ElektroPrůmysl.cz, říjen 2014

Elektro Průmysl .cz MĚŘICÍ, ZKUŠEBNÍ A MONITOROVACÍ TECHNIKA říjen 2014 | 59 ve vzájemné součinnosti a destruktivní energii bleskového výboje na jednotlivých stupních ochrany postupně odvedly. Spo- lupráce jednotlivých stupňů musí zajistit, že vysoké bleskové napětí a proud se po- stupně snižuje a k chráněnému zařízení již přepětí nepronikne. Jednotlivé stupně ochrany jsou označovány číslicemi nebo písmeny (podle norem DIN) a dělíme je: • 1. stupeň (hrubá ochrana): Typ I (B) – svodiče bleskového proudu (jiskřiště, bleskojistky) • 2. stupeň (střední ochrana): Typ II (C) – svodiče přepětí (varistory, bleskojistky) • 3. stupeň (jemná ochrana): Typ III (D) – (varistory) Princip varistorové SPD Svodiče typu I mají za úkol odvést pře- vážnou část energie bleskového výboje formou svedení proudu a pouze hrubého omezení přepětí. Jejich reakční doba je z hlediska možnosti poškození chráněné elektroniky velmi dlouhá a proto za nimi musí být zapojeny další stupně ochrany, které velmi rychle omezí přepětí na chrá- něném objektu na neškodnou úroveň. Nejčastěji používaným svodičem (SPD) je svodič typu 2 (třída C). Jako prvek ome- zující přepětí se u něho téměř výhradně používá varistor ZnO. Varistory jsou vy- ráběny ze spékaného granulátu oxidu zi- nečnatého ZnO s příměsemi. Na hranicích zrn se vytvoří polovodivé rozhraní a vol- tampérová charakteristika takového va- ristoru je složena z příspěvků mnoha tisíc sériovo - paralelně a antiparalelně zapoje- ných „diod„. Správným složením materiálu a vhodnou technologií výroby se dosáhne voltampérové charakteristiky s ostrým pře- chodem mezi málo vodivým stavem a sta- vem, kdy odpor prudce klesá. Charakteris- tika je symetrická, a proto u varistorových svodičů nezáleží na směru zapojení ani u střídavých, ani u stejnosměrných rozvodů. Ochranná funkce varistoru jako svodiče přepětí je zřejmá z obr. 1, kdy vysokonapě- ťový puls na vstupu SPD je snížen na pod- statně nižší úroveň U v v čase asi 25 ns. Trvalým sváděním unikajícího proudu asi 0,2 mA při jmenovitém napětí a svá- děním impulsního proudu při omezování přepětí varistor postupně stárne. Protéka- jící proud poškozuje polovodivé přecho- dy na rozhraní jednotlivých zrn materiálu, z kterého je varistor vyroben.Téměř pravo- úhlá voltampérová charakteristika nového varistoru se postupně napřimuje, zvětšuje se unikající proud při jmenovitém napětí a varistor se začne zahřívat. Zahřátí varis- toru proces stárnutí ještě urychlí. Aby při přílišném oteplení varistoru nedošlo k za- Obr. 1 Ochranná funkce varistoru Obr. 2 VA charakteristika varistoru – posun mA bodu U DC – stejnosměrné pracovní napětí U V – napětí na svorkách varistoru při vrcholovém napětí pulzu I V – maximální proud protékající varistorem během pulzu U AC I AC – střídavé pracovní napětí a proud – maxi- mální střední hodnota střídavého napětí, které může být na varistor trvale připojeno U N – prahové napětí (napětí miliampérového bodu) – definuje bod VA charakteristiky, při kterém varistor začne rychle snižovat svůj odpor I N – referenční proud – stejnosměrný proud hodno- ty 1 mA, při kterém je měřeno prahové napětí (napětí miliampérového bodu)