При включении и выключении мощных нагрузок, а также во время грозы, в электрических сетях возникают импульсные помехи и перенапряжения. С грозой все более-менее ясно, а вот возникновение выбросов высокого напряжения при размыкании и замыкании мощных нагрузок обусловлено реактивными параметрами этих цепей, которые и приводят к возникновению вредного переходного (колебательного) процесса.
За последние 20 лет особенно бурное развитие получили слаботочные цифровые устройства, которые весьма чувствительны к любым импульсным помехам. Это же касается и полупроводниковых компонентов в целом: полевые транзисторы, например, боятся, даже очень коротких по времени, превышений предельно допустимых для них напряжений, а эти самые полевые транзисторы сейчас всюду используются в импульсных источниках питания.
При переключении автомата ввода резерва с разделенной нейтралью, нейтральный проводник оказывается «в воздухе», и здесь может возникнуть перенапряжение между нейтральным и земляным проводником. В этой ситуации необходимо также позаботиться о соответствующей защите.
Характеристиками импульсов перенапряжений служат: время нарастания импульса, время спада импульса, и амплитуда тока в импульсе. Например: импульс 10/350 мкс – в течение 10 микросекунд ток в импульсе нарастает от 10% до 90% своей амплитуды, а спад тока до 50% от максимума происходит за 350 микросекунд. 8/20 мкс – 8 микросекунд нарастание от 10% до 90%, а 20 микросекунд – спад до 50% от максимума.
В зависимости от мощности импульса гашения, устройства защиты (УЗИП) делятся на классы:
-
Класс 0 (A) – внешняя грозовая защита;
-
Класс I (B) – защита от перенапряжений с током импульса от 25 до 100 кА, и формой волны 10/350 мкс;
-
Класс II (C) - защита от перенапряжений с током импульса от 10 до 40 кА, и формой волны 8/20 мкс;
-
Класс III (D) - защита от перенапряжений с током импульса до 10 кА, и формой волны 8/20 мкс.
Устройства защиты класса B применяются в вводно-распределительных щитах зданий; класса С – в этажных щитах и в вводах оборудования электропитания; Защита класса D является защитой встраиваемой в оборудование.
Два главных типа защитных приборов – разрядники и варисторы.
Разрядник – электрический прибор открытого или закрытого типа, содержащий в самом простом случае два электрода. Если критическое напряжение превышается, между электродами разрядника происходит пробой, и таким образом напряжение ограничивается. Во время пробоя ток через разрядник достигает десятков и сотен Ампер, и если максимальная мощность разрядника не была превышена, он переходит в исходное (закрытое) состояние до следующего импульса перенапряжения.
Разрядник обладает следующими характеристиками:
-
Класс защиты;
-
Номинальное (длительное) рабочее напряжение;
-
Максимальное рабочее напряжение (длительное напряжение, при котором еще нет срабатывания);
-
Номинальный разрядный ток импульса;
-
Напряжение ограничения;
-
Время срабатывания разрядника;
-
Статическое напряжение пробоя;
Варистор – полупроводниковый защитный прибор, обладающий крутой симметричной вольт-амперной характеристикой. До достижения напряжением на его контактах критического значения, внутреннее сопротивление варистора может достигать сотен мегаом, однако при достижении напряжением критического значения, сопротивление варистора резко снижается, и он начинает проводить большой ток.
Подобно разряднику, варистор способен поглотить энергию импульса перенапряжения длительностью до нескольких сотен микросекунд, однако при длительном превышении критического напряжения, варистор попросту взрывается, перегорает с выделением значительного количества тепла.
Варистор обладает следующими характеристиками:
-
Класс защиты;
-
Номинальное (длительное) рабочее напряжение;
-
Максимальное рабочее напряжение (длительное напряжение, при котором не снижается сопротивление);
-
Номинальный разрядный ток импульса;
-
Максимальный разрядный ток импульса;
-
Напряжение ограничения;
-
Время срабатывания варистора;
-
Статическое напряжение пробоя (классификационное напряжение);
-
Допустимая погрешность.