חמש שיטות הגנה של מגני נחשולי מתח

שיטות להגנה מפני נחשולי מתח

1. התקני הגנה מפני נחשולי מתח (SPD) מקבילים המחוברים על פני קווי חשמל

בתנאים רגילים, הווריסטורים בתוך מגן המתח נשארים במצב של עכבה גבוהה. כאשר רשת החשמל נפגעת מברק או חווה קפיצות מתח חולפות עקב פעולות מיתוג, המגן מגיב תוך ננו-שניות, וגורם לווריסטורים לעבור למצב של עכבה נמוכה, ולצמצם במהירות את מתח היתר לרמה בטוחה. אם מתרחשים קפיצות מתח או מתח יתר ממושכים, הווריסטור מתפרק ומתחמם, מה שמפעיל מנגנון ניתוק תרמי כדי למנוע שריפות ולהגן על הציוד.

2. מגני נחשולי מתח מסוג מסנן סדרתי המחוברים בקו אחד עם מעגלי חשמל

מגנים אלה מספקים חשמל נקי ובטוח לציוד אלקטרוני רגיש. נחשולי ברק נושאים לא רק אנרגיה עצומה אלא גם קצבי עליית מתח וזרם תלולים ביותר. בעוד שפריטי מתח מקבילים יכולים לדכא אמפליטודות נחשולי מתח, הם אינם יכולים לשטח את חזיתות הגל החדות שלהם. שפריטי מתח מסוג מסנן טורי, המחוברים בקו ישר למעגלי חשמל, משתמשים ב-MOV1, MOV2) כדי לבלום מתח יתר בננו-שניות. בנוסף, מסנן LC מפחית את תלילות קצבי עליית המתח והזרם של הנחשולים כמעט פי 1,000 ומקצץ את המתח השיורי פי חמישה, ובכך מגן על התקנים רגישים.

3. התקנת וריסטורים להגבלת מתח בין פאזות וקווים כדי להגביל נחשולי מתח יתר

שיטה זו עובדת היטב עבור תאורה, מעליות, מזגנים ומנועים, בעלי יכולות עמידות גבוהות יותר בפני נחשולי מתח. עם זאת, היא פחות יעילה עבור מכשירי אלקטרוניקה קומפקטיים מודרניים עם אינטגרציה גבוהה. לדוגמה, במערכות AC חד-פאזיות 220V, וריסטורים מותקנים בדרך כלל בין הניטרל להארקה כדי לספוג קפיצות ברקים מושרות. יעילות ההגנה תלויה לחלוטין בבחירת הווריסטור ובאמינותו.

מתח ההידוק נקבע על סמך מתח השיא של הרשת (310 וולט), תוך התחשבות ב:
- תנודות ברשת של 20%,
- סבילות לרכיבים של 10%,
- 15% מקדמי אמינות (הזדקנות, לחות, חום).
לכן, רמות הידוק אופייניות נעות בין 470 וולט ל-510 וולט. נחשולי מתח מתחת ל-470 וולט עוברים ללא שינוי.

בעוד שציוד חשמלי סטנדרטי (למשל, מנועים, תאורה) יכול לעמוד במתח AC של 1,500 וולט (2,500 וולט בשיא), אלקטרוניקה מודרנית פועלת במתח של ±5 וולט עד ±15 וולט, עם סבולות מקסימלית מתחת ל-50 וולט. קפיצות בתדר גבוה מתחת ל-470 וולט עדיין יכולות להתחבר דרך קיבולים טפיליים בשנאים ובספקי כוח, ולגרום נזק למעגלים משולבים. יתר על כן, עקב מתח שיורי של וריסטור והשראות עופרת, נחשולי מתח חזקים עלולים לדחוף את רמות ההידוק ל-800 וולט-1,000 וולט, ולסכן עוד יותר את האלקטרוניקה.

4. שיפור ההגנה בעזרת שנאים אולטרה-בידודיים (שיטת בידוד)

שנאי בידוד מוגן מוכנס בין מקור הכוח לעומס כדי לחסום רעש בתדר גבוה תוך מתן אפשרות להארקה משנית תקינה. הפרעות במצב משותף, שהיא יחסית להארקה, מתחברות באמצעות קיבול בין הסלילים. מגן מוארק בין הסלילים הראשוניים והמשניים מסיט את ההפרעה הזו, ומפחית את רעש המוצא.

5. שיטת ספיגה

רכיבים סופגים מדכאים נחשולי מתח על ידי מעבר מעכבה גבוהה לנמוכה כאשר חורגים ממתחי הסף. התקנים נפוצים כוללים:
- וריסטורים – קיבולת טיפול זרם מוגבלת.
- צינורות פריקת גז (GDT)– תגובה איטית.
- דיודות TVS / שפופרות פריקה במצב מוצק – מהיר יותר אך עם פשרות בספיגת אנרגיה.