Aşırı Gerilim Koruyucularının Beş Koruma Yöntemi
Aşırı Gerilimden Koruma Yöntemleri
1. Elektrik Hatlarına Paralel Bağlanmış Aşırı Gerilim Koruma Cihazları (SPD'ler)
Normal koşullar altında, aşırı gerilim koruyucusunun içindeki varistörler yüksek empedans durumunda kalır. Elektrik şebekesine yıldırım çarptığında veya anahtarlama işlemleri nedeniyle geçici aşırı gerilimler yaşandığında, koruyucu nanosaniyeler içinde tepki verir ve varistörlerin düşük empedans durumuna geçmesine neden olarak aşırı gerilimi hızla güvenli bir seviyeye indirir. Uzun süreli aşırı gerilimler veya dalgalanmalar meydana gelirse, varistör bozulur ve ısınır, bu da yangınları önlemek ve ekipmanı korumak için termal bağlantı kesme mekanizmasını tetikler.
2. Seri Filtre Tipi Aşırı Gerilim Koruyucuları, Güç Devrelerine Hat Üzerinden Bağlanır
Bu koruyucular, hassas elektronik ekipmanlar için temiz ve güvenli güç sağlar. Yıldırım darbeleri yalnızca büyük miktarda enerji taşımakla kalmaz, aynı zamanda son derece dik voltaj ve akım yükselme oranlarına da sahiptir. Paralel SPD'ler darbe genliklerini bastırabilirken, keskin dalga cephelerini düzleştiremezler. Güç devrelerine seri olarak bağlanan filtre tipi SPD'ler, aşırı gerilimleri nanosaniyeler içinde sınırlamak için MOV'lar (MOV1, MOV2) kullanır. Ek olarak, bir LC filtresi, darbenin voltaj ve akım yükselme oranlarının dikliğini yaklaşık 1000 kat azaltır ve artık voltajı beş kat düşürerek hassas cihazları korur.
3. Fazlar ve Hatlar Arasına Gerilim Sınırlayıcı Varistörler Takılarak Ani Gerilim Artışlarının Kontrol Edilmesi
Bu yöntem, daha yüksek ani gerilim dayanımına sahip aydınlatma, asansörler, klimalar ve motorlar için iyi sonuç verir. Bununla birlikte, yüksek entegrasyona sahip modern kompakt elektronik cihazlar için daha az etkilidir. Örneğin, tek fazlı 220V AC sistemlerde, yıldırım kaynaklı ani gerilim yükselmelerini absorbe etmek için genellikle nötr ve toprak arasına varistörler takılır. Koruma etkinliği tamamen varistör seçimine ve güvenilirliğine bağlıdır.
Sıkıştırma gerilimi, şebekenin tepe gerilimine (310V) göre aşağıdaki faktörler dikkate alınarak ayarlanır:
- %20 şebeke dalgalanmaları,
- %10 bileşen toleransı,
- %15 güvenilirlik faktörleri (eskime, nem, ısı).
Dolayısıyla, tipik sınırlama seviyeleri 470V ile 510V arasında değişmektedir. 470V'nin altındaki ani voltaj yükselmeleri etkilenmeden geçer.
Standart elektrikli ekipmanlar (örneğin, motorlar, aydınlatma) 1500V AC'ye (2500V tepe noktası) dayanabilirken, modern elektronikler ±5V ila ±15V aralığında çalışır ve maksimum toleransları 50V'nin altındadır. 470V'nin altındaki yüksek frekanslı ani yükselmeler, transformatörlerde ve güç kaynaklarında parazitik kapasitanslar yoluyla iletilerek entegre devreleri (IC'ler) hasar verebilir. Dahası, varistör artık gerilimi ve iletken endüktansı nedeniyle, güçlü ani yükselmeler, sıkıştırma seviyelerini 800V-1000V'ye kadar çıkararak elektronikler için daha da büyük bir tehlike oluşturabilir.
4. Ultra İzolasyonlu Transformatörlerle Korumayı Artırma (İzolasyon Yöntemi)
Güç kaynağı ile yük arasına, yüksek frekanslı gürültüyü engellemek ve uygun ikincil topraklamayı sağlamak için korumalı bir izolasyon transformatörü yerleştirilir. Toprağa göre olan ortak mod girişimi, sargılar arası kapasitans yoluyla iletilir. Birincil ve ikincil sargılar arasına yerleştirilen topraklanmış bir kalkan, bu girişimi yönlendirerek çıkış gürültüsünü azaltır.
5. Emilim Yöntemi
Emici bileşenler, eşik gerilimleri aşıldığında yüksek empedanstan düşük empedansa geçerek ani gerilim yükselmelerini bastırır. Yaygın kullanılan cihazlar şunlardır:
- Varistörler – Sınırlı akım taşıma kapasitesi.
- Gaz Deşarj Tüpleri (GDT'ler)– Yavaş yanıt.
- TVS Diyotları / Katı Hal Deşarj Tüpleri – Daha hızlı, ancak enerji tüketiminde bazı dezavantajları var.
