Застосування ПЗІП в низькострумних і інформаційних ланцюгах

By Немченко Лілія 6 років ago
Home  /  Статті  /  Застосування ПЗІП в низькострумних і інформаційних ланцюгах

До низькострумних зазвичай відносять лінії з робочим струмом до 5А та напругою до 170В, наприклад аналогова і цифрова телефонія, локальні обчислювальні мережі, промислові мережі передачі даних і управління і т.д. У порівнянні з лініями силового живлення, вони набагато сильніше схильні до впливу імпульсних перенапруг, особливо наведених (індуктивних). Тому захисту обладнання по цих ланцюгах треба приділяти особливу увагу.

Класифікація імпульсів перенапруги в низькострумних ланцюгах

По-перше, це індуктивні наведення на довгі лінії. І чим лінія довша, тим наведення більше. Для зменшення цих наведень пари сигнальних дротів скручують і екранують, а екрани заземлюють. Але при робочих напругах порядку 5В навіть невеликий наведений імпульс в 25-30 вольт може привести до виходу обладнання з ладу. Тому, чим нижче напруга лінії і чим вона довша, тим уважніше треба підходити до вибору засобів захисту від імпульсних перенапруг.

По-друге, це кондуктивні імпульси, що приходять по системі заземлення при безпосередньому ударі блискавки поруч з об’єктом або в систему зовнішнього блискавкозахисту (мал. 1), а також безпосередньо в лінію. Енергія цих імпульсів може бути набагато більше, ніж у індуктивних, тому при виборі ПЗІП треба звертати увагу, чи здатний він відводити імпульси з формою хвилі 10/350 мкс, характерних для прямого удару блискавки.

захист локальної мережі

мал. 1

Якщо низькострумна мережа з’єднує об’єкти з незалежними системами заземлення, то перенапруги можуть виникати не тільки в результаті грозової діяльності, а й короткого замикання електромережі одного з об’єктів на землю. В цьому випадку різниця потенціалів між системами заземлення може бути і невелика, а ось тривалість дуже значна.
В результаті протікання вирівнюючого струму від однієї системи заземлення до іншої з низькострумного дроту, можливий вихід з ладу не тільки обладнання, а й самої лінії. ПЗІП в цьому випадку не допоможуть, а для захисту від таких тривалих перенапруг треба використовувати комплекс спеціальних заходів, що не входить в тематику даної статті.

схема захисту низькострумних ланцюгів                                                    схема захисту низькострумних ланцюгів

                                 мал. 2                                                                                                                           мал. 3

Найбільш проста схема, що застосовується для захисту низькострумних ланцюгів, представлена ​​на мал. 2. Це трьохелектродний розрядник, включений паралельно лінії безпосередньо перед устаткуванням, яке захищається. Система проста, економічна, має досить велику імпульсну потужність і малу ємність. Дану схему застосовують для захисту аналогового телефонного устаткування ще з середини ХХ століття.
Інша схема, представлена ​​на мал. 3, створена на базі напівпровідникових пристроїв. Володіючи малим часом спрацьовування – близько 2 нс, невеликою ємністю і низькою залишковою напругою, схема має незначну імпульсну потужність. Застосовується для захисту цифрового обладнання від слабких наведених імпульсів.

Найбільш поширена двоступенева схема захисту представлена ​​на мал.4.

схема захисту низькострумних ланцюгів

мал. 4

Перший ступінь – це розрядник, який бере на себе основну енергію імпульсу і обмежує перенапруження між дротами і землею. Другий ступінь – напівпровідникова схема тонкого захисту, що обмежує перенапруги як між дротами, так і щодо землі до безпечного рівня. Для координації роботи ступенів застосовують резистори, індуктивності або їх поєднання.

Дана схема може захистити і від інших неприємностей. Наприклад, в разі потрапляння в низькострумний ланцюг електроживлення, пробивається розрядник, пропускаючи через себе великий струм короткого замикання. В результаті цього розрядник нагрівається і спрацьовує система “fail-safe” (мал. 5), закорачуючи два дроти між собою і на землю. При цьому надійно захищається обладнання і одночасно відключається автомат захисту мережі живлення, сигналізуючи про несправності.

автомат захисту мережі живлення

мал. 5

Конструктивне виконання низькострумних ПЗІП.

 ПЗІП для низькострумних ланцюгів можуть мати різне виконання: для установки на DIN-рейку, блоку для монтажу на стіну, у вигляді 19˝ патч-панелі для монтажу в стійку. Також вони можуть відрізнятися за типом використовуваних роз’ємів.

Типовими представниками пристроїв на DIN-рейку є пристрої серій DLA і DLU (мал.6) з приєднанням проводів під гвинт.

пристрої серій DLA і DLU

мал. 6

На малюнку 7 показано пристрій серії MJ8, призначене для захисту ЛОМ і інших цифрових ліній і має універсальне кріплення як на DIN-рейку, так і на плоску поверхню. Роз’єм RJ45.

 пристрій серії MJ8

мал. 7

Внутрішня електрична схема цього пристрою показана на мал. 8. Заземлення здійснюється через металевий корпус на DIN-рейку або іншу заземлену металеву конструкцію.

Внутрішня електрична схема MJ8

мал. 8

Варіант ПЗІП у вигляді блоку для монтажу на стіну представлений на мал. 9. Можливе підключення до 4 пар дротів. Пристрій можна використовувати в якості монтажної прохідної коробки.

    ПЗІП

мал. 9

При наявності великої кількості ліній, які заходять в 19˝стійку, зручно використовувати пристрої групового захисту PL12 або PL24 на 12 і 24 лінії відповідно. При цьому захищаються всі 4 пари в кожній лінії. Зовнішній вигляд модуля для установки в 19˝стійку показаний на мал. 10.

модуль

мал. 10

Вибір низькострумних ПЗІП

Вибір ПЗІП здійснюється за такими параметрами:

  1. Тип захищеного низькострумного ланцюга, який використовує протокол передачі даних.
  2. Номінальна робоча напруга Un.
  3. Максимальна робоча напруга Uc. В характеристиках низькострумних ПЗІП зазвичай вказується максимально допустима робоча напруга постійного струму. Тому для правильної роботи лінії необхідно, щоб миттєве значення напруги в лінії не перевищувало Uc, вказане в паспорті на ПЗІП. В іншому випадку пристрій буде сприймати ці перевищення, як імпульси перенапруги і зрізати робочий сигнал.
  4. Максимальний робочий струм. Оскільки більшість ПЗІП включаються в ланцюг, що захищається послідовно, то через них протікає весь робочий струм ланцюга. Чинне значення струму не повинно перевищувати значення, зазначеного в паспорті на ПЗІП.
  5. Максимальна робоча частота (швидкість передачі сигналу), а також допустима для лінії індуктивність, ємність, опір.
  6. Наявність заземленого або ізольованого від землі екрану.
  7. Місце установки ПЗІП і використовувані при цьому способи підключення (гвинтові клеми, врізні контакти, навівка, роз’єми типу RJ).
  8. Кількість пар, що захищаються на лінію, наявність PoE (подача напруги живлення по сигнальної ланцюга).
  9. При наявності зовнішньої системи блискавкозахисту низькострумні ПЗІП повинні забезпечувати можливість відведення струму грозового розряду силою 2,5 кА при тестовому впливі 10/350 мкс. (Тест D1 відповідно до вимог IEC 61643-21). За своїми технічними характеристиками і можливостям монтажу пристрою для захисту від імпульсних перенапруг для низькострумних мереж повинні відповідати вимогам перерахованих нижче міжнародних стандартів:

IEC 61643-21: Методи випробувань пристроїв для захисту від перенапруг, які використовуються в комунікаційних мережах.

IEC 61643-22: Вибір і установка пристроїв для захисту від перенапруг, які використовуються в комунікаційних мережах.

Вимоги до монтажу

Правильний вибір ПЗІП – це ще не все. Пристрої захисту від імпульсних перенапруг треба ще й правильно змонтувати і підключити, щоб не було взаємних наведень імпульсів з одних дротів на інші. Приклад неправильного монтажу представлений на мал. 11.

невірний монтаж

мал. 11

Тут дроти до ПЗІП, тобто «брудні», і після ПЗІП, тобто «чисті», йдуть поруч в одному кабельному каналі. В результаті взаємної індукції на «чистих» дротах наводяться імпульси перенапруги, і ефективність застосування ПЗІП значно знижується.

Пристрої захисту розраховані на тривалий період експлуатації і не потребують спеціального обслуговування, але, при бажанні, для перевірки працездатності цих пристроїв може застосовуватися спеціальне обладнання, наприклад тестер CITEL SPT800KE.

У висновку хочеться додати, що захист обладнання від імпульсних перенапруг і перешкод – це питання комплексне і установкою одних ПЗІП він не обмежується. Для нормальної роботи ПЗІП необхідна наявність якісної системи заземлення. Також не можна забувати і про інші засоби захисту, такі як екранування, грамотна прокладка проводів, зрівнювання потенціалів, застосування гальванічних розв’язок і т.д.

Технічний директор CITEL (Росія)

Анатолій Васін

Комерційний директор ТОВ ” ЕФ ЕР ТІ – ГРУП”

Євген Кузьмінський

Category:
  Статті
this post was shared 0 times
 000
About

 Немченко Лілія

  (14 articles)