서지 프로텍터

Surge protector
저전압 배전반에 장착하기 위한 서지 보호 장치 SPD.

서지 프로텍터(또는 스파이크 서프레서, 서지 서프레서, 서지 컨버터,[1] 서지 프로텍션 디바이스(SPD) 또는 과도 전압 서지 서프레서(TVSS))는 교류(AC) 회로의 전압 스파이크로부터 전기 디바이스를 보호하기 위한 장치 또는 장치입니다.전압 스파이크는 일반적으로 1~30마이크로초 지속되며 1,000V 이상에 도달할 수 있는 일시적인 이벤트입니다.전원에 번개가 치면 10만 볼트 이상의 스파이크가 발생하고 배선 단열재를 통해 타오르며 화재를 일으킬 수 있지만, 약간의 스파이크라도 그 당시에 꽂혀 있던 다양한 전자 기기, 컴퓨터, 배터리 충전기, 모뎀, TV 등을 파괴할 수 있습니다.일반적으로 서지 장치는 주 전압의 3~4배인 설정 전압에서 트리거하여 전류를 접지로 돌립니다.일부 장치는 스파이크를 흡수하여 열로 방출할 수 있습니다.일반적으로 흡수할 수 있는 줄 단위의 에너지량에 따라 등급이 매겨집니다.

전압 스파이크

AC 회로에서 전압 스파이크는 1,000V 이상에 도달할 수 있는 1~30마이크로초 지속되는 일시적인 이벤트입니다.전선에 부딪히는 번개는 수천, 때로는 100,000 볼트 이상의 전압을 줄 수 있다.모터를 끄면 1,000V 이상의 스파이크가 발생할 수 있습니다.스파이크는 배선 단열을 저하시키고 전구, 배터리 충전기, 모뎀, TV 및 기타 가전제품과 같은 전자 장치를 파괴할 수 있습니다.

AC 메인 회선이 잘못 접속되어 있거나 번개가 친 경우, 또는 전화 회선과 데이터 회선이 스파이크가 있는 회선 근처를 이동해 전압이 유도된 경우에도 스파이크가 발생할 수 있습니다.

중성 손실이나 기타 전력회사 오류 등의 변압기 장애로 인해 발생하는 몇 초, 몇 분 또는 몇 시간 동안 지속되는 장기 서지는 일시적인 보호 장치에 의해 보호되지 않습니다.장기 서지는 전체 건물 또는 지역의 보호기를 파괴할 수 있습니다.수십 밀리초도 프로텍터가 처리할 수 있는 것보다 길 수 있습니다.장기 서지는 퓨즈 및 과전압 릴레이에 의해 처리되거나 처리되지 않을 수 있습니다.

서지 전류

서지 전류는 카테고리 A의 위치가 카테고리 B 및 C의 위치보다 훨씬 낮다.

카테고리 A의 하중은 서비스 입구부터 하중을 연결하는 와이어 길이가 60피트 이상입니다.범주 A 부하는 6kV, 0.5kA 서지 전류에 노출될 수 있습니다.

카테고리 B의 하중은 서비스 입구로부터 30피트 이상, 서비스 입구로부터 부하까지의 와이어 길이가 60피트 미만입니다.카테고리 B 부하는 6kV, 3kA 서지 전류에 노출될 수 있습니다.

카테고리 C의 하중은 서비스 입구부터 하역까지의 30피트 미만입니다.카테고리 C 부하는 20kV, 10kA 서지 [2]전류에 노출될 수 있습니다.

건물의 배선은 임피던스를 추가하여 부하에 도달하는 서지 전류를 제한합니다.와이어 거리가 길고 서비스 입구와 [3]부하 사이에 임피던스가 큰 경우에는 서지 전류가 줄어듭니다.

코일 연장 코드를 사용하여 와이어 길이를 60피트 이상으로 늘리고 서비스 입구와 [4]부하 사이의 임피던스를 높일 수 있습니다.

프로텍터

과도 서지 프로텍터는 전류를 차단 또는 단락하여 전압을 안전한 임계값 이하로 낮춤으로써 전기장치에 공급되는 전압을 제한하려고 한다.차단은 전류 급변화를 억제하는 인덕터를 사용하여 이루어집니다.단락은 스파크 갭, 방전 튜브, 제너형 반도체 및 금속산화물 바리스터(MOV)에 의해 이루어지며, 이들 모두는 특정 전압 임계값에 도달하면 전류를 통전하기 시작하거나 전압의 급격한 변화를 억제하는 캐패시터에 의해 이루어집니다.일부 서지 프로텍터는 여러 요소를 사용합니다.

가장 일반적이고 효과적인 방법은 전기선을 일시적으로 합선(스파크 갭 등)하거나 목표 전압에 클램프(MOV 등)하여 대량의 전류를 발생시키는 단락 방법입니다.단락 전류가 전원 라인의 저항을 통해 흐르면 전압이 감소합니다.스파이크의 에너지는 전원 라인(및/또는 접지) 또는 MOV 본체에서 방산되어 열로 변환됩니다.스파이크는 10 마이크로초밖에 지속되지 않기 때문에 온도 상승은 미미합니다.단, 낙뢰에 맞은 부근과 같이 스파이크가 충분히 크거나 충분히 길면 전력선이나 접지 저항이 부족하여 MOV(또는 기타 보호 요소)가 파괴되어 전력선이 녹을 수 있습니다.

가정용 서지 프로텍터는 내부에서 사용하는 전원 스트립 또는 전원 패널의 외부 장치에 사용할 수 있습니다.현대식 주택의 소켓은 선, 중성, 접지 세 개의 와이어를 사용합니다.라인과 중성 모두 접지 단락이 필요한 고전압 스파이크를 갖는 번개와 같은 조건이 있기 때문에 많은 보호기들은 세 개 모두에 쌍으로 연결된다(라인-중립, 라인-접지 및 중성-접지).

서지 프로텍터와 여러 콘센트가 내장된 전원 스트립

또한 일부 소비자용 프로텍터에는 이더넷 및 동축 케이블용 포트가 있으며, 이러한 포트를 꽂으면 서지 프로텍터가 외부 전기적 손상으로부터 [5]보호할 수 있습니다.

정의들

서지 보호 장치(SPD) 및 과도 전압 서지 억제 장치(TVSS)라는 용어는 배전반, 프로세스 제어 시스템, 통신 시스템 및 기타 중장비 산업 시스템에 일반적으로 설치되어 있는 전기 장치를 설명하기 위해 사용되며, 전기 서지 및 스파이크로부터 보호하기 위한 목적으로 사용됩니다.번개에 의한 것입니다.이러한 장치의 축소 버전은 가정 내 기기를 유사한 [6]위험으로부터 보호하기 위해 주거 서비스 출입구 전기 패널에 설치되기도 한다.

사용하다

가정용 회로 차단기 패널에 설치된 서지 보호 장치

대부분의 전원 스트립에는 기본적인 서지 보호 기능이 내장되어 있습니다.일반적으로, 그러한 라벨이 명확하게 붙어 있습니다.단, 규제되지 않은 국가에서는 진정한(또는 전혀) 스파이크 보호를 제공하지 않는 콘덴서 또는 RFI 회로(또는 아무것도 없음)만을 갖춘 '서지' 또는 '스파이크' 프로텍터라고 하는 라벨이 붙은 전원 스트립이 있습니다.

중요사양

이러한 사양은 AC 주전원 및 일부 데이터 통신 보호 애플리케이션에 대한 서지 프로텍터를 정의하는 가장 눈에 띄는 사양 중 하나입니다.

영국 타입 G 소켓 어댑터(서지 프로텍터 포함)

클램프 전압

렛스루 전압이라고도 하는 이 전압은 서지 프로텍터 내부의 보호 컴포넌트를 단락 또는 [7]클램프하는 스파이크 전압을 지정합니다.클램핑 전압이 낮을수록 보호 기능이 향상되지만 전체 보호 시스템의 기대 수명이 짧아질 수 있습니다.UL 정격에서 정의된 가장 낮은 세 가지 보호 레벨은 330V, 400V 및 500V입니다.120V AC 장치의 표준 통과 전압은 330V입니다.[8]

세계적인 독립 안전 과학 회사인 Underwriters Laboratories(UL)[9]는 프로텍터를 안전하게 사용하는 방법을 정의합니다.UL 1449는 2009년 9월 제2판에 준거한 제품에 비해 안전성을 높이기 위해 제3판에 선관위를 채택한 관할구역에서 준수를 의무화했다.측정된 한계 전압 테스트는 6배 높은 전류(및 에너지)를 사용하여 전압 보호 정격(VPR)을 정의합니다.특정 프로텍터의 경우, 이 전압은 더 적은 전류로 렛트루 전압을 측정했던 이전 버전의 억제 전압 정격(SVR)에 비해 높을 수 있습니다.프로텍터의 비선형 특성으로 인해 제2판 및 제3판 테스트에서 정의된 렛스루 전압은 [8][10]비교할 수 없습니다.

제3판 테스트에서 동일한 렛스루 전압을 얻기 위해 프로텍터가 더 커질 수 있습니다.따라서 3판 이상의 프로텍터는 높은 안전성과 기대수명을 제공해야 합니다.

예를 들어, 400V 대 330V의 렛트루 전압이 높은 프로텍터는 연결된 장치에 더 높은 전압을 전달합니다.연결된 장치의 설계에 따라 이 통과 스파이크가 손상을 일으킬지 여부가 결정됩니다.모터 및 기계 장치는 일반적으로 영향을 받지 않습니다.충전기, LED 또는 CFL 전구, 컴퓨터 기기 등 일부(특히 오래된) 전자 부품은 민감하기 때문에 손상되거나 수명이 단축될 수 있습니다.

줄 정격

Joule 정격 수치는 MOV 기반 서지 프로텍터가 이론적으로 장애 없이 단일 이벤트에서 흡수할 수 있는 에너지의 양을 정의합니다.우수한 프로텍터는 정격 1,000줄과 40,000암페어를 초과합니다.스파이크의 실제 지속 시간은 약 10마이크로초이므로[citation needed] 실제 산포 전력은 낮습니다.그 이상이면 MOV가 퓨즈를 사용하거나 경우에 따라서는 퓨즈를 끊어 회로에서 분리할 수 있습니다.

MOV(또는 기타 단락 장치)는 전압을 제한하기 위해 전원 라인에 저항이 필요합니다.대규모 저저항 전원 라인의 경우 더 높은 줄 정격 MOV가 필요합니다.집 안에서는 저항이 큰 작은 와이어가 있으면 MOV가 작아도 괜찮습니다.

MOV가 단락될 때마다 내부 구조가 변경되어 임계값 전압이 약간 감소합니다.많은 스파이크가 발생한 후 임계값 전압은 라인 전압에 근접할 정도로 충분히 낮아질 수 있습니다(예: 120 VAC 또는 240 VAC).이 시점에서 MOV는 부분적으로 전도되어 가열되어 최종적으로 기능하지 않게 됩니다.때로는 극적으로 용해되거나 화재가 발생할 수도 있습니다.대부분의 최신 서지 프로텍터에는 심각한 결과를 방지하기 위해 회로 차단기와 온도 퓨즈가 있습니다.또, MOV가 아직 기능하고 있는지를 나타내는 LED LED도 다수 탑재되어 있습니다.

줄 정격은 MOV 기반 서지 프로텍터를 비교할 때 일반적으로 인용됩니다.평균 서지(스파이크)는 나노초에서 마이크로초까지 지속되며 실험적으로 모델링된 서지 에너지는 100줄 [11]미만일 수 있습니다.적절하게 설계된 서지 프로텍터는 전력을 공급하는 라인의 저항, 번개 또는 기타 심각한 에너지 스파이크를 고려하여 MOV를 지정합니다.작은 배터리 충전기에는 1와트의 MOV가 포함되어 있는 반면 서지 스트립에는 20와트의 MOV가 포함되어 있거나 여러 개가 병렬되어 있습니다.하우스 프로텍터는 블록형 MOV가 크다.

일부 제조업체는 일반적으로 여러 MOV를 병렬로 연결하여 더 높은 줄 등급의 서지 프로텍터를 설계하고 있으며, 이로 인해 잘못된 등급이 생성될 수 있습니다.각 MOV는 동일한 전압곡선에 노출되었을 때 전압 임계값과 비선형 응답이 약간 다르기 때문에 특정 MOV는 다른 MOV보다 민감할 수 있습니다.이것에 의해, 그룹내의 1개의 MOV가 더 많은(전류 호깅이라고 불리는 현상)을 실시해, 그 컴포넌트의 과사용이나 조기 장해가 발생할 가능성이 있습니다.단, MOV에는 급격한 문턱값이 없기 때문에 전압이 계속 상승하기 때문에 그룹의 다른 MOV는 도통을 시작할 때 약간의 도움이 됩니다.270V에서 단락되기 시작할 수 있지만 450V 이상이 될 때까지는 완전히 단락되지 않습니다.두 번째 MOV는 290V에서 시작하고 다른 MOV는 320V에서 시작하여 모두 클램핑에 도움이 될 수 있으며, 최대 전류에서는 전류 공유를 개선하는 직렬 밸러스트 효과가 있지만 실제 줄 등급을 모든 개별 MOV의 합계로 나타내는 것은 전체 클램핑 능력을 정확하게 반영하지 않습니다.첫 번째 MOV는 더 많은 부담을 안고 더 일찍 실패할 수 있습니다.한 MOV 제조업체는 MOV가 장치에 들어갈 수 있는 경우 더 적은 수의 큰 MOV(직경 40mm 대비 60mm)를 사용할 것을 권장합니다.경우에 따라서는 60mm MOV [12]1개에 해당하는 40mm MOV 4개가 필요할 수 있습니다.

또 다른 문제는 1개의 인라인 퓨즈를 절단 안전기능으로서 병렬로 연결된 MOV 그룹과 직렬로 배치하면 나머지 동작 중인 MOV가 모두 열리고 절단된다는 것입니다.

전체 시스템의 유효 서지 에너지 흡수 용량은 MOV 매칭에 따라 달라지므로 일반적으로 20% 이상의 감쇠가 필요합니다.이 제한은 제조업체 사양에 [13][12]따라 신중하게 일치하는 MOV 세트를 사용하여 관리할 수 있습니다.

업계 테스트 표준에 따르면 IEEE 및 ANSI의 가정에 따라 건물 내 전력선 서지는 최대 6000볼트와 3,000암페어이며 낙뢰를 포함하지 않는 외부 전원으로부터의 서지를 포함하여 최대 90줄의 에너지를 공급할 수 있습니다.

특히 번개에 관한 일반적인 가정은 이 글에서 ANSI/IEEE C62.41 및 UL 1449(3rd Edition)에 근거하고 있으며, 건물 내부의 번개에 근거한 최소 전원선 서지는 통상 10,000암페어 또는 10킬로암페어(kA)입니다.이는 20kA가 전원 라인에 부딪힌 후 공급된 전류가 전원 라인의 양방향으로 균등하게 이동하고 그 결과 10kA가 건물 또는 가정으로 이동하는 것을 기준으로 합니다.이러한 가정은 테스트 최소 표준에 대한 평균 근사치를 기반으로 합니다.일반적으로 10kA는 낙뢰에 대한 최소한의 보호에는 충분하지만, 낙뢰는 각 방향으로 100kA를 이동하는 전력선에 최대 200kA를 전달할 수 있다.

번개 및 기타 고에너지 과도전압 서지는 유틸리티에 의해 극에 장착된 서프레서 또는 소유자가 공급한 하우스 서지 프로텍터로 억제할 수 있다.집 전체 제품은 단순한 싱글 아웃렛 서지 프로텍터보다 비싸고 들어오는 전력 공급 장치에 전문적인 설치가 필요한 경우가 많습니다. 그러나 전원선의 스파이크가 집에 들어오는 것을 방지합니다.다른 경로를 통한 직접 낙뢰에 의한 피해는 별도로 관리해야 한다.

응답시간

서지 프로텍터는 순간적으로 동작하지 않습니다.약간의 지연이 존재하며, 몇 나노초입니다.응답 시간이 길어지고 시스템 임피던스에 따라 연결된 기기가 서지에 노출될 수 있습니다.단, 서지는 일반적으로 훨씬 느리고 피크 전압에 도달하는 데 몇 마이크로초가 소요되며, 나노초의 응답 시간을 가진 서지 프로텍터는 [14]스파이크의 가장 손상된 부분을 억제할 수 있을 만큼 빠르게 작동합니다.

따라서 표준 테스트에서의 응답 시간은 MOV 장치를 비교할 때 서지 프로텍터의 능력을 측정하는 유용한 척도가 아닙니다.모든 MOV의 응답 시간은 나노초 단위로 측정되지만, 일반적으로 서지 프로텍터를 설계 및 보정하는 데 사용되는 테스트 파형은 모두 마이크로초 단위로 측정된 모델화된 서지 파형을 기반으로 합니다.그 결과 MOV 기반의 프로텍터는 뛰어난 응답 시간 사양을 생성하는 데 문제가 없습니다.

응답이 느린 테크놀로지(특히 GDT)에서는 고속 스파이크에 대한 보호가 어려울 수 있습니다.따라서 더 느리지만 유용한 기술을 통합한 우수한 설계는 일반적으로 보다 포괄적인 [15]보호를 제공하기 위해 보다 빠른 작동 구성요소와 결합합니다.

배전반 설치용 2극 서지 프로텍터

표준

자주 열거되는 표준에는 다음과 같은 것이 있습니다.

  • IEC 61643-11 저전압 서지 보호 장치 - Part 11: 저전압 전력 시스템에 연결된 서지 보호 장치 - 요건 및 시험 방법 (IEC 61643-1 대체)
  • IEC 61643-21 저전압 서지 보호 장치 - Part 21: 통신 및 신호망에 연결된 서지 보호 장치 - 성능 요구사항 및 시험 방법
  • IEC 61643-22 저전압 서지 보호 장치 - Part 22: 통신 및 신호망에 연결된 서지 보호 장치 - 선택 및 적용 원칙
  • EN 61643-11, 61643-21 및 61643-22
  • Telcordia Technologies 테크니컬 레퍼런스 TR-NWT-001011
  • ANSI/IEEE C62.xx
  • Underwriters Laboratories (UL) 1449.
  • AS/NZS 1768

각 표준은 서로 다른 프로텍터 특성, 테스트 벡터 또는 작동 목적을 정의합니다.

SPD용 UL Standard 1449 제3판은 이전 버전의 주요 개정판이며,[16][17] ANSI 표준으로도 최초로 인정되었습니다.2015년의 후속 개정판에는 USB 충전 포트 및 [18][19]관련 배터리를 위한 저전압 회로가 추가되었다.

EN 62305 및 ANSI/IEEE C62.xx는 프로텍터가 우회할 것으로 예상되는 스파이크를 정의합니다.EN 61643-11 및 61643-21은 제품의 성능과 안전 요건을 모두 명시합니다.이와는 대조적으로 IEC는 표준을 작성할 뿐이며 특정 제품이 이러한 표준을 충족한다고 인증하지 않는다.IEC 표준은 국제 협정의 CB 체계 구성원들이 제품의 안전 준수 테스트 및 인증을 위해 사용합니다.

이러한 기준 중 어느 것도 보호자가 주어진 애플리케이션에서 적절한 보호를 제공한다고 보장하지 않습니다.각 표준은 특정 실제 상황에 존재하는 조건과 상관관계가 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는 표준화된 테스트에 기초하여 보호자가 수행해야 하거나 달성할 수 있는 것을 정의한다.특히 낙뢰 위험이 높은 상황에서는 충분한 보호를 제공하기 위해 전문 엔지니어링 분석이 필요할 수 있다.

프라이머리 컴포넌트

고전압 서지를[20][21] 줄이거나 제한하는 데 사용되는 시스템에는 다음 유형의 전자 부품이 하나 이상 포함될 수 있습니다.각 방법에는 장단점이 [15][22][23]있기 때문에 일부 서지 억제 시스템은 여러 기술을 사용합니다.위의 첫 번째 6가지 방법은 주로 병렬(또는 공유) 토폴로지로 연결된 보호 컴포넌트를 통해 불필요한 서지 에너지를 보호 부하에서 다른 곳으로 전환함으로써 작동합니다.또한 마지막 두 가지 방법은 보호 부하에 대한 전원 공급과 직렬로 연결된 보호 컴포넌트를 사용하여 불필요한 에너지를 차단합니다.또한 이전 시스템과 마찬가지로 불필요한 에너지를 차단할 수도 있습니다.

단일 출구 서지 프로텍터(접속 및 보호등 포함)

금속 산화물 바리스터

상세 정보:바리스터

금속산화물 바리스터(MOV)는 정격전압보다 높은 전압을 [8][24]가했을 때 큰 전류를 흐를 수 있는 벌크반도체 재료(일반적으로 소결입상산화아연)로 구성됩니다.MOV는 통상 보호부하 이외의 장소에서 서지전류를 전환함으로써 전압을 통상회로전압의 3~4배로 제한합니다.MOV가 일치된 [a]세트일 경우 현재의 용량과 기대 수명을 늘리기 위해 병렬로 접속할 수 있습니다.

MOV는 한정된 수명을 가지며 몇 개의 큰 과도기 또는 많은 [25][26]작은 과도기에 노출되면 성능이 저하됩니다.MOV가 활성화될 때마다 임계값 전압이 약간 감소합니다.많은 스파이크가 발생한 후 임계값 전압이 주 또는 데이터 보호 전압에 근접할 정도로 감소할 수 있습니다.이 시점에서 MOV는 점점 더 자주 실행되며 가열되어 최종적으로 실패합니다.데이터 회로에서는 데이터 채널이 단락되어 기능하지 않게 됩니다.전원 회로에서는 퓨즈에 [27]의해 보호되지 않으면 극적으로 용해되거나 화재가 발생할 수 있습니다.

최신 서지 스트립과 하우스 프로텍터에는 심각한 결과를 방지하기 위해 회로 차단기와 온도 퓨즈가 있습니다.서멀 퓨즈가 너무 뜨거워지면 MOV의 연결이 끊어집니다.MOV만 연결이 해제되고 나머지 회로는 작동하지만 서지 보호는 이루어지지 않습니다.MOV가 아직 기능하고 있는지 여부를 나타내는 LED LED가 점등하는 경우가 많습니다.오래된 서지 스트립은 열 퓨즈가 없어 보통 MOV가 훈제, 연소, 터짐, 용해 및 영구 단락된 후에만 10 또는 15 A 회로 차단기에 의존했습니다.

MOV 실패는 화재 위험이며, 이는 1986년[29] 미국방화협회(NFPA)[28] UL1449와 1998년, 2009년 및 2015년 후속 개정의 원인이다.NFPA의 주요 관심사는 [8][30]화재로부터 보호하는 것입니다.

따라서 장기 사용을 목적으로 하는 모든 MOV 기반 보호기에는 보호 컴포넌트가 고장났음을 나타내는 표시기가 있어야 하며 이 표시기는 보호가 계속 [31]기능하고 있는지 정기적으로 점검해야 합니다.

MOV는 가격 대비 성능이 우수하기 때문에 저비용 기본 AC 전원 보호기에서 가장 일반적인 프로텍터 컴포넌트입니다.

과도 전압 억제 다이오드

과도 전압 억제 다이오드(TVS 다이오드)는 전압 스파이크를 제한할 수 있는 눈사태 다이오드의 일종입니다.이러한 구성 요소는 보호 구성 요소의 동작을 가장 빠르게 제한하지만(이론적으로 피코초 단위), 에너지 흡수 능력은 상대적으로 낮습니다.전압은 정상 작동 전압의 2배 이하로 클램핑할 수 있습니다.전류 임펄스가 장치 정격 범위 내에 있으면 기대 수명이 예외적으로 [clarification needed]길어집니다.구성 요소 정격을 초과할 경우 다이오드가 영구 단락 회로로 고장 날 수 있습니다. 이 경우 보호는 유지되지만 저전력 신호 라인의 경우 정상적인 회로 작동이 종료됩니다.TV 다이오드는 전류 용량이 상대적으로 제한적이기 때문에 전류 스파이크가 작은 회로로 제한되는 경우가 많습니다.또한 TV 다이오드는 1년에 한 번 이상 스파이크가 발생하는 경우에도 사용됩니다.이것은, 이 컴포넌트를 정격내에서 사용해도 열화하지 않기 때문입니다.독특한 유형의 TV 다이오드(상표명 Transzorb 또는 Transil)에는 쌍극 작동을 위한 역쌍 직렬 눈사태 다이오드가 포함되어 있습니다.

TV 다이오드는 데이터 통신 등 고속이지만 저전력 회로에 많이 사용됩니다.이 장치들은 다른 다이오드와 직렬로 페어링되어 통신 회로에서 필요한 낮은[32] 캐패시턴스를 제공할 수 있습니다.

사이리스터 서지 보호 장치(TSPD)

상세 정보:사이리스터

트리실은 사이리스터 서지 보호 장치(TSPD)의 일종입니다. TSPD는 크로바 회로에서 과전압 상태로부터 보호하기 위해 사용되는 특수 고체 전자 장치입니다.SIDACtor는 유사한 보호 목적으로 사용되는 또 다른 사이리스터 유형의 장치입니다.

이러한 사이리스터 패밀리 디바이스는 스파크 갭 또는 GDT와 유사한 특성을 가지고 있다고 볼 수 있지만 훨씬 더 빠르게 작동할 수 있습니다.이들은 TV 다이오드와 관련이 있지만 이온화되어 스파크 갭을 전도하는 것과 유사한 낮은 클램핑 전압으로 "오버"될 수 있습니다.트리거 후 클램핑 전압이 낮으면 장치의 열 방산을 제한하면서 큰 전류 서지를 허용합니다.

가스 방전 튜브(GDT) 스파크 갭

전형적인 저전력 낙뢰 보호 회로.MOV(파란색 디스크) 및 GDT(작은 은색 실린더)에 주목합니다.

가스방전관(GDT)은 2개의 전극 사이에 끼인 특수한 가스혼합물을 포함하는 밀폐유리 밀폐장치이며 [33]고압스파이크에 의해 이온화된 후 전류를 통전한다.GDT는 크기에 따라 다른 컴포넌트보다 많은 전류를 전도할 수 있습니다.MOV와 마찬가지로 GDT의 기대수명은 유한하며, 소수의 매우 큰 과도현상 또는 보다 많은 수의 작은 과도현상을 처리할 수 있습니다.일반적인 장애 모드는 트리거 전압이 너무 높아져 장치가 비활성화될 때 발생합니다. 단, 번개 서지가 때때로 완전 단락을 일으킬 수 있습니다.

GDT는 트리거에 비교적 오랜 시간이 걸리기 때문에(60ns~70ns의 [34]낙뢰보다 긴 시간), GDT가 상당한 전류를 흘리기 전에 높은 전압 스파이크를 통과시킬 수 있습니다.GDT가 500V 또는 100ns 이상의 펄스를 통과시키는 것은 드문 일이 아닙니다.경우에 따라서는 GDT가 동작하기 전에 발생하는 고속 렛스루 전압으로 인해 보호부하의 손상을 방지하기 위해 추가 보호 컴포넌트가 필요합니다.트리거 전압은 가스 튜브의 경우 일반적으로 400~600V이며 UL 표준 497에 나열된 전압은 일반적으로 5,000~10,000암페어(8x20µs)[35]의 높은 서지 전류 정격을 가집니다.

GDT는 트리거 시 유효한 단락 회로를 생성하므로 전기 에너지(스파이크, 신호 또는 전력)가 존재할 경우 GDT가 이를 단락시킵니다.일단 트리거되면 GDT는 모든 전류가 충분히 감소하고 가스 방전이 진정될 때까지 계속(추종 전류라고 함) 전도합니다.다른 션트 프로텍터 장치와 달리, 한번 트리거된 GDT는 처음에 가스를 이온화한 고전압보다 낮은 전압에서 계속 전도합니다. 이러한 동작을 부저항이라고 합니다.DC(및 일부 AC) 애플리케이션에서는 시작 스파이크가 소멸된 후 GDT가 파괴되지 않도록 후속 전류를 억제하기 위해 추가 보조 회로가 필요할 수 있습니다.일부 GDT는 과열 시 접지 단자에 의도적으로 단락되도록 설계되어 외부 퓨즈 또는 회로 [36]차단기를 트리거합니다.

많은 GDT는 빛에 노출되면 트리거 전압이 낮아지기 때문에 빛에 민감합니다.따라서 GDT는 빛 노출로부터 보호되어야 하며, 또는 빛에 민감하지 않은 불투명한 버전을 사용해야 합니다.

이전에는 C P Clare에 의해 생산되었던 서지 피뢰기의 CG2 SN 시리즈는 비방사능으로 광고되고 있으며, 이 시리즈의 데이터 시트에는 CG/CG2 시리즈(75-470V)의 일부 멤버가 [37]방사성이 있다고 기재되어 있습니다.

GDT는 매우 낮은 캐패시턴스로 인해 통신기기에 사용되는 것과 같은 고주파 회선에 일반적으로 사용됩니다.GDT는 높은 전류 처리 능력으로 인해 전력선을 보호하는 데도 사용할 수 있지만 후속 전류 문제를 제어해야 합니다.

셀렌 전압 억제기

MOV와 유사한 "과전압 클램핑" 벌크 반도체. 단, 클램핑도 되지 않습니다.단, 통상 MOV보다 수명이 길다.교류 발전기의 여기자 장과 같은 고에너지 DC 회로에서 주로 사용됩니다.적절한 크기만 유지하면 전력을 지속적으로 소산할 수 있으며 서지 이벤트 내내 클램핑 특성을 유지합니다.

카본 블록 스파크 갭 과전압 억제기

스파크 갭 과전압 억제기를 갖춘 전화망 인터페이스 장치.왼쪽의 두 개의 황동 육각 물체는 서프레서를 덮고 있으며, 서프레서는 팁 또는 링 라인의 접지 측 과전압을 단락시킵니다.

스파크 갭은 19세기에 개발된 전화 회로에 남아 있는 가장 오래된 보호 전기 기술 중 하나입니다.카본로드 전극은 제2전극에서 소정의 거리를 두고 절연체에 의해 유지된다.갭 치수는 스파크가 두 부품 사이에서 점프하여 접지 측 단락되는 전압을 결정합니다.북미의 전화 어플리케이션의 일반적인 간격은 0.076mm(0.003인치)[38]입니다.카본 블록 서프레서는 가스 피뢰기(GDT)와 유사하지만 2개의 전극이 공기에 노출되어 있기 때문에 주변 대기, 특히 습도의 영향을 받습니다.이러한 장치는 작동 시 불꽃이 튀기므로 폭발성 대기가 발생할 수 있는 곳에 설치하지 마십시오.

인덕터, 라인 리액터, 초크, 콘덴서

인덕터, 라인 원자로, 초크 및 캐패시터는 고장 전류를 제한하기 위해 사용되며 과전압 이벤트를 [39]줄이거나 방지할 수 있다.단층 전류를 제한하는 애플리케이션에서 인덕터는 일반적으로 전기 라인 원자로 또는 초크로 알려져 있다.라인 원자로는 과전압 트립을 방지하고, 솔리드 스테이트 장치의 신뢰성과 수명을 증가시키며, 불필요한 [40][41][42]트립을 줄일 수 있다.

서지 프로텍터가 있는 마샬링 캐비닛 패널

금속 마샬링 캐비닛 패널에서는 디지털 디바이스 및 전기 컨트롤러에서 원격으로 서지 프로텍션 디바이스(SPD) 장애를 억제할 수 있습니다.세컨더리 시스템에서 번개와 번개가 직접 깜박이면 SPD에 치명적인 장애가 발생할 수 있습니다.SPD의 치명적인 장애는 금속 파편과 전도성 탄소 그을음의 구름을 방출할 수 있습니다.마샬링 패널은 원격 주 제어판에 [43][44][45]장착된 디지털 및 제어 장치에 이러한 위험이 도달하는 것을 방지합니다.마샬링 캐비닛 패널은 디지털 시스템 패널(화재 경보, 보안 액세스 제어, 컴퓨터 클린 전원 등)에 사용됩니다.보호해야 할 배선 및 케이블은 전원 공급 장치 및 지하, 머리 위 또는 보도, 교량 등 기타 수단을 통해 건물 밖으로 확장되는 배선(신호 회로, 개시 장치 회로, 실드 등)을 모두 포함한다.또한 다락방, 주차장 지붕 높이, 주차등 [46][47]등 높은 곳에 위치한 장치의 배선을 포함해야 한다.이 배선은 마샬링 캐비닛의 SPD를 통과하면 디지털 시스템 패널(화재 알람, 보안 액세스 제어, 컴퓨터 클린 파워, 프로그래머블 로직 컨트롤러(PLC) 등)의 입출력 접속을 포함한 다른 원격 인접 캐비닛에 접속할 수 있습니다.

1/4파 동축 서지 피뢰기

RF 신호 전송 경로에서 사용되는 이 기술은 주파수 대역폭을 통과할 수 있는 조정된 1/4 파장 단락 회로 스터브를 갖추고 있지만 다른 신호(특히 DC 쪽으로)에 단락을 제공합니다.통과 대역은 협대역(약 ±5 ~ ±10% 대역폭) 또는 광대역(±25 ~ ±50% 대역폭 초과)일 수 있습니다.1/4파 동축 서지 피뢰기에는 동축 단자가 있어 일반적인 동축 케이블 커넥터(특히 N 또는 7-16 타입)와 호환됩니다.400MHz 이상의 RF 신호를 가장 견고하게 보호할 수 있습니다.이 주파수에서는 범용/광대역 동축 서지 피뢰기에 일반적으로 사용되는 가스 방전 셀보다 훨씬 뛰어난 성능을 발휘합니다.1/4파 피뢰기는 2.4GHz 또는 5GHz의 Wi-Fi와 같은 통신 애플리케이션에는 유용하지만 TV/CATV 주파수에는 유용하지 않습니다.4분의 1파 피뢰기는 저주파용 회선을 단락시키기 때문에 LNB의 DC 전력을 동축 다운링크에 송신하는 시스템과는 호환되지 않습니다.

시리즈 모드(SM) 서지 억제기

이러한 장치는 이전의 억제기와는 다르게 작동하기 때문에 줄 단위로 정격이 되지 않으며 반복적인 서지 동안 본질적으로 마모되는 재료에 의존하지 않습니다.SM 서프레서는 주로 보호된 장치에 대한 전력 공급의 과도 전압 서지를 제어하기 위해 사용됩니다.이들 필터는 기본적으로 50 또는 60Hz의 라인전압을 부하에 통과시키고 높은 주파수를 차단 및 변환하도록 연결된 헤비듀티 로우패스 필터입니다.이러한 유형의 억제기는 전압 서지 및 중성선에 대한 돌입 전류를 억제하는 인덕터, 캐패시터 및 저항 뱅크를 사용하는 반면 다른 설계에서는 접지선에 [48]분로합니다.서지는 우회하는 것이 아니라 실제로 억제된다.인덕터는 에너지를 느리게 한다.회로 경로와 직렬로 연결된 인덕터는 전류 스파이크를 느리게 하기 때문에 피크 서지 에너지는 시간 영역에 분산되어 캐패시터 [49]뱅크에서 무해하게 흡수되어 서서히 방출된다.

실험 결과에 따르면 대부분의 서지 에너지는 100줄 미만에서 발생하므로 SM 설계 매개변수를 초과할 가능성은 낮다.SM 억제기는 흡수 에너지가 부품의 유전체 재료 설계 한계를 초과할 경우 화재 위험을 나타내지 않는다. 낙뢰 시 서지 에너지 또한 아크 오버를 통해 지면에 제한되며 종종 이론적인 최대치를 초과하지 않는 서지 잔류물(예: 모델 형상이 8인 3000A에서 6000V)을 남기기 때문이다.× IEEE/ANSI C62.41)에 의해 지정된 20마이크로초 파형.SM은 전류 상승과 전압 상승 모두에서 작동하기 때문에 최악의 서지 환경에서도 안전하게 작동할 수 있습니다.

SM 억제는 보호 철학을 전원 입력에 집중시키지만 SM 디바이스의 입력과 데이터 회선(안테나, 전화, LAN 접속 등) 또는 프라이머리 디바이스에 캐스케이드되어 링크된 복수의 디바이스) 사이에 발생하는 서지로부터 보호할 수 없습니다.이는 서지 에너지가 접지선으로 전환되지 않기 때문입니다.기준점으로 사용하기 위해서는 접지선이 깨끗해야 합니다.이 설계 이념에서는 이러한 이벤트는 전원 공급 전에 SM 디바이스에 의해 이미 보호되고 있습니다.NIST는 "그것들을 접지 도체의 배수구로 보내는 것은 다른 [50]도체에서는 약 200미터 떨어진 곳에서 1 마이크로초 이내에 다시 나타나게 할 뿐"이라고 보고했습니다.따라서 데이터 전송로 보호는 서지(surge)가 접지선으로 전송되는 경우에만 필요합니다.

SM 디바이스는 다른 서지 억제 기술을 사용하는 디바이스보다 부피가 크고 무거운 경향이 있습니다.SM 필터의 초기 비용은 일반적으로 130 USD 이상으로 높아지지만 올바르게 사용한다면 긴 사용 수명을 기대할 수 있습니다.SM 디바이스는 전원 공급과 직렬로 설치되기 때문에 피드를 절단하여 재접속해야 하므로 현장 설치 비용이 높아질 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 일치하지 않는 MOV는 전압 정격에서 약 ±10%의 공차를 가지므로 [12]충분하지 않을 수 있습니다.병렬 접속 MOV 의 유효성에 대한 자세한 것은, 「Joules Rating 」를 참조해 주세요.

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외부 링크

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