Subscription request:

podpiska@panor.ru

For all questions:

+7 495 274-22-22

UDK: 321.316

Direct and combined methods of protection against overvoltage of electrical equipment

Shulga R. N. Candidate of Technical Sciences, VEI — branch of FSUE «RFNC–VNIITF named after Academician E. I. Zababakhina», Moscow
Smirnova T. S. head of the group, VEI — branch of FSUE «RFNC–VNIITF named after Academician E. I. Zababakhina», Moscow

The analysis of direct and combined methods of protection against overvoltage of electrical equipment is carried out. The direct method is illustrated by the example of a low-voltage protective device for vehicles with a standard and test procedure for a varistor-based battery. The methods of varistor modeling in the PSpice and ATP-EMTP programs are described. An example of choosing a test circuit in the PSpice program is shown. For storage devices of the average voltage class (up to 10 kV), an example of choosing OPN varistors in the range of 3–10 kV is shown. Combined protection methods in the form of stepwise and specialized storage devices are illustrated.

Проблема защиты от импульсных перенапряжений приобретает все большую значимость по мере расширения уровня и спектра воздействующих перенапряжений типа ЭМИ большой мощности и сверхширокой полосы (СШП) наносекундного диапазона. Эти импульсы перенапряжений в противовес миниатюрности и снижению рабочего напряжения полупроводниковых устройств РЗА и РЭА значительно понижают их надежность работы. Существующие стандарты [1–5] недостаточно проработаны для указанных воздействий применительно к гражданской электронике и энергетике и нуждаются в уточнении. Работы авторов [8–11] посвящены анализу средств защиты от указанных перенапряжений. Целью статьи является анализ прямого и комбинированного способов защиты от импульсных перенапряжений на основе варисторов и ОПН среднего класса напряжений.

Способы защиты от перенапряжений зависят от типа защищаемого объекта, вида перенапряжений, характеристики защитного устройства (ЗУ) и ряда специальных требований и условий. Тип защищаемого объекта представляет собой определенный вид электрооборудования: выключатель, транзистор и любой полупроводниковый прибор, резистор, электродвигатель и др. Виды перенапряжений также весьма разнообразны: импульсные статические, грозовые, коммутационные, стационарные (временные), циклические, моноимпульсные и др. Характеристики ЗУ достаточно представительны и разделяются на грубые (плавкая вставка, искровой, газовый, вакуумный разрядники), стандартные или базовые (варистор, в зарубежной литературе — металлооксидный варистор: MOV, SIOV) и тонкие (керамические диоды, динисторы, фильтры и др.). Комбинированные способы защиты предполагают использование сочетания предыдущих ЗУ и дополнительных устройств.

Наиболее критичными к перенапряжениям являются полупроводниковые устройства, и среди них: полевые транзисторы (типа FET и MOSFET), управляемые напряжением, с высоким сопротивлением затвора, которые легко пробиваются даже от статического электричества. Наряду с вышеперечисленными видами перенапряжений самыми опасными являются электромагнитные импульсы (ЭМИ) высотного ядерного взрыва (ВЯВ), которые в зарубежной литературе называются НЕМР и содержат три высокочастотных диапазона (Е1, Е2, Е3) в области нано-, микро-, миллисекунд.

For citation:
Shulga R. N., Smirnova T. S., Direct and combined methods of protection against overvoltage of electrical equipment. КИП и автоматика: обслуживание и ремонт №11 2025. 2025;11.
The full version of the article is available for subscribers of the journal
Article language:
Actions with selected: