Erkennung von Spannungsspitzen

Überspannungsschutzgeräte sind Geräte, die unsere Elektrogeräte jederzeit vor Spannungsspitzen jeglicher Art schützen sollen. Sie verwenden einen bestimmten Mechanismus, um diese Aktion auszuführen.

Spannungsüberwachung

Überspannungsschutzgeräte überwachen im Allgemeinen die Spannung in einem Stromkreis. Wenn ein Überspannungsschutz eine höhere Spannung als einen festgelegten Wert feststellt, führt er diesen Schutz durch. Während eines Gewitters könnte beispielsweise ein Überspannungsschutz für das Fernsehsystem eines Hausbesitzers eine Überspannung von bis zu 6000 Volt wahrnehmen.

Spannungsumleitung

Wenn ein ungewöhnlicher Spannungspegel festgestellt wird, leitet ein Überspannungsschutz die Spannung sofort über das Erdungskabel und einen Draht an die Erde weiter. Beispielsweise verfügen Metalloxid-Varistoren über solch außergewöhnliche Fähigkeiten. Diese Kabelkomponenten nehmen im geprüften Maßstab Spannungen gleicher Größenordnung auf und halten diese aus. Der Schutz leitet auch die überschüssige Spannung sofort und sicher ab.

Spannungskontinuität

Wenn eine Überspannung abgeleitet wird, kann der Überspannungsschutz die Hauptaktivitäten problemlos und rechtzeitig fortsetzen. Ein Überspannungsschutz mit unaufhaltsamer Konstruktion kann beispielsweise ein paar Spitzen einstecken, bevor die Öffnung endgültig geschlossen wird. Beispielsweise kann die Blende auch dann offen bleiben, wenn ununterbrochen mehr als 20.000 Ampere Stoßstrom durchgeflossen sind.

Statistische Überprüfung der Prozesseffizienz

Bei allen Schutzstandards zeigen die Daten im Allgemeinen, dass Überspannungsschutzgeräte zeitweise sehr erfolgreich waren. Laut einer Umfrage der Electrical Safety Foundation International können der Verfall und der irreversible Zeitverlust eines elektronischen Geräts nach der Verwendung eines Überspannungsschutzes um bis zu 30 % zunehmen.

Praxisbeispiel und Wartung

Um zu funktionieren, eignet sich diese Eigenschaft ideal für den Einsatz in einer realen Umgebung, in der Überspannungsschutzgeräte in Wohnhäusern verwendet und alle zwei bis drei Jahre oder nach bestimmten Ereignissen getestet und ausgetauscht werden sollten. Um sich generell vor Überspannungsschäden an Haushaltsgeräten und -geräten zu schützen, prüfen Hausbesitzer häufig, ob die grüne Kontrollleuchte am Überspannungsschutz auch nach dem Einschalten von Geräten, die durch frühere Angriffe beschädigt wurden, eingeschaltet bleibt. Dies geschieht beispielsweise häufig nach einem Gewitter.

Ableitung von Stoßströmen

Überspannungsschutzgeräte sollen die Auswirkungen unerwarteter Stromspitzen abmildern, indem sie die überschüssige Energie auf einen sicheren Weg umleiten. In diesem Abschnitt wird untersucht, wie dieser Umleitungsprozess funktioniert, mit Beispielen aus der Praxis und Schätzungen der Wirksamkeit der Schutzvorrichtungen.

Haupteigenschaften von Überspannungsschutzgeräten

Ein Überspannungsschutz dient in erster Linie dazu, unerwünschte Überspannungssignale von elektrischen Geräten abzuleiten. Durch den beschriebenen Schritt kann dies erreicht werden, indem den potenziellen Problemen im Zusammenhang mit übermäßiger Energie vorgebeugt wird. Beispielsweise erkennt ein für den Heimgebrauch konzipierter Überspannungsschutz eine Spannung von mehr als 120 Volt und leitet diese um. In ähnlicher Weise beschreiben die Volumen- und Spannungsoptimalität von Gasentladungsröhren, wie die beteiligten Geräte funktionieren und wie sie mit der Stromversorgung interagieren können, sobald ein Rückschlag erkannt wird.

Aktionsmechanismus

Die Energieumleitung erfolgt typischerweise durch MOVs und GDTs, die aus Überspannungsschutzgeräten bestehen. Genauer gesagt besteht die Aufgabe von MOVs darin, die übermäßige Spannung zu begrenzen, indem sie einen niederohmigen Pfad zur Erde herstellen. Eine Überspannung wird durch die Spanne der Spannungsniveaus bekämpft, die auf ein sichereres Niveau komprimiert wird, das von Haushaltsgeräten verarbeitet werden kann. Normalerweise dauert es Mikrosekunden, bis MOVs einen Spannungsstoß begrenzen, wodurch der Pegel, den sie begrenzen, in vielen Fällen auf 330 Volt oder weniger sinkt.

Wirksamkeit/Zuverlässigkeit

Im Hinblick auf die statistische Effizienz des Energieumleitungsmechanismus von TVSS gibt es ziemlich überwältigende Beweise für ihre Wirksamkeit. Wie die Testhitze zeigt, sind ordnungsgemäß konzipierte Überspannungsschutzgeräte in der Lage, Stoßströme von bis zu 10.000 Ampere zu bewältigen. Es ist wahrscheinlich, dass die Technologie diese Überspannungshöhe in 99,99 % der Fälle bewältigen kann. Dies war beim Wohnungs- und leichten Gewerbebau der Fall. Wie die Tests und der empirische QS-Bericht zeigen, ist es für die langfristige Haltbarkeit des Geräts notwendig.

Beispiel aus dem wirklichen Leben

Das folgende Beispiel aus dem Leben zeigt eine Gasentladungsröhre, die während des Sturms einer 5.000-Volt-Spannung durch einen Blitz ausgesetzt ist. Der oben erwähnte Prozess verhinderte wahrscheinlich die völlige Zerstörung meines Fernsehgeräts und Computers und unterstreicht damit erneut dessen Bedeutung.

Wartung/regelmäßige Prüfung der Gebrauchstauglichkeit

Überspannungsschutzgeräte, die eine erhebliche Energielast ableiten, müssen möglicherweise repariert oder ausgetauscht werden. Stattdessen verfügen Produkte häufig über ein System zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit, z. B. eine „Aktiv“- oder „Geschützt“-Leuchte, die anzeigt, dass die Schaltkreise des Geräts aktiv bleiben.

Spannungsklemmung

Erklärung der Funktion

Die Spannungsbegrenzung ist eine entscheidende Funktion der Leistung von Überspannungsschutzgeräten. Wenn ein Gerät an eine Steckdose angeschlossen ist, kann es nur dann sicher verwendet werden, wenn die Spannung, mit der das Gerät versorgt wird, einen bestimmten Wert nicht überschreitet. In diesem Fall unterbrechen Überspannungsschutzgeräte die Spannung sofort, um Schäden am elektrischen Gerät zu verhindern. In diesem Fall wird kurz die Technologie erklärt, die dies ermöglicht, und der Abschnitt bietet auch Analogien aus dem wirklichen Leben. Wenn ein Spannungsstoß auftritt, begrenzt der Überspannungsschutz die Spannung sofort und stellt sicher, dass sie einen voreingestellten sicheren Wert nicht überschreitet, um Schäden am angeschlossenen Gerät zu verhindern. Wenn beispielsweise 120 Volt die normale Spannung des Geräts ist, können 330 Volt sein, was vorteilhafte Änderungen ohne Auslösen der Spannvorrichtung ermöglicht.

Verwendete Komponente

Die beste und gebräuchlichste Methode zum Begrenzen der Spannung auf einen sicheren Wert, der es den angeschlossenen Geräten ermöglicht, den Durchfluss zu bewältigen, ist die Verwendung von Varistoren wie Metalloxid-Varistoren. Das entscheidende Merkmal zur Klassifizierung dieser Art von Komponenten ist ihr variabler Widerstand basierend auf der gegebenen Spannung. Im Inneren müssen diese Komponenten in einem großen Widerstand verbunden sein, der sich nur ändern kann, wenn ein Spannungsstoß auftritt. Noch wichtiger ist, dass die Reaktion Nanosekunden dauert, bevor die Komponente die Energie automatisieren und in Form von Wärme abgeben kann . Es ist beispielsweise möglich, dass ein Stromstoß von tausend Joule in den Varistor fließt, der ein Heimkino oder einen Flachbildfernseher mit Strom versorgt. Folglich führt die zehnfache Belastung dazu, dass eine Spannung verbraucht wird, bevor eine Spannung von bis zu 5.000 Volt entstehen kann.

Wiederherstellung normaler Bedingungen

Überspannungsschutzgeräte sind unerlässlich, um Elektrogeräte vor Kurzschlüssen und ähnlichen Störungen zu schützen. In dieser Sequenz wird anhand von Beispielen und quantitativen Daten erklärt, wie sie im wirklichen Leben funktionieren.

Erkennung von Spannungsspitzen

Der erste Schritt der Schutzsequenz ist die Erkennung der abnormalen Spannung. Die Überspannungsschutzgeräte verwenden Sensoren, die kontinuierlich die Spannung zwischen den Strom- und Neutralleitern überwachen. Typische Überspannungsschutzgeräte können so programmiert werden, dass sie bei Spannungen über beispielsweise 330 Volt auslösen, was auch bei in Haushalten verwendeten Überspannungsschutzgeräten üblich ist.

Einsatz von Schutzmechanismen

Sobald der fehlerhafte Stromkreis erkannt wird, funktioniert ein Überspannungsschutz, indem er den überschüssigen Strom erdet und ihn zu einer Reihe von MOVs leitet – jeweils mit einer Nennleistung von etwa 25–30 Ampere. Ein MOV ist ein Überspannungsschutz, der aus einem Sandwich-Siliziumsystem, Fike 5612 Surge Protectors, besteht. MOVs lösen bei bestimmten Spannungspegeln aus – bei normalen 130 Volt wären das 330 Volt – und normalerweise dauert es nur eine Nanosekunde, bis der MOV zu arbeiten beginnt. Der MOV und ein mit ihm verbundener Teil des Stromkreises absorbieren und leiten nur die Strommenge zur Erde, die erforderlich ist, um die sicheren 130 Volt für die Geräte bereitzustellen, die an den Überspannungsschutz angeschlossen sind.

Ableitung überschüssiger Energie

Anschließend absorbieren die MOVs die überschüssige Energie und wandeln sie in Wärme um, die an die Umgebung abgegeben wird. Dies muss schnell erfolgen – um zerstörerische Auswirkungen zu vermeiden, die der Rest der überschüssigen Energie verursachen könnte – und der Vorgang dauert normalerweise weniger als eine Nanosekunde. Der Bericht der Forschungsgruppe der University of Virginia aus dem Jahr 1995 zeigt, dass ein 25-Ampere-MOV bis zu 1870 Ampere und 25 Watt, Fike 5612-Überspannungsschutz, absorbieren kann, was einer Energie von 50 Joule entspricht.

Neustart oder Austausch

Einige Überspannungsschutzgeräte erfordern ein weiteres manuelles Zurücksetzen oder Ersetzen, wenn die bereitgestellte Energiemenge ihre Absorptionsfähigkeit überschreitet. Durch die Anwendung des Prinzips ist es möglich, dass nur bestimmte Mengen der von den MOVs aufgenommenen Energie in Wärme umgewandelt werden, während der Rest dort verbleibt. Die Geräte mit den Anzeigeleuchten verwenden auch die LEDs, die den Status ihres Betriebs anzeigen – beispielsweise wird ein grünes Licht häufig mit dem vollständigen Schutz in Verbindung gebracht, während das rote bedeutet, dass das MOV die Energiemenge absorbiert hat, die eine Reinigung erfordert , Fike 5612 Überspannungsschutz.

Fortsetzung der Überwachung

Der Überspannungsschutz analysiert weiterhin den Zustand der elektrischen Leitung, an die er angeschlossen ist. Geht von der zu hohen Spannung eine Gefahr aus, trennt der Überspannungsschutz die Geräte von der Stromquelle. Dann sendet es dem Besitzer eine Hypertext-Nachricht, die ihn über die Abschaltung auf der Website einer anderen Person informiert. Das Verständnis der Funktionsweise eines Überspannungsschutzes hilft dem Besitzer, die Lebensdauer seiner elektronischen Geräte, der Fike 5612-Überspannungsschutzgeräte, zu verlängern.

Kontinuierliche Überwachung und Wartung

Wartung und Überwachung von Überspannungsschutzgeräten

Überspannungsschutzgeräte sind nicht einfach nur Install-and-Forget-Schutzgeräte und erfordern die Installation einer fortlaufenden Überwachung und Vorbeugung. In diesem Abschnitt werden die erforderlichen Schritte detailliert beschrieben und von einem Beispiel begleitet.

Regelmäßige Inspektion

Regelmäßige Inspektion is a critical part of ensuring that the surge protectors are working. It is recommended to not ignore the inspection process and pursue the opportunities to make inquiries ‘at least twice a year’. During inspection, it may be possible to ‘visually inspect the surge protective device for burn marks, exploded gas suppression tubes, and other charred electronics’.

Leistung testen

To ensure that the surge protectors are still functional, one needs to deliver performance testen using a ‘specializes test equipment’. By applying a voltage source, which would be 500 volt with a half a microsecond pulse duration. It means that inspection of MOV clamps and whether the device can still junction between the source ground voltage and the connected source phase should still provide safety measures. Thus, the purpose of the test is to deliver some physical input of the assumed surge using the test input.

Wartung

Eines der Hauptprobleme bei Überspannungsschutzgeräten besteht darin, dass sie Staub und Schmutz absorbieren. Dadurch kann verhindert werden, dass die Wärme freigesetzt wird, da Staub den Mechanismus isolieren könnte. Daher müssen Techniker den regelmäßigen Wartungsplan einhalten und die Sicherungen und Lüftungsschlitze reinigen. Darüber hinaus kann der Zweck der Wartung auch darin bestehen, zu prüfen, ob alle anderen Drähte fest sitzen und keine abgenutzten Kunststoff- oder Gummiisolierungen aufweisen, die ersetzt werden müssen. Der Zweck der technischen Wartungspflicht besteht auch darin, lose Verbindungen einzuschrauben, die im Laufe der Zeit aufgrund von Widerstand und Lichtbogenbildung ausfallen können.

Datenerfassung

Industrie- oder High-End-Überspannungsschutzgeräte verfügen über eine integrierte Datenprotokollierung. Bei regelmäßiger Wartung müssen diese Daten wann immer möglich protokolliert werden. Bei einem Industriestandort oder einem Standort mit hoher Überlastung kann eine hohe Produktion wahrscheinlich bedeuten, dass der Schutz früher ausgetauscht werden muss, wobei die durchschnittliche Abschreibungsdauer einer Einheit zumindest bekannt ist.

Ersatzstrategie

Es ist auch bekannt, dass die meisten Überspannungsschutzgeräte so konzipiert sind, dass sie mit der Zeit verschleißen. Dies ist besonders wichtig, da die meisten Überspannungsschutzgeräte eine begrenzte Lebensdauer haben, insbesondere was ihre MOVs betrifft. Eine der Lebenszeitdaten ist für die meisten Geräte bekannt, die über eine entsprechende Lizenz unter geeigneten „Einwegschutzgeräten wie SPD-8“ verfügen. In Haushalten mit normaler Nutzung wird empfohlen, Überspannungsschutzgeräte alle fünf Jahre auszutauschen. Im industriellen Einsatz der Sensoren kann ein häufigerer Austausch eines Überspannungsschutzes alle zwei Jahre vorgeschrieben sein.