Какви диоди обикновено се използват за защита от пренапрежение в разпределителните мрежи?

一, TVS диод: прецизно защитно ядро ​​с реакция на ниво милисекунди
1. Характеристики на устройството и принцип на работа
Диодите TVS (Transient Voltage Suppressor) са проектирани на базата на ефекта на лавинообразен пробив и техните основни предимства се крият в скоростта на реакция за наносекунди (по-малко или равно на 1 × 10 ⁻¹ ² секунди) и прецизен контрол на напрежението на затягане. Когато преходното напрежение превиши своето напрежение на пробив (VBR), устройството бързо преминава от състояние на високо съпротивление към състояние на ниско съпротивление и ограничава напрежението в безопасен диапазон (VC стойност), като отклонява големи токове. Типичният коефициент на затягане (VC/VBR) е 1,2-1,4. Например, TVS тръбата от серията P0640SC може да издържи на пикови токове от хиляди ампера и напрежения на клещи до стотици волта, което я прави подходяща за защита в разпределителни мрежи с високо напрежение 600V/800V.

2. Основни параметри за избор
Обратно напрежение на прекъсване (VRMM): То трябва да бъде 1,1-1,2 пъти по-високо от нормалното работно напрежение на веригата. Например, система от 120 V изисква използването на устройства с VRMM, по-голямо или равно на 132 V.
Пикова импулсна мощност (PPP): Изчислена въз основа на енергия от удар, като PPP, по-голяма или равна на E (енергия от удар)/VC под 8/20 μs форма на вълната.
Капацитет на свързване (CJ): Трябва да се избират устройства с нисък капацитет (като 0,1-10pF) за високочестотни сигнални линии, за да се избегне затихването на сигнала. Например интерфейсът USB 3.0 изисква използването на TVS тръби с CJ По-малко или равно на 0,3pF.
3. Типични сценарии за приложение
Вход за захранване на център за данни: TVS тръбите от серия SMBJ се използват за изграждане на три{0}}степенна защита. Първото ниво използва устройства с висока-мощност (като 1500 W) за поемане на големи енергийни удари, а третото ниво използва устройства с нисък капацитет (като 500 W) за защита на чувствителните чипове.
Фотоволтаичен инвертор DC страна: Паралелните TVS тръби са свързани в DC 1000V система за потискане на преходно пренапрежение, причинено от облачно покритие или превключване на масиви.
2, Полупроводникова газоразрядна тръба (TSS): Защита на гръбнака за висок капацитет на тока
1. Характеристики на устройството и принцип на работа
TSS (тиристорни потискащи пренапрежения) възприема PNPN четирислойна структура, която съчетава комутационните характеристики на тиристорите с еднопосочната проводимост на диодите. Неговите основни предимства се крият в неговата изключително висока толерантност към пренапрежение (до десетки килоампера) и ниско остатъчно напрежение (типична VC стойност По-малка или равна на 2 пъти VBR). Например TSS от серията P0640SC може да издържи на пренапрежение от 20kA и остатъчно напрежение под 800V при форма на вълната 8/20 μs, което го прави подходящ за защита на магистрални линии на разпределителна мрежа с високо{8}}напрежение.

2. Основни параметри за избор
Пробивно напрежение (VBO): То трябва да съответства на номиналното напрежение на системата, като например избор на устройства с VBO=12-15kV за 10kV система.
Капацитет на ток (Ipp): Въз основа на нивото на риск от мълния, устройства с Ipp по-голямо или равно на 50kA трябва да бъдат избрани за зони с висока гръмотевична буря.
Време за реакция: Типична стойност По-малко или равно на 100ns, изискващо координация с TVS тръба за постигане на степенувана защита.
3. Типични сценарии за приложение
Входящ край на подстанцията: Приета е съставна защитна схема от TSS и MOV в серия, като TSS е първият етап за абсорбиране на високи-енергийни удари и MOV като вторият етап за ограничаване на остатъчното напрежение.
Колекторна линия за вятърна ферма: паралелен TSS на кабелния терминал 35kV за потискане на пренапрежението, причинено от работата на кабела.
3, Варистор (MOV): Икономична и ефективна универсална защита
1. Характеристики на устройството и принцип на работа
MOV (метален оксиден варистор) използва цинков оксид като основен материал и постига функция за ограничаване на напрежението чрез нелинейни волтамперни характеристики. Основните му предимства се крият във висока-ефективност на разходите и висок токов капацитет (до няколкостотин килоампера на чип), но има ефект на стареене (влошаване на производителността след дългосрочна-употреба). Например, 14D471K MOV може да издържи на 40kA пренапрежение при форма на вълната 8/20 μs и е подходящо за крайна защита в -разпределителни мрежи с ниско напрежение.

2. Основни параметри за избор
Чувствителен към напрежение (V1mA): То трябва да е по-високо от максималното непрекъснато работно напрежение на веригата, като например избиране на устройства с V1mA, по-голямо или равно на 320V за 220V система.
Токов капацитет: Според нивото на риск от мълния защитата от клас C изисква Iimp, по-голям или равен на 65kA (10/350 μs форма на вълната).
Ток на утечка: Типична стойност По-малко или равно на 20 μA, изисква се редовно тестване, за да се предотврати стареене и повреда.
3. Типични сценарии за приложение
Жилищна разпределителна кутия: Възприемане на MOV за изграждане на защита на три-нива, първото ниво инсталира устройства с висока-енергия (като 20kA) в края на главната входяща линия, а третото ниво инсталира устройства с ниска-мощност (като 2kA) във веригата на контакта.
Шкаф за управление на промишлен двигател: паралелен MOV на входния край на честотния преобразувател за потискане на преходно пренапрежение, причинено от спиране на пускане на двигателя.
4, Стратегия за изграждане на много{1}}система за защита
1. Принцип на степенувана защита
Приемане на комбинирана схема на "груба защита+фина защита":

Ниво 1 (груба защита): Инсталирайте TSS или високо-енергиен MOV на входа на системата, за да поемете големи енергийни удари (като удари от мълния).
Второ ниво (прецизна защита): Инсталирайте TVS тръби в предния край на оборудването, за да ограничите остатъчното напрежение до безопасно ниво (като под стойността на издържаното напрежение на чипа).
Трето ниво (локална защита): Свържете ниско{0}}мощните TVS тръби паралелно до чувствителните компоненти, за да осигурите крайна защита.
2. Ключови точки за координиране на параметрите
Енергийна координация: Уверете се, че предните-устройства поглъщат енергия, по-голяма или равна на 80% от общата енергия от удар, за да се избегне претоварване на задните-устройства.
Координиране на напрежението: VC стойността на всяко ниво на устройството трябва постепенно да се намали, за да се образува "градиентна защита". Например VC от първо ниво е 1500V, VC от второ ниво е 800V, а VC от трето ниво е 400V.
Времева координация: Използвайте разликата във времето за реакция на устройството (TSS ≈ 100ns, TVS ≈ 1ns), за да постигнете бърз отговор.