Nguyên lý bảo vệ quá áp cho nguồn điện chuyển mạch
Thiết bị chống sét phù hợp để bảo vệ nguồn điện áp thấp 220/380V và là thành phần phi tuyến. Theo tiêu chuẩn IEC, thiết bị chống sét lan truyền là thiết bị chủ yếu ngăn chặn quá điện áp và quá dòng trên đường dây truyền tải. Thiết bị chống sét có vai trò bảo vệ và yêu cầu cơ bản là chúng phải chịu được dòng sét dự kiến đi qua và dập tắt hiệu quả dòng điện liên tục tần số nguồn được tạo ra sau khi dòng sét đi qua kẹp điện áp tối đa của xung đột biến, hạn chế quá điện áp tức thời đi vào đường dây điện, đường truyền tín hiệu nằm trong dải điện áp mà thiết bị, hệ thống có thể chịu được hoặc phóng dòng sét mạnh xuống đất, bảo vệ thiết bị, hệ thống được bảo vệ khỏi hư hỏng do va đập.
Loại và cấu trúc của thiết bị chống sét lan truyền khác nhau tùy thuộc vào mục đích sử dụng của chúng, nhưng phải có ít nhất một bộ phận giới hạn điện áp phi tuyến. Các thiết bị chống sét lan truyền phổ biến bao gồm MOV (Metal Oxide Varistor) và ống xả khí. Surge chứa năng lượng mạnh mẽ và không thể ngăn chặn được. Vì lý do này, chiến lược để bảo vệ các thiết bị điện nhạy cảm khỏi hư hỏng do đột biến điện là chuyển hướng xung điện từ thiết bị và truyền nó xuống đất.
Bộ chống sét MOV bao gồm ba phần: vật liệu oxit kim loại ở giữa, được kết nối với nguồn điện và dây nối đất bằng hai chất bán dẫn. Khi xảy ra đột biến, MOV ngay lập tức kích hoạt với thời gian phản hồi là 1-3 nano giây. Chữ "V" trong MOV là một điện trở thay đổi. Tại thời điểm phản ứng, điện trở của MOV giảm từ giá trị tối đa xuống gần như bằng 0 ohm và dòng điện quá dòng chạy xuống đất qua MOV. Thiết bị điện được bảo vệ tiếp tục hoạt động ở điện áp hoạt động bình thường. Các thành phần bán dẫn của nó có đặc tính thay đổi điện trở khi có sự thay đổi điện áp. Khi điện áp thấp hơn một giá trị cụ thể, sự chuyển động của các electron trong chất bán dẫn sẽ tạo ra điện trở cao. Ngược lại, khi điện áp vượt quá giá trị cụ thể này, chuyển động của các electron sẽ thay đổi và điện trở bán dẫn sẽ giảm gần như bằng 0 ohm. Điện áp bình thường, bộ chống sét MOV ở bên cạnh không hoạt động, không ảnh hưởng đến đường dây điện.
Các chỉ số ưu nhược điểm của thiết bị chống sét đắt nhất MOV: (1) Điện áp kẹp: biểu thị giá trị điện áp sẽ khiến MOV kết nối với dây nối đất. Điện áp kẹp càng thấp thì hiệu quả bảo vệ càng tốt. (2) Khả năng hấp thụ/tiêu tán năng lượng: Giá trị danh nghĩa này biểu thị lượng năng lượng mà thiết bị chống sét lan truyền có thể hấp thụ trước khi cháy hết, tính bằng joules. Giá trị của nó càng cao thì hiệu quả bảo vệ càng tốt. (3) Thời gian phản hồi: Bộ bảo vệ chống đột biến điện sẽ không ngắt kết nối ngay lập tức và sẽ có một chút chậm trễ trong phản ứng của chúng đối với đột biến điện áp.
Một thiết bị chống sét lan truyền phổ biến khác là ống xả khí. Các ống xả khí này có chức năng tương tự như MOV, vì chúng di chuyển dòng điện dư thừa từ dây có điện sang dây nối đất bằng cách sử dụng khí trơ làm dây dẫn giữa hai dây. Khi điện áp nằm trong một phạm vi cụ thể, thành phần của khí xác định rằng nó dẫn điện kém. Nếu điện áp tăng vọt và vượt quá phạm vi này, cường độ dòng điện sẽ đủ để ion hóa chất khí, khiến ống xả khí trở thành dây dẫn rất tốt. Nó sẽ dẫn dòng điện xuống đất cho đến khi điện áp trở lại mức bình thường và sau đó lại trở thành chất dẫn điện kém.
