Aşırı gerilim koruyucu cihaz türleri: Tip 1, Tip 2 ve Tip 3 açıklanmıştır.

Günümüzün yüksek oranda elektriklendirilmiş ve dijitalleşmiş dünyasında, toplumumuz evlerdeki akıllı TV'lerden ve bilgisayarlardan endüstriyel ortamlardaki hassas kontrol ünitelerine kadar kırılgan elektronik cihazlara güveniyor.

Yine de elektrik şebekesinde görünmez bir tehdit gizleniyor: elektrik dalgalanmaları. Bunlar saniyenin milyonda biri kadar büyük hasara yol açabilir. Aşırı gerilim koruyucu cihazlar (SPD'ler) bu tehdide karşı kritik savunma görevi görür. Ancak tüm SPD'ler eşit yaratılmamıştır.

Tip 1, Tip 2 ve Tip 3 SPD'ler arasındaki ayrımları anlamak, kapsamlı ve etkili bir aşırı gerilim koruma sistemi oluşturmak için esastır. Bu makale, bu üç SPD kategorisinin rollerini, standartlarını ve uygulamalarını gözden geçirerek size sağlam bir elektronik savunma oluşturma konusunda eksiksiz bir kılavuz sunar.

Aşırı gerilim koruyucu cihaz (SPD) nedir?

Dalgalanmalar nereden geliyor?

Geçici aşırı gerilim olarak da bilinen bir dalgalanma, astronomik bir süreye (mikrosaniyeden milisaniyeye) ancak normal çalışma seviyelerini çok aşan bir voltaj genliğine sahip bir elektrik akımı darbesini ifade eder. Genel olarak iki tipe ayrılabilir: dış dalgalanmalar ve iç dalgalanmalar.

Dış Dalgalanmalar (Birincil Tehdit)

a) Doğrudan yıldırım çarpması: Şimşek çarpması güç şebekeleri veya yakındaki yapılar, en uç senaryo olan milyonlarca volt enjekte eder.

b) indüklenen yıldırım: daha yaygın. Yıldırım yüzlerce metre öteye ulaşsa bile, güçlü elektromanyetik alanı, iç mekan güç ve sinyal hatlarında aşırı gerilimlere neden olur ve bu da daha sonra ekipmana yayılır.

İç dalgalanmalar (sık olaylar)

Asansörler, klima kompresörleri ve kaynak makineleri gibi binalardaki yüksek güçlü ekipmanların anahtarlama işlemleri, elektrik şebekesinde sık sık geçişler sağlar. Fotokopi makineleri ve kahve makineleri gibi işlemler bile sık, düşük enerjili geçici aşırı gerilimler üretir.

Bu dalgalanmaların kümülatif etkisi, sürekli olarak elektronik bileşenlere çarpan bir "minyatür çekiç" gibi davranır ve kademeli olarak performans düşüşüne, veri bozulmasına ve ekipman ömrünün azalmasına neden olur. Bununla birlikte, tek bir büyük dalgalanma olayı, anında kalıcı ekipman hasarına neden olabilecek ve hatta yangınları tetikleyebilen bir "elektronik kalp krizi"ne benzer.

Aşırı gerilim koruyucu cihazlar (SPD'ler), bu tehditlere karşı özel olarak tasarlanmış elektronik güvenlik cihazlarıdır. Temel işlevleri “İzle, Yönlendirme ve Kelepçe” olarak özetlenebilir.

Normal voltaj koşulları altında, SPD'ler devre üzerinde hiçbir etkisi olmayan yüksek empedans sunar. Aşırı gerilimi tespit ettikten sonra, nanosaniyeler içinde düşük empedans durumuna geçer ve terminalleri arasındaki voltajı (kesme voltajı) korumalı ekipmanın toleransı dahilinde güvenli bir aralığa sınırlandırırken, gerilim akımları için toprağa güvenli bir deşarj yolu oluşturur.

Bu nedenle, SPD'ler bir lüks değil, varlıkları korumak, iş sürekliliğini sağlamak ve verileri korumak isteyen herhangi bir modern elektrik sisteminde önemli bir bileşendir.

SPD nasıl çalışır?

Normal koşullar altında, bir SPD'nin devre üzerinde hiçbir etkisi yoktur ve yüksek empedans durumunda kalır. Tehlikeli bir dalgalanma tespit edildiğinde, düşük empedans durumuna geçerek nanosaniyeler içinde reaksiyona girer. Bu, aşırı akım için düşük dirençli bir yol oluşturur, onu hızlı bir şekilde şasiye "yönlendirir" ve aynı zamanda terminalleri arasındaki voltajı (kesme voltajı olarak bilinir) güvenli bir menzile sınırlar. Bu, paralel olarak bağlı ekipmanı hasara karşı korur.

Aşağıda gösterildiği gibi yüksek voltajlı su akışı için akıllı bir basınç tahliye vanası olarak görselleştirebilirsiniz: Su basıncı normal olduğunda, valf sıkıca kapalı kalır. Basınç aniden yükseldiğinde (daldırma), vana anında açılır ve aşağı akış ekipmanının (cihazlarınız) güvenliğini sağlamak için fazla su akışını (dalgalanma akımı) serbest bırakır.

Güç dalgalanmaları LED aydınlatma armatürlerine ne gibi hasar verebilir?

Birçok kişi, LED aydınlatma armatürlerinin uzun ömürlü ve enerji açısından verimli olması nedeniyle, doğal olarak “dayanıklı ve sağlam” olduklarını varsaymaktadır. Bununla birlikte, gerçek tam tersi - LED aydınlatma armatürleri, esas olarak temel bileşenlerinden dolayı güç dalgalanmalarına karşı son derece hassastır: sürücü güç kaynağı.

1. Güç kaynaklarının anahtarlanmasında hasar

Aşağıda gösterildiği gibi, LED çipleri düşük DC voltajı (örn. 3V) ve sabit akım altında çalışır. Günlük kullandığımız 220V AC gücü, "sürücü güç kaynağı" adı verilen bir bileşen aracılığıyla dönüştürülmelidir. Bu sürücü, esasen hassas yarı iletken bileşenlerle (MOSFET'ler, IC kontrolörleri, doğrultucu diyotlar vb.)

Bu yarı iletken bileşenler, geleneksel akkor veya floresan ampullerinkinin çok altında voltaj toleransına sahip son derece kırılgandır. Küçük bir voltaj artışı bile onların bozulmasına neden olabilir. Bu nedenle, aydınlatma armatürlerinin ömrünü uzatmak için aşırı korumalı bir anahtarlama güç kaynağı çok önemlidir.

2. LED çipleri yakmak

Yüksek akımlar, altın tel bağlantılarını doğrudan kesebilir veya LED çiplerine zarar vererek, kısmi veya tamamen kararmaya ve talaşların arızalanmasına neden olabilir.

3. Aşamalı Bileşen Bozulması

Bu tür hasarlar daha incelikli ve yaygındır. Armatürü hemen yok etmeyen tekrarlanan küçük dalgalanmalar, dahili yarı iletken malzemelerine kümülatif hasara neden olur. Zamanla, armatürler açıklanamaz bir şekilde karartılabilir, titreyebilir, renk kaymasına neden olabilir veya sürücüden anormal sesler yayabilir.

Armatürlerin beklenen ömrü 50.000-100.000 saatten sadece bir veya iki yıla veya hatta daha azına düşüyor. Bir "standart altı ürün" satın aldığınızı varsayabilirsiniz, ancak gerçek suçlu muhtemelen sık sık içsel dalgalanmalardır.

Aydınlatma armatürlerine SPD eklemenin faydaları

Özellikle ticari, endüstriyel veya dış mekan uygulamalarında (sokak lambaları, projektörler ve endüstriyel/maden lambaları gibi) LED aydınlatma armatürleri, geleneksel armatürlerden önemli ölçüde daha yüksek tedarik ve kurulum maliyetleri taşır. Tek bir armatürün hasar görmesi, yalnızca ünitenin kendisinin değiştirilmesi maliyetini değil, özellikle yüksek irtifa veya karmaşık ortamlarda bakım/değiştirme için önemli işçilik giderlerini de içerir.

Bir SPD kurmanın maliyeti, aşırı gerilim hasarı nedeniyle LED sürücülerin veya tüm armatürlerin sık sık değiştirilmesinin maruz kaldığı uzun vadeli masraflardan önemli ölçüde daha düşüktür. Aydınlatma yatırımları için çok önemli bir korumayı temsil eder.

Bu nedenle, özellikle dış mekan, ticari ve endüstriyel aydınlatma ile LED aydınlatma sistemlerini aşırı gerilim koruma cihazları (SPD'ler) ile donatmak, isteğe bağlı bir lüks değil, gerekli bir koruyucu önlemdir. şunları sağlar:

• Ani, maliyetli ekipman arızasını önleyin.
• Gizli, kademeli performans düşüşü ve daha az kullanım ömrünü önleyin.
• bakım masraflarını düşürün ve aydınlatma sistemi güvenilirliğini artırın.
• Bireysel ev armatürleri için: Yerleşik temel aşırı gerilim korumasına sahip yüksek kaliteli güç şeritleri kullanın.

• Tüm binalar veya villalar için: Tüm ev devreleri için gövde koruması sağlamak için ana dağıtım paneline Tip 2 SPD'ler kurun.

• Dış mekan LED armatürleri (sokak lambaları, peyzaj ışıkları) ve büyük fabrika/mall aydınlatma devreleri için, ilgili bölge dağıtım panelleri içindeki aydınlatma devreleri için özel olarak Tip 2 SPD'ler kurulmalıdır. Özellikle pahalı veya kritik armatürler için, armatürün içine veya granüler koruma için terminale Tip 3 SPD'ler eklemeyi düşünün.

SPDS'ye yatırım yaparak, LED aydınlatma yatırımınızın vaat edilen uzun ömürlülüğünü ve yüksek performansını sağladığını ve böylece paranın karşılığını gerçek bir değer sağladığını garanti edersiniz.

SPD derecelendirmesi nasıl anlaşılır?

Şunu sorabilirsiniz: SPD'ler varsa, neden onları farklı türlere göre kategorize edin? Cevap, tek bir SPD'nin her türlü dalgalanma tehdidini bağımsız olarak ele alamayacağıdır.

Yıldırım çarpmalarının ürettiği enerji, dahili anahtarlama işlemlerinden kaynaklanan büyüklük açısından büyük ölçüde farklıdır. Bu nedenle, etkili bir koruma stratejisi, katmanlı, sinerjik bir savunma sistemi oluşturmayı içerir. Bu kavram “enerji koordinasyonu” veya “kademeli deşarj” olarak bilinir. Bir kalenin savunma sistemi olarak hayal edin:

• Tip 1, en yoğun ön saldırılara dayanacak şekilde tasarlanmış sağlam dış duvarlar ve kapılar olarak işlev görür.

• Tip 2: Kale içindeki devriye bekçileri, dış duvarları ve iç rahatsızlıkları kıran başıboşlara hitap eder.

• Tip 3: King's Bedchamber kapısındaki kişisel korumalar, son ve en rafine koruma katmanını sağlar.

Ancak bu üç savunma hattı birlikte çalıştığında, kale (elektrik sisteminiz) en kapsamlı korumayı alabilir.

Tip 1 SPD: Dış dalgalanmalara karşı ilk savunma hattı

Tip 1 SPD'ler, doğrudan çarpmaların neden olduğu yıldırım akımlarının bölümlerini yönlendirmek için tasarlanmış en yüksek dereceli cihazlardır. Uluslararası standartlara göre (örneğin, IEC 61643-1), 10/350µs simüle edilmiş bir yıldırım akımı dalga formuyla testlere dayanmalıdırlar. Bu dalga formu, ekipmanı şiddetli strese maruz bırakan son derece uzun bir süreye sahip olan doğrudan bir yıldırım çarpmasının muazzam enerjisini temsil eder. Kurulum yeri: Binanın ana dağıtım panosu (MDB) içine, tipik olarak güç giriş noktasında kurulur.

Özellikler: büyük yıldırım akımlarını (genellikle onlarca kiloamper) boşaltır. Birincil amacı, voltajı çok düşük seviyelerle sınırlamak değil, en ölümcül ilk vuruşu güvenli bir şekilde “ez” yapmaktır.

Tipik Bileşenler: Bu bileşenler son derece yüksek enerji darbelerine dayanabileceğinden, tipik olarak kıvılcım boşlukları veya gaz tahliye tüpleri kullanır.

Uygulanabilir senaryolar: Öncelikle dış yıldırımdan korunma sistemleri (örneğin paratonerler) ile donatılmış veya havai elektrik hatları tarafından sağlanan binalarda kullanılır. Tüm aşırı gerilim koruma sisteminin temelini oluşturur.

Tip 2 SPD: Birincil koruma, dağıtım sistemlerini korur

Tip 2 SPD'ler, aşırı gerilim koruma sistemlerinde birincil koruma seviyesi olarak hizmet veren en yaygın kullanılan SPD'lerdir. Tip 1 SPD'ler ile sınırlandırıldıktan sonra iletilen artık dalgalanmaların yanı sıra dahili anahtarlama operasyonları tarafından üretilen dalgalanmaları simüle eden 8/20µs'lik bir akım dalga formu kullanılarak test edilirler.

Kurulum Yeri: Belirli zeminler, bölgeler veya yük grupları için koruma sağlamak için alt dağıtım panoları içinde kurulur.

Özellikler: Daha fazla sınırlar Aşırı gerilimleri ve deşarjları Tip 1 SPD'ler tarafından tam olarak ele alınmayan aşırı akımları ve dahili olarak üretilen dalgalanmaları. Çoğu ev ve ticari cihaz için voltajı güvenli seviyelerle sınırlar (örneğin, ekipmanın altında voltaj değerlerine dayanma).

Tipik cihaz: En yaygın olarak, mükemmel tepki hızı ve sıkıştırma voltajı özellikleri nedeniyle bir metal oksit varistörü (MOV).

Uygulama Senaryosu: Tüm elektrik tesisatlarında neredeyse vazgeçilmez bir koruyucu cihaz. Harici yıldırımdan korunma sistemleri olmayan küçük binalarda, birinci seviye koruma olarak bile hizmet edebilir.

Tip 3 SPD: Uç cihazlar için hassas koruma

Tip 3 SPD, özellikle yüksek hassasiyetli veya pahalı uç cihazları korumak için özel olarak tasarlanmış en rafine koruma seviyesini sunar. Tip 2'den önemli ölçüde daha düşük test akımı değerleri ile kompozit dalgalar (1.2/50µs voltaj dalgası ve 8/20µs akım dalgası) kullanılarak test edilir.

Tip 3 SPD, ilk iki koruma seviyesini atlayan dakika artık aşırı gerilimlerini daha da bastırır. Enerjisi düşük olmasına rağmen, bu voltaj artışları ekipman ömrünü azaltabilir veya uzun süreli birikim yoluyla veri bozulmasına neden olabilir. Asla tek başına kullanılmamalı ve tip 2 SPD'nin aşağı akışına kurulmalıdır.

Kurulum Yerleri:

– SPD işlevine sahip elektrik prizleri (örneğin, bazı gelişmiş güç şeritleri) dahil olmak üzere ekipman ucunda.

– Özel eklenti SPD'ler.

- Ekipman içine gömülü SPD modülleri.

Kombinasyon birimleri: Tip 2+3 kombinasyonlu SPD'ler de piyasada mevcuttur. Bunlar, her iki koruma seviyesini de tek bir modüle entegre ederek, birden fazla bağımsız SPD'nin kurulumunun pratik olmadığı senaryolar için uygun ve verimli bir çözüm sunar.

SPD sisteminizi nasıl seçip dağıtabilirsiniz?

Uygun SPD'yi seçmek ve koordineli bir sistem oluşturmak, sık yıldırım çarpmasına veya önemli güç dalgalanmalarına eğilimli ortamlarda çok önemlidir. Uygun SPD seçimi ve kurulumu sadece maliyetli onarımları önlemekle kalmaz, aynı zamanda üretim ve günlük yaşamda sürekliliği sağlar, bu da onu kapsamlı bir şekilde dikkate almayı gerektiren teknik bir karar haline getirir.

İlk olarak, binanızın çevresini değerlendirin: yıldırım çarpması frekansı, izolasyon durumu, baş üstü veya yeraltı güç kaynağı, yapıda paratonerlerin varlığı ve dahili ekipmanın değeri ve hassasiyeti. Bu, Tip 1 korumaya ihtiyaç duyup duymadığınızı veya Tip 2+3 kombinasyonunun yeterli olup olmadığını belirleyecektir.

• Hiyerarşik ilkeyi takip edin:

– Dış yıldırımdan korunma sistemlerine veya yüksek riskli bölgelere sahip binalar: Tip 1 → Tip 2 → Tip 3'te eksiksiz bir mimari uygulayın.

– Standart ticari veya konut binaları: Ana servis girişine en az Tip 2 SPD kurun ve kritik ekipman noktalarında Tip 3 SPD'ler ile tamamlayın.

– Küçük binalar veya apartman birimleri: Servis paneline yüksek performanslı tip 2 SPD kurun ve değerli ekipmanlar için Tip 3 aşırı korumalı güç şeritleri kullanın.

• Voltaj Koruma Seviyesi (Yukarı): Bu, SPD'nin sıkıştırma voltajını temsil eder. Daha düşük değerler daha iyi korumayı gösterir. UP'nin, korumalı ekipmanın dayanma voltaj derecesinin altında olduğundan emin olun.

• Nominal deşarj akımı (IN) ve maksimum deşarj akımı (Imax): Bunlar, SPD'nin dalgalanma akımlarını dağıtma yeteneğini gösterir. Daha yüksek değerler daha fazla esneklik anlamına gelir.

• Tip 1 SPD'ler için, darbe akımına (IIMP) odaklanın.

• Doğru kurulumu sağlamak: SPD performansı büyük ölçüde kuruluma bağlıdır. Aşırı uzun uçlar, korumayı önemli ölçüde azaltan indüklenmiş voltaj ürettiğinden, topraklama kablosunun uzunluğunu en aza indirmek kritik öneme sahiptir. SPD'yi doğrudan ve minimum uzunlukta topraklama sistemine bağlamak için özel aletler veya baralar kullanın.

• Bakım ve kullanım ömrü: SPD'ler sarf edilebilir cihazlardır. Özellikle MOV tabanlı SPD'ler, tekrarlanan dalgalanma olaylarından sonra kademeli olarak bozulur. Durumlarını izlemek ve zamanında değiştirmeyi kolaylaştırmak için Uzaktan Sinyal Kontakları veya Görsel Alarm Pencereleri ile SPD'leri seçin.

Uygun SPD tipini seçmek ve koordineli bir koruma sistemi oluşturmak, elektrikli ekipman güvenliğini sağlamanın ve hizmet ömrünü uzatmanın anahtarıdır. Onların ayrımlarını ve ara bağlantılarını anlamak, eviniz veya işiniz için gerçekten sağlam bir “elektronik savunma hattı” oluşturmanıza yardımcı olacaktır. Ek, farklı SPD türlerini seçmek için referans parametreleri sağlar:

Güç hattı aşırı gerilim koruyucularının dalgalanma akımı ve nominal deşarj akımı parametreleri için önerilen değerler

Çözüm

Özetle, tip 1, tip 2 ve tip 3 SPD'lerin her biri farklı rolleri yerine getirir ve makrodan mikro seviyelere kadar katmanlı bir savunma sistemi oluşturur. İyi tasarlanmış bir aşırı gerilim koruma sistemine yatırım yapmak, yalnızca donanımı korumakla kalmaz, aynı zamanda veri güvenliği, iş sürekliliği ve can ve mülkün korunmasına yönelik stratejik bir yatırımla da ilgilidir. İlgili işlevlerini anlayarak ve bunları sinerjik bir şekilde dağıtarak, elektronik varlıklarınız için öngörülemeyen elektrik tehditlerine karşı sağlam bir engel oluşturabilirsiniz.