電力サージ保護の原理
サージ保護装置 (SPD) はサージプロテクタとも呼ばれ、過渡過電圧を制限し、通電中のシステムで放電サージ電流を誘導するために使用される非線形保護装置であり、耐電圧レベルが低い電気機器や電子システムを保護するために使用されます。落雷や雷の電磁パルス、または動作時の過電圧による損傷から保護されます。 近年、電子情報システム（テレビ、電話、通信、コンピュータネットワーク等）が急速に発展し、数多くの電子情報機器が登場し普及している。 このようなシステムや機器は高価で重要なものが多く、動作電圧や耐電圧レベルが非常に低いため、雷の電磁パルスに対して非常に脆弱です。 したがって、電圧保護のために SPD が必要です。
2SPDの概要
2.1 SPDの動作原理
サージプロテクターは220/380Vの低電圧電源保護に適しています。 それは非線形成分です。 IEC規格によれば、サージプロテクターは主に導線の過電圧や過電流を抑制する装置です。 サージプロテクターは保護の役割を果たします。 基本的な要件は、通過が予想される雷電流に耐える必要があり、サージの最大クランプ電圧を通じて、雷電流通過後に発生する電源周波数の連続電流を効果的に消し、瞬間的な電流の発生を防ぐことができます。電力線や信号伝送線に突入するおそれがあります。 過電圧は機器やシステムが耐えられる電圧範囲内に制限されるか、強力な雷電流が地面に漏洩して保護された機器やシステムを衝撃による損傷から保護します。
サージプロテクターの種類と構造は目的に応じて異なりますが、少なくとも 1 つの非線形電圧制限素子が含まれています。 一般的に使用されるサージ保護装置には、MOV (金属酸化物バリスタ) やガス放電管などがあります。 電力サージには多量のエネルギーが含まれているため、止めることはできません。 このため、敏感な電気機器を電気サージによる損傷から保護する戦略は、サージを機器から遠ざけて地面に分流することです。
サージ保護装置 MOV は 3 つの部分で構成されています。中央は金属酸化物材料で、2 つの半導体が電源とグランドに接続されています。 サージが発生すると MOV が即座に動作し、応答時間は 1 ～ 3 ナノ秒です。 MOV の「V」は加減抵抗器です。 応答の瞬間、MOV の抵抗は最大値からほぼゼロオームまで低下し、過電流が MOV を通ってグランドに流れ込みます。 保護された電気機器は、通常の動作電圧で動作し続けます。 その半導体素子は、電圧が変化すると抵抗が変化する特性を持っています。 電圧が特定の値を下回ると、半導体内の電子の移動によって高い抵抗が発生します。 逆に、電圧がその特定の値を超えると、電子の動きが変化し、半導体の抵抗がゼロオーム近くまで減少します。 電圧は正常で、サージ保護装置 MOV はアイドル状態であるため、電力線には影響しません。
サージプロテクター MOV の長所と短所の指標: (1) クランプ電圧: MOV がグランドに接続される電圧値を示します。 クランプ電圧が低いほど、保護性能は向上します。 (2) エネルギー吸収/消散容量: この公称値は、サージ プロテクターが焼き切れる前にどれだけのエネルギーを吸収できるかをジュール単位で示します。 値が大きいほど保護性能が高くなります。 (3) 応答時間: サージ保護装置はすぐに切断されず、サージへの応答にわずかな遅れが生じます。
もう 1 つの一般的なサージ保護デバイスは、ガス放電管です。 これらのガス放電管は MOV と同じことを行い、2 本のワイヤ間の導体として不活性ガスを使用することにより、過剰な電流をライブからグランドに移動します。 電圧が特定の範囲にある場合、ガスの組成により、そのガスが不良導体であると判断されます。 電圧がこの範囲を超えて急激に上昇すると、電流はガスをイオン化するのに十分なほど強くなり、ガス放電管は非常に優れた導体になります。 電圧が通常のレベルに戻るまで電流をグランドに流し、その後再び不良導体になります。
