinau, kad ir žmonės yra saugūs.
Kodėl draudimo nepakanka
Kai kurie pirkėjai pasitiki draudimu. Jis moka pinigus, bet nesugrąžina prarastų klientų. Kai praleidžiate pristatymo datas, jūsų pirkėjas susiranda kitą šaltinį. Vienas gedimas gali kainuoti penkerių metų sutartį. SPD kainuoja mažiau nei vieną valandą prastovos ir užtikrina, kad užsakymų knyga būtų pilna.
Kokia yra viršįtampių apsaugos paskirtis? — Pagrindinė funkcija ir veikimo principai?
Vis dar šypsausi, kai skydelyje pamatau žalią šviesos diodą – tai reiškia, kad maža dėžutė gavo smūgį, o diskas vis dar veikia.
Viršįtampių apsaugos įtaisas aptinka aukštą įtampą, surenka papildomą energiją ir per nanosekundes siunčia ją į žemę. Jis užspaudžia liniją, kad apkrova pasiektų saugų lygį, o aš Venžou kiekvieną partiją tikrinu iki 20 kA.
Kaip MOV atlieka savo darbą
Metalo oksido varistorius (MOV) yra keraminis diskas, veikiantis kaip jungiklis. Esant 230 V įtampai, jis yra atidarytas ir sunaudoja mažiau nei 0,3 mA. Kai linija šokteli virš 275 V, diskas užsidaro, o jo varža nukrenta iki mažiau nei vieno omo. Viršįtampio srovė teka per MOV, o ne per jūsų diską. Įtampa diske išlieka apie 700 V, gerokai mažesnė už 900 V pavojingą liniją. Viršįtampiui pasibaigus, MOV vėl atsidaro ir laukia kito smūgio. Mačiau, kaip vienas diskas atliko 23 pilnus smūgius, kol pavargo.
Kodėl įžeminimo laido ilgis viršija MOV dydį
Daugelis pirkėjų prašo „didesnės kA“, bet pamiršta kabelį. Trumpas 25 cm įžeminimo laidas suteikia 980 V pralaidumą. Pridėjus 55 cm, pralaidumas šokteli iki 1450 V. Pavarų dėžė sugenda, nors MOV yra tas pats. Aš apmokau montuotojus, kaip vieną kartą sulenkti laidą ir tiesiai pritvirtinti jį prie PE strypo. Toks nemokamas žingsnis geriau nei mokėti už 100 kA detalę.
Pralaidumo ir Žemės ilgio lentelė
| Žemės uodega | Induktyvumas | Pralaidumas esant 20 kA | 600 V pavaros rezultatas |
| 25 cm | 0,25 µH | 980 V | Saugus |
| 55 cm | 0,55 µH | 1,250 V | Rizika |
| 80 cm | 0,80 µH | 1,450 V | Miręs |
Dujų išlydžio vamzdžio atsarginė kopija
MOV susidėvi. Dujų išlydžio vamzdis (GDT) gali atlaikyti daugiau smūgių, bet yra lėtas. Abu jungiame lygiagrečiai. MOV įsijungia per 25 ns ir užfiksuoja pirmąjį šuolį. GDT įsijungia esant 600 V įtampai ir per kitas 100 µs teka didelę srovę. MOV ramybės būsenoje tarnauja ilgiau. Mes tai vadiname hibridiniu dizainu, ir dabar jis yra numatytasis Vokietijos saulės elektrinių ūkiuose, kurie nori 20 metų tarnavimo laiko.
Terminis atjungimas apsaugo nuo gaisrų
Kai MOV miršta, jis gali sukelti trumpąjį jungimą ir įkaisti. Mūsų įrenginyje esantis terminis jungiklis spragteli esant 120 °C temperatūrai ir atjungia detalę nuo linijos. Jungiklis pritvirtintas prie MOV disko, todėl jaučia tą pačią šilumą. Aš jį išbandau orkaitėje, kaitinant 1 °C per minutę. Jis turi atsidaryti, kol diskas nepradės rūkti. Ta vieno cento vertės detalė išsaugo skydelį ir mano vardą.
Nuotolinis signalas išmaniosioms svetainėms
Didelės gamyklos nori žinoti dabar, o ne kitą mėnesį. Pridedame mikrojungiklį, kuris suteikia sausą kontaktą. Kontaktas maitina 24 V PLC. Kai SPD sugenda, HMI parausta. Pirkėjas užsako atsarginę kasetę prieš kitą audrą. Aš ją išsiunčiau tą pačią dieną, ir prastovos laikas sutrumpėja nuo valandų iki minučių.
Kaip išsirinkti tinkamą viršįtampių apsaugą?
Kartą nusiunčiau 40 kA detalę vaikinui, kuriam reikėjo tik 10 kA – jis sumokėjo dvigubai ir vis tiek vadino tai pigiu draudimu.
Pasirinkite mažiausią praleidžiamą įtampą, kurią galite sau leisti, priderinkite viršįtampio srovę prie rizikos ir įsitikinkite, kad detalė atitinka jūsų skydą ir priežiūros stilių. Prie kiekvienos kainos pasiūlymo atsiunčiau vieno puslapio atmintinę.
1 veiksmas: raskite savo rizikos lygį
Pažvelkite į tiekimą. Oro linijos audrų zonose turi būti 1 tipo. Požeminiams kabeliams švariame biure reikia 2 tipo. Ilgiems kabeliams iki PLC reikia 3 tipo. Užduodu tris klausimus: (1) Ar pastatas jau buvo apgadintas? (2) Ar apkrova kritinė? (3) Ar kabelis ilgas? Vienas „taip“ ir pridedame bent 2 tipą.
2 veiksmas: pasirinkite tinkamą įtampos įvertinimą
230 V įtampai naudojame ne daugiau kaip 275 V nuolatinę įtampą. 480 V įtampai naudojame 550 V įtampą. Per žemos įtampos dalis anksčiau laiko susidėvės. Per aukštos įtampos dalis vėlai užsifiksuos ir leis pavarai gauti daugiau įtampos. Aš priderinu įtampą prie linijos plius 15 % rezervo. Tai užtikrina ilgą tarnavimo laiką ir mažą pralaidumą.
3 veiksmas: suderinkite viršįtampio srovę
IEC 62305 nurodo šiuos lygius: 25 kA, 40 kA, 60 kA. Miesto įstaiga per metus gauna 10–15 kA. Pakrantės elektrinė gauna 40 kA. Pramonei parduodu 40 kA kaip standartinį žaibolaidžio jungiklį. Jei objekte yra žaibolaidis, prie pagrindinės skydinės pridedame 25 kA 1 tipo žaibolaidžio, o prie padalinių skydinių – 40 kA 2 tipo. Kaina maža, o atsarginių dalių – daug.
Greitų pasirinkimų lentelė, kurią siunčiu Jeffui
| Svetainės tipas | Pagrindinė plokštė | Papildomas skydelis | Lizdas | Dalių numeriai |
| Miesto biuras | — | 20 kA 2 tipo | 10 kA 3 tipo | LKX-20, LKX-10 |
| Gamykla | 25 kA 1 tipo | 40 kA 2 tipo | 10 kA 3 tipo | LKX-25, LKX-40, LKX-10 |
| Saulės jėgainė | 25 kA 1 tipo | 40 kA 2 tipo nuolatinė srovė | — | LKX-40-DC |
| Duomenų salė | 25 kA 1 tipo | 40 kA 2 tipo | 20 kA 3 tipo | LKX-40, LKX-20 - RJ45 |
Patikrinkite formos koeficientą
Kai kurios plokštės yra sandarios. Siūlome 18 mm ir 36 mm pločio variantus. Jei bėgelis pilnas, SPD padalijame per du DIN bėgelius arba naudojame kištukinį pagrindą, kad naudotojas keistų tik kasetę. Paprašau plokštės nuotraukos ir raudonai pažymiu laisvus lizdus. Niekam nepatinka staigmenos montavimo dieną.
Pagalvokite apie pakeitimą
Žalias šviesos diodas tinka mažiems objektams. Dideliems objektams geriau naudoti nuotolinį kontaktą. Jei objektas veikia visą parą, pridedame tiesioginį laidų pynę, kad detalė būtų keičiama tiesiogiai. Tai kainuoja 3 USD papildomai, o prastovų laikas lygus nuliui. Džefas man sako, kad viena sutaupyta pamaina padengia visą SPD užsakymą.
Išvada
Viršįtampių apsauga eikvoja papildomą energiją ir palaiko jūsų linijos veikimą. Pasirinkite mažą pralaidumą, atitikite riziką ir gausite ramybę mažiau nei valandai prastovų.