Виды варисторов: принцип работы, типы и применение в защите от импульсных перенапряжений

Что такое варистор и как он работает. Какие виды варисторов существуют. Где применяются варисторы для защиты от перенапряжений. Как выбрать подходящий варистор для УЗИП.

Что такое варистор и принцип его работы

Варистор — это полупроводниковый резистор, сопротивление которого сильно зависит от приложенного напряжения. При нормальном рабочем напряжении варистор имеет высокое сопротивление. Когда напряжение превышает определенный порог, сопротивление варистора резко падает, и он начинает пропускать ток.

Основной принцип работы варистора заключается в следующем:

• При низком напряжении варистор ведет себя как изолятор
• При превышении порогового напряжения сопротивление варистора резко снижается
• Варистор начинает проводить ток, ограничивая дальнейший рост напряжения
• После снижения напряжения варистор возвращается в исходное высокоомное состояние

Такое свойство варисторов позволяет использовать их для защиты электрических цепей от импульсных перенапряжений и скачков напряжения в сети.

Основные виды и типы варисторов

Существует несколько основных видов варисторов, различающихся по конструкции и материалам:

1. Металлооксидные варисторы (MOV)

Наиболее распространенный тип. Изготавливаются из оксида цинка с добавками других металлов. Основные преимущества:

• Высокая энергоемкость
• Быстрое время срабатывания (наносекунды)
• Широкий диапазон рабочих напряжений
• Компактные размеры

2. Карбид-кремниевые варисторы (SiC)

Изготавливаются на основе карбида кремния. Отличаются:

• Высокой температурной стабильностью
• Устойчивостью к большим токам
• Долгим сроком службы

3. Селеновые варисторы

Изготавливаются на основе селена. Характеризуются:

• Плавной вольт-амперной характеристикой
• Высокой надежностью
• Устойчивостью к перегрузкам

Применение варисторов в устройствах защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП)

Варисторы широко используются в УЗИП для защиты электрооборудования от импульсных перенапряжений. Основные области применения варисторов в УЗИП:

• Защита низковольтных распределительных сетей
• Защита промышленного и бытового электрооборудования
• Защита электронных устройств и компьютерной техники
• Защита телекоммуникационного оборудования
• Молниезащита зданий и сооружений

В УЗИП варисторы обычно используются в комбинации с другими элементами, такими как газоразрядники и полупроводниковые диоды, для обеспечения комплексной многоступенчатой защиты.

Преимущества и недостатки варисторов в составе УЗИП

Использование варисторов в УЗИП имеет ряд преимуществ:

• Быстрое время срабатывания (единицы наносекунд)
• Способность поглощать большую энергию импульса
• Низкое остаточное напряжение после срабатывания
• Компактные размеры
• Относительно низкая стоимость

Однако у варисторов есть и некоторые недостатки:

• Ограниченный ресурс срабатываний
• Постепенная деградация характеристик при многократных воздействиях
• Наличие тока утечки в дежурном режиме
• Чувствительность к длительным перенапряжениям

Для компенсации этих недостатков в современных УЗИП применяются специальные схемотехнические решения и комбинации с другими защитными элементами.

Как выбрать варистор для УЗИП

При выборе варистора для УЗИП необходимо учитывать следующие основные параметры:

• Классификационное напряжение — должно соответствовать номинальному напряжению защищаемой сети
• Максимальное длительное рабочее напряжение — должно быть выше максимального рабочего напряжения сети
• Номинальный разрядный ток — определяет способность варистора поглощать энергию импульса
• Уровень защиты — остаточное напряжение при протекании номинального разрядного тока
• Энергоемкость — максимальная энергия одиночного импульса, которую способен поглотить варистор

Кроме того, важно учитывать условия эксплуатации, требуемый ресурс срабатываний и другие факторы. Правильный выбор варистора обеспечит эффективную и надежную защиту от импульсных перенапряжений.

Современные тенденции в разработке варисторов для УЗИП

В настоящее время ведутся активные исследования и разработки по улучшению характеристик варисторов для применения в УЗИП. Основные направления развития:

• Повышение энергоемкости и способности поглощать мощные импульсы
• Улучшение стабильности характеристик при многократных воздействиях
• Снижение остаточного напряжения и тока утечки
• Разработка варисторов с функцией самовосстановления
• Создание «интеллектуальных» варисторов с возможностью диагностики состояния

Эти разработки позволят создавать более эффективные и надежные устройства защиты от импульсных перенапряжений на основе варисторов.

Варисторы в комплексных системах молниезащиты

Варисторы играют важную роль в построении многоступенчатых систем молниезащиты зданий и сооружений. В таких системах варисторы обычно используются на второй и третьей ступенях защиты:

• На первой ступени устанавливаются мощные газоразрядники для отвода основной энергии удара молнии
• На второй ступени применяются металлооксидные варисторы для ограничения остаточных перенапряжений
• На третьей ступени могут использоваться маломощные варисторы в сочетании с TVS-диодами для защиты чувствительной электроники

Такая комбинация позволяет эффективно защитить оборудование от прямых и вторичных воздействий молнии. При этом варисторы обеспечивают быстрое ограничение перенапряжений до безопасного уровня.

Техническое обслуживание и диагностика варисторов в составе УЗИП

Для обеспечения надежной работы УЗИП на основе варисторов необходимо проводить их регулярное техническое обслуживание и диагностику. Основные мероприятия включают:

• Визуальный осмотр на предмет механических повреждений
• Проверку целостности электрических соединений
• Измерение тока утечки варисторов
• Контроль классификационного напряжения
• Тестирование времени срабатывания
• Проверку уровня защиты при номинальном разрядном токе

Современные УЗИП часто оснащаются встроенными системами диагностики, которые позволяют контролировать состояние варисторов в режиме реального времени. Это помогает своевременно выявлять деградацию характеристик и предотвращать отказы защиты.

Регулярное обслуживание и диагностика варисторов в составе УЗИП позволяют обеспечить надежную защиту оборудования от импульсных перенапряжений в течение всего срока эксплуатации.

Полезные материалы о устройства защиты от импульсных перенапряжений

В данном разделе мы собрали полезные материалы о устройствах защиты от импульсных перенапряжений.

Среди них:
— Зачем нужны УЗИП и где они применяются;
— Виды и типы устройств;
— Как выбрать оборудование;
— Как определить срабатывание УЗИП;
— Импульсные перенапряжения – пути возникновения и проникновения, виды, последствия;
— УЗИП и УЗО в чём разница?

Как определить, что УЗИП сработал?

Никак. УЗИП не снабжаются встроенными индикаторами или счетчиками срабатывания. Чтобы зафиксировать факт срабатывания УЗИП или для мониторинга сети на предмет возникновения импульсных перенапряжений, можно поставить счетчик импульсов на основе датчиков тока. 

Зачем нужно индикаторное окошко на корпусе УЗИП?

Оно отражает состояние рабочего элемента УЗИП. Красный цвет означает выход из строя варистора или разрядника и необходимость замены съемного модуля.

УЗИП одноразовое устройство или многоразовое?

УЗИП – устройство многократного действия, после срабатывания оно возвращается в исходное непроводящее состояние.

Какое количество срабатываний имеет УЗИП?

УЗИП более 20 раз пропускает номинальный разрядный ток 8/20 мкс, и, хотя бы единожды без разрушений, – максимальный разрядный ток 8/20 мкс.

Но если УЗИП выбран неверно с точки зрения несоответствия параметрам возможных воздействий, или выбран верно, но случилось нерасчетное воздействие, или УЗИП на базе варистора установлен в сеть, где происходят колебания (скачки) напряжения, то возможен его преждевременный выход из строя. 

Почему УЗИП может выйти из строя?

УЗИП может разрушиться из-за нерасчетных воздействий, если фактический ток молнии через (модуль) УЗИП превысит указанные в паспорте значения импульсного или разрядного тока молнии. УЗИП на базе варисторов может выйти из строя из-за нагрева под воздействием тока утечки при длительном превышении допустимого напряжения. Если для сети нехарактерны скачки напряжения, то в процессе эксплуатации современные варисторы практически не подвержены деградации.

Непосредственной причиной повреждения УЗИП на базе разрядников может стать неспособность погасить дугу сопровождающего тока.

УЗИП и УЗО – в чём разница?

УЗО и УЗИП – устройства разного назначения. УЗО (УДТ) – это дифференциальный выключатель, реагирующий на разность токов, УЗИП – не выключатель, а ограничитель импульсных перенапряжений. УЗИП устанавливается электрически параллельно нагрузке и ограничивает перенапряжение, оставляя нагрузку в работе. Поэтому УЗО не заменяет УЗИП, а УЗИП не заменяет УЗО.

Уровень защиты УЗИП – лучше больше или меньше?

Под уровнем защиты УЗИП понимается напряжение, которое будет приложено к изоляции защищаемого оборудования.

По сути это импульсное разрядное напряжение, если речь идет об УЗИП на базе разрядников, и остаточное напряжение – применительно к УЗИП на базе варисторов. Чем ниже уровень защиты УЗИП, тем эффективнее защита.

Какое устройство лучше защитит от грозы УЗИП или ОПН?

Сеть до 1000 В лучше защитит УЗИП в силу того, что среди УЗИП есть устройства I класса на базе разрядников, способные выдержать импульсный ток молнии формой волны 10/350 мкс.

ОПН-0,4 кВ могут классифицироваться в качестве УЗИП II класса, поскольку они не проходят испытания импульсом тока 10/350 мкс. Т.е. корректно сравнивать УЗИП II класса и ОПН-0,4 кВ. Если паспортные характеристики этих устройств одинаковые, то у УЗИП будет преимущество в том, что они монтируются на стандартную дин-рейку, в то время как ОПН-0,4 кВ имеют крепление под болт, которое требует дополнительного места в шкафу.

В общем случае, более широкий ассортимент УЗИП позволяет подобрать устройство с любыми параметрами для установки в любой зоне молниезащиты.

Есть ли смысл во внешней молниезащите без УЗИП и в УЗИП без внешней молниезащиты?

Есть. Внешняя молниезащита предотвратит неконтролируемый удар молнии в объект, и, соответственно, механические разрушения, потерю электроснабжения, пожар. При этом при отсутствии УЗИП возможно повреждение оборудования из-за перенапряжений, связанных с увеличением потенциала заземляющего устройства и протеканием тока молнии по токоотводам.

Если на объекте нет внешней молниезащиты, то считается, что прямой удар молнии – нерасчетный случай. Здесь источником воздействия на оборудование может стать питающая воздушная или кабельная линия 0,4 кВ при ударе молнии непосредственно в ВЛ или в землю поблизости. УЗИП во вводном щитке предотвратит выход из строя помехочувствительного оборудования.

При скачках напряжения в сети УЗИП спасет оборудование или нет?

Не спасет. УЗИП защищает не от скачков напряжения, а от импульсных перенапряжений – быстро нарастающих, мощных импульсов, длительность которых лежит в микросекундном диапазоне. «Скачками» называют незначительные по величине колебания напряжения, длительность которых лежит в секундном диапазоне. От «скачков» защищает реле напряжения, отключая и нагрузку, и УЗИП.

Как УЗИП реагирует на скачки напряжения в сети?

УЗИП в состоянии выдержать повышение сетевого напряжения определенной кратности в течение ограниченного времени – эта характеристика называется «временное перенапряжение» или «temporary overvoltage». Например, при длительно допустимом максимальном напряжении 255 В УЗИП способно выдержать повышение до 355 В в течение 5 с. Далее должно сработать реле напряжения. Вероятно, УЗИП на базе варисторов отключится встроенным терморасцепителем при длительном превышении максимального напряжения и возрастании тока утечки. УЗИП на базе разрядников не сработает и не повредится, если скачок напряжения будет ниже уровня статического разрядного напряжения разрядника.

Можно ли размещать УЗИП и реле напряжения в электрическом щите внутри квартиры или дома?

Можно. Эти устройства не влияют друг на друга. Реле напряжения отключит нагрузку при колебаниях напряжения в сети. УЗИП сработает при кратковременных импульсных (грозовых, коммутационных) воздействиях, выровняв потенциалы между рабочими проводниками и обеспечив условия для безопасного функционирования нагрузки без ее отключения. Хорошо, если реле будет установлено до УЗИП.

При каких условиях срабатывания УЗИП надо менять сменный модуль?

Если на корпусе съемного модуля УЗИП визуальный индикатор поменяет цвет на красный, это означает что надо менять модуль с рабочим элементом. При штатном срабатывании УЗИП индикатор не меняет цвет. Съемный модуль подлежит замене только при повреждении рабочего элемента. Например, варистор может выйти из строя из-за нагрева током утечки, возникающим при нарушении структуры варистора во время эксплуатации. Этот факт фиксируется визуальным индикатором на корпусе съемного модуля УЗИП, который меняет цвет на красный.

Есть ли у УЗИП удалённая индикация состояния рабочего модуля?

Да, УЗИП может быть оснащено дополнительно дистанционной сигнализацией – «сухим» перекидным контактом на ток 0,5 А. Дистанционная сигнализация срабатывает, когда УЗИП отключается из сети встроенным терморасцепителем. Это разумная и недорогая опция целесообразна для УЗИП на базе варисторов. Для УЗИП на базе разрядников возможный выход из строя не связан с нагревом током утечки, поэтому здесь встроенный терморасцепитель неэффективен, и дистанционная сигнализация, как правило, не применяется.

Зачем устанавливать выключатель или предохранитель в цепь УЗИП?

Коммутирующее устройство может устанавливаться последовательно с УЗИП для защиты сети от короткого замыкания при выходе УЗИП из строя.

Как лучше защитить сеть при повреждении УЗИП – автоматическим выключателем или предохранителем?

Защитить сеть от КЗ при повреждении УЗИП лучше с помощью предохранителя. Выключатель не применяют в цепи УЗИП из-за того, что падение напряжения на индуктивности выключателя при протекании через него импульсного тока суммируется с остающимся напряжением на выводах УЗИП, увеличивая, тем самым, его уровень защиты. Кроме того, выключатель может выйти из строя при воздействии импульсного тока амплитудой десятки килоампер. В качестве коммутирующего аппарата лучше использовать предохранитель, т.к. у него нет индуктивного сопротивления, его конструкция проще и надежнее.

Как правильно выбрать предохранитель в цепях УЗИП? Можно ли обойтись без предохранителя?

В бытовой сети малой мощности можно и даже нужно обойтись без предохранителя, потому что обычно невозможно скоординировать требуемый номинал предохранителя и заданный номинал вышестоящего выключателя. И тогда не будет обеспечена селективность работы предохранителя в цепи УЗИП и вводного выключателя.

Номинал предохранителя в цепи УЗИП должен, с одной стороны, быть достаточно большим, чтобы пропускать импульсы тока молнии, не мешая срабатыванию УЗИП. С другой стороны, его номинал должен быть на ступень ниже номинала вышестоящего выключателя, чтобы отключать ток КЗ при повреждении УЗИП, оставляя нагрузку в работе. Таким образом, номинал предохранителя в цепи УЗИП определяется двумя условиями.

а) Рекомендуемый номинал предохранителя определяется производителем УЗИП путем оценки теплового действия тока молнии, которое характеризуется интегралом Джоуля ʃi2t (согласно ГОСТ МЭК 60269-1). Величина тока принимается равной ожидаемому току через УЗИП – это импульсный ток молнии для УЗИП I класса и номинальный разрядный ток для УЗИП II класса. Соответственно, чем выше пропускная способность УЗИП (по Iimp или In), тем выше рекомендуемый номинал предохранителя. Обычно с УЗИП I класса рекомендуется ставить предохранитель с номинальным током не ниже 125 А (обычно – 315 А), с УЗИП II класса – не ниже 63 А (обычно 125 А). В противном случае при протекании тока молнии предохранитель сработает и отключит УЗИП из цепи. Оборудование останется без защиты до замены предохранителя, что рискованно из-за возможности повторения воздействия в течение одной грозы (например, при многокомпонентном ударе). Выполнение этого условия гарантирует непрерывность защиты.

б) Номинал вышестоящего автоматического выключателя должен как минимум на одну ступень превышать номинал предохранителя. В противном случае при повреждении УЗИП и протекании через него тока КЗ сработает не предохранитель, а вводной выключатель, отключив и УЗИП, и нагрузку. Выполнение этого условия гарантирует непрерывность питания.

Проблема в том, что в большинстве сетей малой мощности установлены вводные выключатели небольшого номинала (16-63 А), и их согласование с предохранителем становится невозможным. Это естественное положение вещей, являющееся следствием несоразмерности мощностей источника электроснабжения и молнии.

В этом случае мы рекомендуем установку УЗИП без коммутационных аппаратов. Такая схема при штатном функционировании УЗИП обеспечит непрерывность защиты оборудования при грозовых перенапряжениях, а в случае повреждения УЗИП его коммутирует вышестоящий выключатель.

Таким образом, нужно сравнить рекомендуемый производителем номинал предохранителя с номиналом вышестоящего выключателя, и если номинал выключателя ниже, то целесообразно отказаться от установки предохранителя в цепь УЗИП.

Если в проекте есть требование установить защитный аппарат в цепь УЗИП, но его координация с выключателем невозможна, то как быть?

Можно включить в проект предохранитель (но не выключатель), скоординированный с головными автоматами, поскольку с точки зрения пожаро- и электробезопасности применение предохранителей с номинальным током большим, чем у вводного аппарата, не имеет смысла. В этом случае при повреждении УЗИП будет обеспечена непрерывность питания нагрузки. Если же будет протекать большой ток молнии, на который рассчитан УЗИП, то сработают и УЗИП, и предохранитель. Нагрузка, вероятно, останется в работе, а предохранитель потребует замены.

Т.е. невозможно обеспечить одновременно непрерывность питания и непрерывность защиты.

Поэтому прежде, чем вы установите предохранитель в цепь УЗИП, сопоставьте требуемый номинал предохранителя и заданный номинал вводного выключателя. Скорее всего, скоординировать их не удастся, и будет повод сэкономить на предохранителе.

Есть ли смысл устанавливать плавкий предохранитель на линию нейтрали?

Предохранитель не устанавливается между N и PE-проводниками, т.к. здесь нет источника для возникновения тока КЗ при повреждении УЗИП.

УЗИП устанавливается перед автоматическим выключателем или после автоматического выключателя? Как автоматический выключатель переносит удар молнии?

УЗИП можно подключить ДО или ПОСЛЕ вводного автоматического выключателя. Зависит от того, откуда ждем помеху, хотим ли защитить сам выключатель от импульсного тока молнии, возможна ли установка предохранителя в цепь УЗИП (по условиям селективной работы с головным выключателем).

а) УЗИП подключается ПОСЛЕ вводного автомата, если источником помех являются отходящие линии нагрузки (например, прожекторные мачты). В такой схеме электроустановка и головной выключатель защищены от перенапряжений с помощью УЗИП. Преимущество схемы – возможна установка УЗИП без предохранителя, т.к. при повреждении УЗИП сработает вышестоящий выключатель. Недостаток – если в этом варианте помеха придёт со стороны питания, то выключатель может выйти из строя.




б) УЗИП подключается ДО вводного автомата, если источником помех является питающая линия. В такой схеме нагрузка и головной выключатель защищены от перенапряжений с помощью УЗИП. Преимущество схемы – защищен выключатель. Недостаток – УЗИП в этой схеме надо подключить с предохранителем, чтобы защитить сеть при повреждении УЗИП.




в) Что касается устойчивости выключателей к току молнии, то при прямом ударе молнии в систему молниезащиты объекта или питающую ВЛ и протекании импульсного тока молнии (который моделируется формой волны 10/350 мкс) любой бытовой модульный выключатель либо пропустит ток и отключится, либо получит механические повреждения. Более устойчивы к импульсному току молнии блочные выключатели в литом корпусе. Если же воздействие связано с протеканием индуктированного тока молнии (который моделируется формой волны 8/20 мкс), то оно не вызывает отключение у большинства модульных выключателей с номинальным током 25 А. В общем случае способность выключателя пропускать ток молнии без его срабатывания и/или без разрушения зависит как от конструкции аппарата, так и от параметров воздействующей волны (амплитуда, скорость нарастания, удельная энергия).

Нужно ли включать предохранитель последовательно с УЗИП класса 2 во ВРУ частного дома, если выше по питанию установлен УЗИП 1 класса?

Не нужно. Во-первых, наличие 1-й ступени защиты в виде УЗИП класса I предотвратит воздействие нерасчетных возмущений на УЗИП 2-й ступени. Во-вторых, УЗИП II класса на базе варисторов защищается встроенным терморасцепителем, который служит для коммутации УЗИП в случае его выхода из строя. В-третьих, номинал предохранителя должен быть хотя бы на ступень ниже номинала вводного выключателя, чтобы обеспечить их селективную работу при токе КЗ через УЗИП. Но для бытовых сетей это условие, как правило, невозможно выполнить, т.к. по условию обеспечения штатной работы УЗИП II класса требуется предохранитель номиналом не менее (63–125) А.

Есть ли смысл ставить УЗИП класса 2 при отсутствии УЗИП класса 1 выше по питанию?

Есть. В этом случае УЗИП II класса защитит от индуктированных перенапряжений, действуя как самостоятельный элемент защиты, а не как 2-я ступень в составе каскада.

Почему нельзя устанавливать УЗИП разных классов на расстоянии менее 10 м?

Потому что в таком случае УЗИП, установленное в качестве первой ступени, не сработает. А сработает более слабое УЗИП II или III класса, которое примет на себя полное воздействие, не ослабленное на предыдущей ступени, и выйдет из строя. Почему важно именно расстояние? Потому что это провод, а провод – это индуктивное сопротивление, на котором происходит падение напряжения. Кабель длиной менее 10 м не обеспечит такое индуктивное сопротивление и падение напряжения на нем при протекании тока молнии, которое нужно для своевременного срабатывания УЗИП 1-й ступени.

Как работают УЗИП в каскадной схеме защиты?

Рассмотрим каскад из УЗИП классов I и II. УЗИП II класса имеет более низкое напряжение срабатывания (уровень защиты), но и более низкую энергетическую стойкость, чем УЗИП I класса. А УЗИП I класса может пропустить бóльший ток, но его уровень защиты выше. При импульсных воздействиях перенапряжение начинает нарастать одновременно в точках установки УЗИП I и II класса. Первым сработает УЗИП II класса, через него начинает протекать нарастающий ток молнии. Чтобы прервать протекание тока через этот более слабый УЗИП, нужно включить в работу УЗИП I класса. Как это сделать? Увеличением напряжения, приложенного к его выводам. Наличие индуктивной развязки между двумя ступенями УЗИП в виде длинного провода или специального разделительного дросселя создаст дополнительное падение напряжения на этом индуктивном сопротивлении, которое будет приложено к выводам УЗИП I класса. Это приведет к его плановому срабатыванию. Как только срабатывает УЗИП I класса, прекращается протекание тока через УЗИП II класса. Тем самым более мощная ступень не останется зашунтированной, УЗИП более слабой ступени не пострадает, будет соблюдена координация работы ступеней каскада.

Если нет возможности обеспечить расстояние между УЗИП разных классов не менее 10 м, то между УЗИП устанавливается импульсный дроссель.

Почему в литературе указывается расстояние именно 10–15 м между УЗИП разных классов?

Задача координации УЗИП в каскадной схеме, состоящей, например, из УЗИП I и II класса, – обеспечение срабатывания УЗИП I класса, т. е. своевременное переключение тока молнии с более слабой на более мощную ступень защиты. Один метр провода имеет индуктивность примерно 1 мкГн, а скорость нарастания тока молнии обычно превосходит 0,5 кА/мкс. Соответственно, падение индуктивного напряжения на проводе Ldi/dt составит не менее 0,5 кВ/м. Чтобы УЗИП первой ступени гарантированно сработало, принимаем, что уровень приложенного к нему напряжения должен составить 5 кВ – для этого необходимо минимум 10 м провода. Таким образом, расстояние между УЗИП разных классов должно составлять не менее 10 м (если больше, то не хуже) – такое разнесение способствует координации работы УЗИП разных ступеней.

Какое расстояние должно быть обеспечено между УЗИП 3 класса и защищаемым оборудованием?

О расстоянии между УЗИП III класса и оконечным оборудованием говорят «не более». Потому что здесь в механизм нарастания напряжения, приложенного к оборудованию, включаются волновые процессы, где длина проводников будет отрицательным фактором, определяющим задержку «отклика» от сработавшего УЗИП. Кроме того, чем больше расстояние между УЗИП и оборудованием, тем больше вероятность появления на выводах оборудования дополнительного напряжения, наведенного в замкнутом контуре УЗИП – оборудование – земля. Поскольку при применении УЗИП III класса речь идет о глубоком ограничении напряжения, то любая «добавка» может стать критичной. Поэтому идеально, если между УЗИП III класса и защищаемым аппаратом будет не более 5 м.

Что такое УЗИП 1+2 класса?

УЗИП классифицируется как устройство класса испытаний I+II, если оно способно выдержать воздействия, на которые рассчитано УЗИП класса I и обеспечить при этом уровень ограничения перенапряжения, присущий УЗИП класса II. Такой эффект достигается за счет применения современных качественных рабочих элементов – разрядников и варисторов с высокой пропускной способностью импульсного тока молнии и низким остающимся напряжением.

Насколько эффективны УЗИП класса 1+2 по сравнению с каскадом из УЗИП класса 1 и 2?

УЗИП класса I+II надежнее защитит оборудование, потому что при установке каскада из двух УЗИП I и II класса зачастую проблематично обеспечить согласование работы ступеней. Под согласованной работой УЗИП I и II класса понимается своевременное включение первой, более мощной, ступени для обеспечения защиты от повреждения второй, более слабой, ступени, которая всегда срабатывает раньше. Но не всегда можно гарантировать координированную работу ступеней из-за разнообразия воздействий, отличающихся как скоростью нарастания, так и амплитудой волны тока молнии.

При установке УЗИП I+II класса важно, чтобы расстояние до защищаемого оборудования не превышало порядка 30 м по кабелю. Это ограничение определяется так называемой «зоной защиты» УЗИП – ее превышение может привести к тому, что перенапряжение, приложенное к оборудованию, успеет достигнуть критического значения раньше, чем придет «отклик» от сработавшего УЗИП. При невозможности обеспечить нужную зону защиты требуется установка промежуточного УЗИП.

При любой схеме – комбинированный УЗИП I+II класса или каскад из УЗИП I и II классов – нужно установить устройство максимально близко к защищаемому оборудованию. Для каскадной схемы, кроме того, нужно обеспечить индуктивную развязку между ступенями – это может быть участок кабеля длиной не менее 10 м или специальный дроссель.

Какой УЗИП лучше – на диодах или газорарядниках?

Эти рабочие элементы не взаимозаменяемы. Диоды и разрядники применяются в силовых УЗИП разных классов испытаний на разных ступенях защиты: разрядники – в УЗИП I класса на первой ступени, диоды – в УЗИП III класса на третьей ступени. Разрядники способны выдержать мощное импульсное воздействие, но обеспечивают «грубую» защиту. Диоды обладают невысокой пропускной способностью, но обеспечивают глубокое ограничение перенапряжений.

Комбинация разрядников и диодов обычно применяется в информационных УЗИП для обеспечения двухступенчатой схемы защиты.

Поэтому не выбираем разрядник или диод, а выстраиваем комплексную защиту.

УЗИП лучше на газоразрядниках или варисторах?

Зависит от места установки УЗИП и ожидаемых воздействий. УЗИП I класса на базе разрядников устанавливаются там, где возможно растекание тока молнии и, соответственно, от УЗИП требуется способность пропустить без повреждения импульсный ток молнии, достигающий нескольких десятков килоампер. Если проникновение тока молнии в проводники возможно, но его доля через УЗИП ожидается не более 10 кА, то ставятся УЗИП I класса на базе варисторов. Если же прямое воздействие тока молнии невозможно, то для защиты от наведенных перенапряжений нужны УЗИП II класса на базе варисторов.

Насколько оправданы опасения в возникновении тока утечки через УЗИП?

В штатном режиме эксплуатации ток утечки УЗИП на базе варисторов не превышает 1 мА. При возникновении нештатного режима и увеличении тока через варистор, УЗИП будет отключён встроенным тепловым расцепителем. Через УЗИП на базе разрядника ток утечки не протекает по определению.

В какой последовательности установить в щитке счетчик, реле напряжения, УЗО и УЗИП?

Реле напряжения устанавливается для защиты оборудования, в том числе и УЗИП, от «скачков» напряжения. УЗИП может выйти из строя в случае длительного повышения напряжения сети свыше максимального длительного рабочего напряжения УЗИП. Поэтому УЗИП лучше ставить после реле напряжения.

Насчет порядка установки УЗИП и УЗО (УДТ). В п. А.5.3 СП 256.1325800.2016 указано, что ограничители перенапряжений, в данном случае – УЗИП, следует устанавливать ДО УДТ. Это поможет избежать повреждения УЗО при протекании импульсного тока молнии и его ложной работы при повреждении УЗИП. Если речь идет об УЗИП на базе разрядников, то возможна их установка ПОСЛЕ УЗО типа S, которые обладают определенной стойкостью к токам молнии.

Варианты установки аппаратов:

Счетчик > Реле > УЗИП > УЗО (в этой схеме УЗИП не защищает счетчик).

УЗИП > Счетчик > Реле > УЗО (в этой схеме реле не защищает УЗИП от скачков напряжения).

Имеет ли значение сопротивление заземления при выборе параметров УЗИП?

Теоретически сопротивление заземления электроустановки и сопротивления всех проводящих конструкций, по которым будет растекаться ток молнии, влияют на величину тока через УЗИП. Мы должны выбрать такие параметры УЗИП, как «Импульсный ток молнии» и «Номинальный разрядный ток», т.е. обеспечить стойкость УЗИП к протекающим через него токам. Эти токи определяются сопротивлениями всех заземляющих устройств и проводящих коммуникаций. Но на практике без специальных расчетов невозможно учесть множество факторов, определяющих необходимую пропускную способность УЗИП. Поэтому целесообразно сначала определиться с нужным классом УЗИП, а потом внутри класса ориентироваться на характеристики УЗИП, доступных для заказа у выбранного производителя.

Также можно воспользоваться алгоритмом выбора УЗИП, например, предлагаемым НПО «Стример» https://www.streamer.ru/upload/docs/algorithm-22.1.2020-web.pdf 

Перейти к УЗИП

Ограничители перенапряжения: виды, назначение, принцип действия

Современные ограничители перенапряжения пришли на смену устаревшим вентильным разрядникам. В роли основного рабочего элемента в них выступают нелинейные резисторы — варисторы. Они располагаются в корпусе, который изготавливается из высокопрочного полимера. Конструктивное исполнение ограничителей перенапряжения обеспечивает высокий уровень взрывобезопасности даже при  КЗ. Стоимость приборов определяется их исполнением. Они востребованы для использования в быту, например — в дачных домах или квартирах. Отличительные черты таких ограничителей перенапряжения — компактность и сравнительно небольшой вес. Обычно их конструкция подразумевает возможность крепления на DIN-рейку. В некоторых приборах реализована возможность дистанционного управления, а также индикация режимов функционирования. Ограничители перенапряжения классифицируются в зависимости от следующих признаков: типа изоляции — материалом изготовления может быть полимер или фарфор; конструктивного исполнения — устройства могут иметь одну или несколько колонок; величины рабочего напряжения; места установки. Устройства, предназначенные для монтажа на DIN-рейку, могут быть одно- и трехфазными. Также их делят на три класса: первые устанавливаются на вводе в здание, вторые — в распределительном щитке объекта, а третьи — непосредственно на оборудовании, которое нуждается в защите от помех. Конструкция и принцип действия Основным рабочим элементом ограничителя перенапряжения (сокращенно — ОПН) является варистор — переменный резистор с нелинейными вольтамперными характеристиками. В зависимости от сложности устройства их устанавливают от одного до нескольких десятков, соединенных последовательно и параллельно. ОПН для квартиры, коттеджа или дачи состоит: из прочного пластикового корпуса; сменного модуля, состоящего из одного или нескольких варисторов; указателя его износа (окошка, сигнализирующего о степени износа зеленым или красным цветом). Рассмотрим подробнее виды ОПН по типу изоляции и конструктивному исполнению: Фарфоровые. Колонка варисторов прижата к боковой поверхности трубы из стеклопластика, которая расположена внутри фарфоровой крышки. Такие ОПН устойчивы к температурным колебаниям и механическим воздействиям (основная механическая нагрузка приложена к изоляционному покрытию). Полимерные. Колонка варисторов заключена в прочный полимерный корпус, сделанный из высокомолекулярного каучука. Эти ОПН менее взрывоопасны, чем фарфоровые, однако подвержены влиянию сезонных колебаний температуры. Одноколонковые. Состоят из одной варисторной колонки, выпускаются в любом классе напряжения. Снижают массу ОПН. Многоколонковые. Состоят из нескольких модулей, образованных из определенного числа колонок. Применяются при больших классах напряжения и сложных условиях эксплуатации (грязь, влага). Принцип действия ограничителя перенапряжения основан на нелинейности вольтамперных характеристик варисторов. В нормальных условиях их сопротивление настолько велико, что электрический ток через них не проходит. Рабочим элементом для ограничителей перенапряжения электросетей в промышленном секторе являются специальные колонки, состоящие из набора варисторов. Последние соединяются в соответствии с последовательно-параллельной схемой и рассчитаны на высокое напряжение. Для защиты линий электроснабжения используют разные схемы подключения: синфазную. Применяется продольный принцип защиты каждого кабеля от перенапряжений по отношению к контуру земли; противофазную. Используется поперечный принцип защиты между каждой парой проводов; комбинированную. Этот способ объединяет оба предшествующих. Специфика монтажа В зависимости от модели ОПН устанавливаются на специальный фундамент с помощью болтов или крепятся к 3-лучевой опорной раме в вертикальном положении. Общий перечень работ: доставка в зону монтажа; внешний осмотр, удаление загрязнений, следов коррозии; монтаж пофазно с выверкой расстояний и с учетом ПУЭ; постепенная затяжка болтов на четверть-половину оборотов по кругу; подключение к сети с помощью шин либо оголенного провода (для исключения электрической коррозии применяется только алюминиевый проводник). Основные критерии подбора Наименование параметра Норма для исполнения ОПНп-3/550/3,6-УХЛ1(2) ОПНп-6/550/…УХЛ1(2) ОПНп-10/550/…УХЛ1(2) Класс напряжения сети, кВ 3 6 10 Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение ограничителя, кВ (действ.) 3,6 6,0 6,6 7,2 7,6 10,5 11,5 12 12,7 Номинальное напряжение ограничителя, кВ 4,50 7,50 8,25 9,00 9,50 13,1 14,4 15,0 15,9 Номинальный разрядный ток, кА 10 Остающееся напряжение при грозовых импульсах тока 8/20 мкс, кВ с амплитудой:   — 5000 А 10,6 17,7 19,5 21,3 22,5 31 34 35,5 37,5 — 10000 А 11,5 19,2 21,1 23 24,3 33,6 36,8 38,4 40,6 — 20000 А 13 21,6 23,8 25,9 27,4 37,8 41,4 43,2 45,8 Остающееся напряжение при коммутационных импульсах тока 30/60 мкс, кВ с амплитудой:   — 250 А 8,56 14,3 15,7 17,1 18,1 25 27,4 28,5 30,2 — 500 А 8,94 14,9 16,4 17,9 18,9 26,1 28,6 29,8 31,5 — 1000 А 9,5 15,8 17,4 19 20 27,7 30,3 31,7 33,5 Остающееся напряжение при быстронарастающих импульсах тока 1/10 мкс с максимальным значением 10000 А, кВ не более 11,8 19,7 21,7 23,7 25 34,5 37,8 39,4 41,7 Ток пропускной способности, А 550 Количество воздействий импульсов тока:   при прямоугольных импульсах тока 8/20 мкс с максимальным значением 550 А, не менее 20 при грозовых импульсах тока 8/20 мкс с максимальным значением 10000А, не менее при импульсах большого тока 4/10 мкс с максимальным значением 100 кА, не менее 2 Классификационное напряжение ограничителя (при классификационном токе Iкл=2 мА), кВ не менее 4,54 7,56 8,32 9,07 9,58 13,2 14,5 15,1 16,0 Способность к рассеиванию нергии расчетного прямоугольного импульса 2000 мкс, кДж не менее 11,7 19,4 21,4 23,3 24,6 34,0 37,3 38,9 41,1 Удельная рассеиваемая энергия, кДж/кВ не менее 3,24 При выборе подходящего ограничителя напряжения обращайте внимание на следующие параметры: максимальное допустимое напряжение — величина, при которой прибор способен полностью сохранять свою работоспособность в течение неограниченного промежутка времени; номинальное напряжение — величина, при которой устройство может функционировать в течение десяти минут; ток проводимости — величина тока, который проходит через ОПН под воздействием напряжения. Обычно эта характеристика не превышает нескольких сотен микроампер; номинальный разрядный ток; расчетный ток коммутационного перенапряжения; токовая пропускная способность; устойчивость к короткому замыканию. При эксплуатации устройств следует соблюдать основные требования: корпус ограничителя перенапряжения в обязательном порядке должен быть защищен от прямого прикосновения человека; необходимо исключить вероятность возгорания в результате перегрузок; при выходе устройства из строя не должно происходить короткого замыкания в линии. ← Преведущая статья Следующая статья → Вас может заинтересовать: Пускатели электромагнитные Промежуточные реле: назначение, принцип работы Тепловое реле: устройство, принцип работы, виды и особенности выбора Расшифровка обозначений пускателей ПМЛ Особенности пускателя ПМЛ 1220 С нами можно связаться

Варисторы — все PE

Фильтры

8817 Варисторы от 20 производителей указаны на всем PE

• Параметрический поиск
• Загрузить спецификации
• Получить расценки

Варисторы от ведущих производителей указаны на всем PE. Сузьте список продуктов по типу, номинальному напряжению переменного тока, номинальному напряжению постоянного тока, емкости, типу упаковки и т. д. Ознакомьтесь со спецификациями продуктов, загрузите спецификации и узнайте цены. Ваш запрос будет направлен производителю и его дистрибьюторам, которые ответят вам с предложением.

• Продукты
• Производители
• Требования заказчика

 Сведения о продукте

Сравнить

Описание: Вариант оксида металла для применения питания

Типы варистора:

Варистор оксида металла

Оценка напряжения переменного тока:

385 В

DC.

Емкость:

315 PF

Квалификация:

IEC 61051-2-2

ROHS Compliant:

Да

Тип пакета:

через отверстие

Подробнее продукты Infoview от этой компании

Детали продукта

Compare

.

Описание: Варистор из оксида металла 135 пФ

Типы варистора:

Варистор из оксида металла

Номинальное напряжение переменного тока:

510 В

Номинальное напряжение постоянного тока:

670 V

напряжение зажима:

1355 V

емкость:

135 PF

ROHS Соответствует:

Да

Тип пакета:

по отверстия

Продукты. Подробнее

Сравнить

Описание: Двунаправленный металлооксидный варистор для поверхностного монтажа

Типы варистора:

Металлооксидный варистор

Номинальное напряжение переменного тока:

11 V

Оценка напряжения в постоянном тока.

Подробнее о продукте

Сравнить

Описание: Термозащищенный металлооксидный варистор для источников питания

Типы варисторов:

Металлооксидный варистор

Оценка напряжения переменного тока:

575 V

Оценка напряжения постоянного тока.

Сквозное отверстие

подробнееПросмотр продуктов этой компании

Подробнее о продукте

Сравнить

Описание: Металлооксидный варистор 710 В для устройств защиты от перенапряжения

Типы варистора:

Варистор оксида металла

Оценка напряжения переменного тока:

275 В

Оценка напряжения постоянного тока:

350 В

Напряжение зажига Соответствует RoHS:

Да

Тип упаковки:

Сквозное отверстие

подробнееПросмотр продуктов этой компании

Подробнее о продукте Описание:Квалифицированный AEC-Q200 Многослойный керамический подавитель переходного напряжения

Типы варистора:

Многослойный варистор

Оценка напряжения переменного тока:

6,4 В

Оценка напряжения постоянного тока:

9 V

Напряжение зажига :

AEC-Q200

Соответствует RoHS:

Да

Тип упаковки:

Поверхностный монтаж

подробнееПросмотр продуктов этой компании

9 Сведения о продукте0004

Сравнить

Описание: Термопластичный инкапсулированный варистор для медицинских применений

Типы варистора:

Варистор оксида металла

Оценка напряжения переменного тока:

150 В

DC. Емкость:

280 пФ

Соответствует RoHS:

Да

Тип упаковки:

Поверхностный монтаж

подробнееПросмотр продуктов этой компании

 Подробнее о продукте

Сравнить

Описание: 130 В, 1100 PF Многослойное варистор

Типы варистора:

Многослойный варистор

Оценка напряжения переменного тока:

46 V

DC. Емкость:

1100 пФ

Соответствует RoHS:

Да

Тип упаковки:

Поверхностный монтаж

подробнееПросмотр продуктов этой компании

 Подробнее о продукте

Сравнить

Описание: 24 В, 630 ПФ варистор оксида металла

Типы варистора:

Варистор оксида металла

Оценка напряжения переменного тока:

6,1 В

DC.

Емкость:

630 пФ

Квалификация:

AEC-Q200

Соответствие RoHS:

Да

Тип упаковки:

Поверхностный монтаж

подробнееПросмотр продуктов этой компании

Подробнее о продукте

Сравнить

Описание: 340 В, 1700 ПФ Варистор оксида металла

Типы варистора:

Варистор оксида металла

Оценка напряжения переменного тока:

130 В

DC.

Емкость:

1700 пФ

Соответствует RoHS:

Да

Тип упаковки:

Сквозное отверстие

подробнееПросмотр продуктов этой компании

Объявление

Что такое варистор?

Варистор или резистор, зависящий от напряжения, представляет собой нелинейный электронный компонент, который изменяет свое сопротивление при приложении к нему напряжения. Он всегда находится в положении шунта с защищаемым устройством. Эта нелинейная характеристика варистора делает его идеальным для использования в качестве устройства защиты от перенапряжений. Когда в цепи возникает переходное напряжение высокого напряжения, варистор начинает проводить и ограничивает переходное напряжение до безопасного уровня. Энергия входящего импульса будет частично проводиться и поглощаться, тем самым защищая цепь от повреждения.

Варисторы обычно используются для кратковременной защиты в случае высоких переходных скачков напряжения, которые составляют 1-1000 микросекунд. Они не подходят для обработки устойчивых скачков напряжения.

Основные области применения варистора:

• Устройство радиосвязи для подавления переходных процессов
• Разветвители для защиты от перенапряжений
• Устройства защиты от перенапряжений для систем кабельного телевидения
• 1 Микропроцессор

  00008 Защита электронного оборудования

• Защита на уровне платы низкого напряжения
• Ограничитель перенапряжения при переходных процессах (TVSS)
• Автомобильные системы
• Промышленное оборудование

Варисторы от ведущих производителей указаны на всех PE. Вы можете использовать фильтры слева, чтобы сузить список продуктов в соответствии с вашими требованиями — тип, номинальное напряжение переменного тока, номинальное напряжение постоянного тока и другие параметры. Наш инструмент параметрического поиска просканирует веб-сайты нескольких производителей, чтобы найти варисторы, отвечающие вашим требованиям. Затем вы можете загружать таблицы данных, запрашивать расценки через все PE. Ваш запрос будет перенаправлен производителю или его представителю, который предоставит вам дополнительную информацию о продукте.


Есть индивидуальные требования?

Фильтры

• Литтельфузе (1357)

• Ягео (1163)

• Борнс (1038)

• Корпорация электроники Меритек (926)

• Корпорация ТДК (913)

Более

• Металлооксидный варистор (6200)
• Многослойный варистор (1757)
• ЗНР Варистор (502)
• Варистор с термопредохранителем (410)
• Варистор с выводами (359)

Более

toVkVПодать заявку

toVkVПодать заявку

toVkVmVПрименить

toFmFμFnFpFApply

• AEC-Q200 (1073)
• МЭК 61051-1 (144)
• МЭК 60950-1 (130)
• МЭК 61051-2-2 (1)
• Да (8777)
• Сквозное отверстие (6026)
• Поверхностное крепление (2460)
• Крепление шасси (303)
• Монтаж на печатной плате (16)

Popular Searches

• Multilayer Varistors
• Metal Oxide Varistors
• ZNR Varistors
• Thermal Fuse Varistors
• Leaded Varistors
• AEC-Q200 Qualified Varistors
• Through Hole Varistors
• Surface Монтажные варисторы
• Монтажные варисторы на шасси
• Монтажные варисторы на печатной плате

Есть особые требования?

varistorsvaristorsVaristorsVaristorstypes_of_varistor:expand,squalification:expand,srohs_compliant:expand,spackage_type:expandstypes_of_varistor:single,squalification:single,srohs_compliant:single,spackage_type:singlestypes_of_varistor:Types of Varistor,squalification:Qualification,srohs_compliant:RoHS Compliant,spackage_type:Package Typesac_voltage_rating:expand, sdc_voltage_rating: расширить, sclamping_voltage: расширить, емкость: расширить ac_voltage_rating: 1990,sdc_voltage_rating:1993,sclamping_voltage:1996,емкость:1999nullsac_voltage_rating:-,sdc_voltage_rating:-,sclamping_voltage:-,емкость:-да 1050 . ./ Поиск Изерах

Нужна помощь в поиске продукта?

Ищете продукт или поставщика?

Сообщите нам, что вам нужно, мы можем помочь найти продукты, соответствующие вашим требованиям.

Да, я хочу получать еженедельные обновления

Представлять на рассмотрение

Отправка…

Успешно отправлено!

Наша команда свяжется с вами в ближайшее время.

Отправить еще один запрос

Варисторы – как работают варисторы

Варисторы – как работают варисторы

Купить Варисторы

Варисторы — это нелинейные устройства, зависящие от напряжения, электрические характеристики которых аналогичны встречно-параллельным стабилитронам. Симметричные, острые характеристики пробоя (показаны на рисунке в конце этой страницы ресурсов) позволяют варистору обеспечивать превосходное подавление переходных процессов. При воздействии переходных процессов высокого напряжения импеданс варистора изменяется на много порядков от уровня, близкого к разомкнутой цепи, до уровня с высокой проводимостью, таким образом ограничивая переходное напряжение до безопасного уровня. Потенциально разрушительная энергия входящего переходного импульса поглощается варистором, тем самым защищая уязвимые компоненты схемы.

Различные типы варисторов

Доступны варисторы с рабочим напряжением переменного тока от 4 В до 2800 В. Более высокие напряжения ограничены только возможностями упаковки. Пиковый рабочий ток превышает 50 000 А, а энергоемкость превышает 6500 Дж для более крупных блоков. Стили корпусов включают серию осевых устройств для автоматической установки, а также линейку прочных устройств с высоким энергопотреблением.

Различные стили и типы варисторов можно найти как таковые:

• Осевой вывод
• Панельный монтаж
• Радиальный вывод
• Поверхностный монтаж

Конструкция варисторов

Варистор состоит в основном из оксида цинка с небольшими добавками висмута, кобальта, марганца и других оксидов металлов. Структура корпуса состоит из матрицы проводящих зерен оксида цинка, разделенных границами зерен, обеспечивающими полупроводниковые характеристики PN-перехода. Эти границы ответственны за блокировку проводимости при низких напряжениях и являются источником нелинейной электропроводности при более высоких напряжениях.

Поскольку электрическая проводимость фактически возникает между зернами оксида цинка, распределенными по всему объему устройства, варистор по своей природе более прочный, чем его аналоги с одним PN-переходом, такие как стабилитроны. В варисторе энергия поглощается равномерно по всему корпусу устройства, а результирующий нагрев равномерно распределяется по его объему.