Surge Suppressor

Achtergrond

Volgens studies van het Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) treden er gemiddeld vier keer per dag stroomstoringen op. Deze storingen - stroomstijgingen die elektronische apparaten die op stopcontacten zijn aangesloten kunnen beschadigen - kunnen worden veroorzaakt door blikseminslag of andere weergerelateerde incidenten; verkeersongevallen met betrekking tot hoogspanningslijnen; het gebruik van elektrische producten zoals motoren, compressoren en tl-lampen; krachtige elektrische apparatuur en spanningsschommelingen geïnitieerd door een energiebedrijf; en hoogfrequent geluid. Dergelijke storingen kunnen de stroomvoorziening onderbreken of vernietigen en elektrische apparatuur beschadigen. Zowel pieken als pieken kunnen worden voorkomen door een overspanningsonderdrukker te gebruiken, een apparaat dat dient om de interferentie te aarden of, met andere woorden, de interferentie in de grond te laten lopen in plaats van in de elektrische apparatuur, en/of de overtollige stroom te absorberen een elektrisch systeem. Pieken en spanningspieken kunnen elektronische apparatuur beschadigen, zelfs als deze niet is ingeschakeld.

Geschiedenis

Een van de eerste overspanningsbeveiligingen werd in de jaren vijftig ontwikkeld door het bedrijf General Electric. Rond dezelfde tijd werd in Japan een soortgelijk apparaat ontwikkeld. Aanvankelijke overspanningsonderdrukkers maakten gebruik van seleniumgelijkrichters (componenten die worden gebruikt om gelijkstroom in wisselstroom om te zetten) en, later, koolstofstapels (schijfvormige componenten die worden gebruikt om stroom te voeren).

De meeste stroomstootonderdrukkers die tegenwoordig worden gebruikt, maken gebruik van vonkbrugtechnologie - een systeem waarbij de onderdrukker stromen afbreekt of kortsluit wanneer de spanning die op een elektronisch apparaat wordt toegepast, de maximale tolerantie of classificatie van het apparaat overschrijdt. Er zijn drie soorten vonkbrugonderdrukkers, gasbuisonderdrukkers, metaaloxidevaristor (MOV)-onderdrukkers en siliciumlawineonderdrukkers (een specifiek type transiënte spanningsonderdrukker [TVS]). De typenamen verwijzen naar de materialen die het hoofdbestanddeel vormen van elk type overspanningsbeveiliging.

Een TVS maakt gebruik van een proces dat "omgekeerde voorspanningsspanningsklemming" wordt genoemd. In dit proces breekt de overtollige stroom die door een TVS-diode vloeit (een buisvormig halfgeleiderapparaat dat vergelijkbaar is met een weerstand) af en wordt een kortsluiting wanneer de spanning die op een circuit wordt toegepast, het nominale lawineniveau of het maximale niveau van dat circuit overschrijdt. Een TVS wordt alleen gebruikt met gelijkstroomcircuits (DC), waarbij de stroom maar in één richting vloeit (zoals in een auto-accu), maar twee TVS's die rug aan rug zijn geplaatst, beschermen een wisselstroomsysteem (AC), waarbij de stroom beide vloeit. manieren.

Een gasbuisonderdrukker wordt vaak gebruikt bij communicatie- en spanningsvoedingslijnen. De gasbuisonderdrukker sluit een stroomstoot uit en voert alle bijbehorende hoge stroom naar de grond, waarbij het circuit wordt omzeild dat anders zou worden beïnvloed, door een laagspanningspad te bieden voor de overtollige stroom door een keramische of metalen buis. Gas in de buis ioniseert tijdens een golfslag en creëert een geleidende toestand in de onderdrukker. De stroomstoot wordt in deze geleidende atmosfeer omgezet in een ontladingsboog, die de onderdrukker kortsluit, en elke hoge stroom wordt geaard. Het gas deïoniseert vervolgens en de suppressor wordt gereset.

Schakelschema van een overspanningsbeveiliging.

Een MOV gebruikt variabele weerstanden of varistoren en is dus het meest functioneel met een AC-systeem. Een MOV-onderdrukker absorbeert extra spanning tijdens zowel positieve als negatieve schommelingen in een AC-systeem via een proces dat bekend staat als klemmen. Wanneer de op het circuit aangelegde spanning de MOV-classificatie overschrijdt - de belasting waarboven de MOV zou moeten worden geactiveerd - wordt een kortsluiting veroorzaakt en wordt de spanning overgebracht naar het absorberende lichaam van de MOV-onderdrukker, waardoor het circuit wordt omzeild dat zou hebben anders is verstoord.

Grondstoffen

De eigenlijke montage van een overspanningsbeveiliging is relatief eenvoudig. De complexiteit van het instrument zit hem in de functies van de verschillende componenten. Het hoofdbestanddeel van een gasbuisonderdrukker is een cilindrische keramische of metalen buis om het zuurstofgas te bevatten, dat de overtollige stroom zal voeren. Dit type onderdrukker maakt ook gebruik van soldeerringen gemaakt van koper of een legering van koper en zilver, dunwandige holle elektroden gemaakt van een stof zoals Kovar met radiale flenzen en absorberend gettermateriaal.

De belangrijkste componenten van een MOV-onderdrukker zijn de schijfvormige, keramische MOV's, die de overtollige stroom absorberen. Dit type onderdrukker maakt ook gebruik van ringvormige componenten omgeven door spoelen. Deze componenten worden gebalanceerde toroidale smoorspoelen genoemd, een type inductor die een component is die elektrische energie opslaat als een elektromagnetisch veld. De spoel zet uit en klapt in om een ​​constante stroom door de spoel te handhaven. Platte rechthoekige of schijfvormige hoogfrequente condensatoren en VHF-condensatoren kunnen worden gebruikt voor het filteren van elektromagnetische en radiofrequente interferentie. Een condensator slaat een elektrostatische lading op en verhoogt of verlaagt de lading om een ​​constante stroom van spanning over het onderdeel te handhaven. De componenten zijn allemaal gemonteerd op een printplaat van stijf, niet-geleidend materiaal, zoals glasvezel.

Het fabricageproces

Gasslangonderdrukker

• 1 Eerst moeten de uiteinden van de keramische of metalen buis worden voorzien van geleidend metalen materiaal zoals koper. Dit staat bekend als metallisatie.
• 2 Vervolgens worden soldeerringen aan de gemetalliseerde uiteinden van de buis bevestigd.
• 3 Dunwandige, holle elektroden met radiale flenzen voor verbinding met de ringen worden vervolgens in beide uiteinden van de buis gestoken.
• 4 Het geheel wordt vervolgens verwarmd om de componenten te solderen en het inwendige van de buis wordt geëvacueerd.
• 5 De buis kan ook worden bekleed met gettermateriaal om ongewenste gassen in het inwendige van de buis te absorberen.

MOV-onderdrukker

• 6 Eerst wordt de printplaat gemetalliseerd (er wordt een circuit getraceerd) met koperfolie, koperafzetting of een ander sterk geleidend materiaal.
• 7 Vervolgens worden sleuven voor de weerstanden en condensatoren in de gemetalliseerde printplaat geëtst.
• 8 De MOV's, ringkernsmoorspoelen en condensatoren zijn op de printplaat gesoldeerd.
• 9 Er zijn stopcontacten en een aan/uit-schakelaar bevestigd en het apparaat wordt in een plastic of metalen behuizing geschroefd met openingen voor de stopcontacten en de schakelaar.

Kwaliteitscontrole

Elektronische apparaten zijn onderworpen aan strikte specificatie- en kwaliteitscontrole-eisen. De IEEE, een normerende instantie die is geaccrediteerd door het American National Standards Institute, stelt normen op waaraan Amerikaanse elektrische apparatuur moet voldoen om te mogen worden verkocht. De meeste, zo niet alle, elektrische apparatuur die in de Verenigde Staten te koop is, wordt ook getest door Underwriters Laboratories (UL), een onafhankelijk bedrijf dat productveiligheid en prestatietests uitvoert. Het UL-zegel op de verpakking van elektrische apparatuur geeft aan dat deze producten deze test hebben doorstaan. UL kent ook beoordelingen toe aan producten op basis van veiligheids- en prestatiefactoren. Het zegel geeft dus niet alleen aan dat een product de UL-tests heeft doorstaan, maar de beoordeling geeft ook aan hoe goed het product in deze tests heeft gepresteerd.

De Toekomst

Omdat het ontwerp van de overspanningsonderdrukker vrij eenvoudig is, richten nieuwe innovaties zich meer op het verbeteren van het originele product dan op het veranderen van de samenstelling. Hoewel MOV-overspanningsonderdrukkers het meest gebruikte apparaat voor residentiële en commerciële overspanningsbeveiliging blijven, zijn er veel modellen MOV-overspanningsonderdrukkers beschikbaar. Sommige modellen bevatten weerstand tegen interferentie van de telefoonlijn en geavanceerde methoden om interferentie met ruis te elimineren. Veel veranderingen zijn pakketgericht. De configuratie van het stopcontact is gewijzigd om meer apparaten op de demper aan te kunnen sluiten en om plaats te bieden aan plug-in transformatoren; de behuizing is gemaakt van duurzamere materialen, zoals aluminium; en diagnostische LED-indicatoren (lampjes die de status van de lijn aangeven en of er interferentie is) zijn toegevoegd. Aangezien de behoeften aan huishoudelijke en commerciële elektronica in een snel tempo blijven groeien en bescherming van elektronische apparatuur, met name computer- en telecommunicatieapparatuur, van het grootste belang wordt, wordt dit kleine, eenvoudige elektronische apparaat snel een noodzakelijk onderdeel van elke elektronische installatie.