Jste zde

Přepěťové ochrany 3 - Použití v elektronice

Praktické poznatky z použití přepěťových ochran v elektronice.

    Čím se liší přepěťové ochrany pro napájecí rozvody nn a pro elektroniku? 
    Něčím ano a něčím ne. 

    • Neliší se principem funkce přepěťových ochran ve vztahu k sytémové ekvipotenciální přípojnici. 
    • Neliší se názvoslovím a označením třídy ochrany (B, C, D).
    • Liší se podstatně konstrukčním uspořádáním a energetickými nároky na jednotlivé třídy ochran. 
    • Liší se významně požadavky na zachování přenosových vlastností chráněných vedení a vodičů např. pro videotechniku je požadována minimální šířka přenášeného pásma 10 MHz/-3dB, pro počitačové sítě 10 ¸100 MHz a pro mikrovlné spoje jednotky GHz. 
    Jak velká napětí a proudy musí “zvládnout” přepěťové ochrany pro elektroniku?
    Přepěťové ochrany třídy B (=svodiče bleskového proudu) musí spolehlivě odvést impulsní proud o velikosti 2,5 kA při délce trvání zkušebního impulsu 10/350 us. Jako svodiče bleskových proudů se běžně používají tzv. bleskojistky, což jsou obvykle zapouzdřená a plynem plněná ochranná jiskřiště. Aktivační, t. j. tzv. zapalovací napětí  je v závislosti na konstrukčním provedení a strmosti nárůstu napěťové vlny v rozmezí cca 600 ¸ 1200 V. Po zapálení klesne hodnota napětí na bleskojistce na hodnotu cca desítky voltů. Důležitým parametrem bleskojistky je také údaj o tom, při jakém jmenovitém napětí užitečného signálu se bleskojistka ještě neaktivuje.

    Proč zrovna 2,5 kA???
    Protože na základě výzkumu se zjistilo, že jednou “žilou” neboli vodičem sdělovacího kabelu není technicky možné vyšší hodnotu impulsního proudu “protlačit”. Tomu brání tzv. podélná impedance vodiče, která je mnohonásobně vyšší než u “tlustého” vodiče napájecího kabelu rozvodu nn. Dále při vyšších hodnotách impulsních proudů dochází k takovému oteplení vodiče, že se přehřeje a odpaří a tím dojde k přerušení vodivé cesty. Sdělovací kabely bývají obvykle konstruovány jako vícežilové. V místě vniku bleskového proudu do sdělovacího kabelu dojde k podobnému rozdělení zbytkového proudu jako u silového kabelu (50%+25%+25%) s tím rozdílem, že žil ve sdělovacím kabelu je podstatně více než v silovém kabelu a tím “zbyde” na jednu žílu sdělovacího kabelu podstatně menší hodnota bleskového proudu.

    Poznámka: použitý pojem “sdělovací kabel” je zde chápán v širším slova smyslu pro všechny kabely použité v systému s výjimkou silových kabelů (např. koaxiální kabely pro rozvod videosignálu nebo počítačové sítě nebo pro anténní svody, telefonní kabely, kabely pro měření a regulaci atd.).

    Kam se instalují ochrany třídy B ve “sdělovacích rozvodech”?
    Nejlépe co nejblíže k  přechodu přívodního kabelu z nechráněného do chráněného prostředí t. j. na rozhraní zóny bleskové ochrany 0 a 1. Prakticky se tyto ochrany instalují do vstupních rozváděčových  skříní sdělovacích kabelů (např. bleskojistky na vstupu telefonních kabelů do objektu).

    Jak velká napětí a proudy musí “zvládnout” svodiče přepětí pro elektronické přístroje?
    Tady už je odpověď mnohem složitější než u silových rozvodů nn, protože nejrůznějších elektronických přístrojů může být v systému nasazeno mnoho. Asi nejsprávnější odpověď by měla znít v tom smyslu, že svodiče přepětí třídy C a případně i jemná ochrana třídy D zapojené za přepěťovou ochranou třídy B by měli být takové, aby spolehlivě zajistili “přežití” připojených elektronických přístrojů i při přímém úderu blesku do venkovního přívodního sdělovacího kabelu.

    Jak poznáme, že nasazené přepěťové ochrany jsou tak udělány?
    Sami nijak. Tyto technické vlastnosti musí změřit výrobce přepěťové ochrany a naměřené hodnoty uvádět ve vhodné formě např. uvedením maximálních hodnot zbytkového napětí nebo nejlépe oscilogramem časové odezvy zbytkového napětí na chráněném výstupu z přepěťové ochrany při přivedení standardního zkušebního impulsu na vstup přepěťové ochrany. Tento údaj musí být součástí tzv. technických podmínek přepěťové ochrany

    Praktické poznatky
    Na tomto místě jako uživatelé přepěťových ochran musíme velice “zbystřit”, abychom nenakoupili něco, co nebude správně fungovat ! Někteří výrobci přepěťových ochran si velice zjednodušují život a udávají pouze technické parametry ochranných prvků (např. bleskojistek), použitých při konstrukci přepěťové ochrany, což může být silně zavádějící. K čemu nám je dobrá informace o tom, že použitá bleskojistka svede proud 20 kA, 8/20 us, jestliže je konstrukčně v přepěťové ochraně zapojena nesprávně? Zvládne zkušební signál celá přepěťová ochrana? Přenesou takový zkušební proud např. použité vstupní konektory? Při jakém napětí se taková hodnota zkušebního proudu “protlačí” do vstupu přepěťové ochrany? Byla vůbec takovým impulsem zkoušena celá přepěťová ochrana? Jakým zkušebním zařízením? 
    Tohle je pár nejdůležitějších otázek, na které musíme znát jasnou odpověď dříve, než se rozhodneme pro volbu té nebo oné přepěťové ochrany. Výrobce je povinen tyto údaje na požádání sdělit (např. schéma zkušebního zapojení, použité zkušební generátory a způsob jejich připojení ke zkoušené přepěťové ochraně atd.).

    Jak poznáme, že nasazené přepěťové ochrany zajistí spolehlivý a bezbezporuchový provoz chráněných elektronických přístrojů v systému?
    Porovnáním údajů výrobce přístroje o tzv. třídě odolnosti přístroje s údaji uváděnými v technických podmínkách přepěťové ochrany. Pokud bude třída odolnosti elektronického přístroje vyšší než hodnoty zbytkového výstupního napětí z přepěťové ochrany , pak je vše v pořádku a systém bude fungovat spolehlivě a nerušeně.  Poznámka: třída odolnosti přístroje je definována mezními hodnotami rušení, při kterém přístroj ještě spolehlivě plní všechny funkce dle svých technických podmínek.

    Jak to tedy s tou problematikou EMC vlastně je?
    Myslím si, že všichni čtenáři, kteří dočetli náš seriál až k tomuto bodu již mohou sami objektivně posoudit k čemu že vlastně ty přepěťové ochrany jsou. Děkuji vám za trpělivost.
     

    Ing. Vladimír Brok  
    BrokTON,  Železný Brod 
Hodnocení článku: