В последнее время все интенсивнее стали применяться устройства подавления импульсных перенапряжений в цепях питания и обмена информацией. Такие устройства выполняются на базе силовых элементов с сильно нелинейной вольт-амперной характеристикой: разрядников, варисторов, стабилитронов и т.п. Нелинейность ВАХ позволяет организовать канализацию импульсных помех по схеме «провод-провод» или «провод-земля», не позволяя им достигнуть входов аппаратуры. Отметим, что эффективность использования таких устройств во многом определяется организацией системы заземления.
В настоящее время для максимально эффективного подавления помех в системе питания принято использовать принцип зонной защиты.Он заключается в установке защитных устройств в несколько каскадов, каждый из которых рассеивает некоторую часть энергии импульса (рис. 8). В результате амплитуда помех снижается до уровней, безопасных для аппаратуры, даже не предназначавшейся специально для размещения на энергообъектах.
Рис. 8. Установка защитных устройств классов I, II и III (по классификации МЭК) в сети TN-C-S 220/380 В
Что же касается устройств защиты линий связи и цифровых интерфейсов, то здесь многокаскадная структура часто реализуется в самом устройстве. Первый каскад производит отвод основной части энергии импульса. При этом высокочастотная составляющая, соответствующая обычно фронту импульса, проникает через первый каскад из-за ограниченного быстродействия последнего. Эта часть шунтируется быстродействующими стабилитронами второго каскада (время срабатывания - порядка 1-10 нс для разных модификаций ). Результаты лабораторного тестирования показали высокую эффективность подобных устройств. Так, например, грозовой импульс амплитудой 4 кВ от стандартного испытательного генератора может быть погашен практически полностью (см. рис. 9).
Tek(THS730A) STO1 200 V 200 uS Форма импульса (реальная амплитуда – 4 кВ, на входе осциллографа использован делитель) |
Tek(THS730A) STO2 20 V 50 uS Импульс на нагрузке, защищенной ТУЗ (амплитуда снижена до15 В) |
Рис. 9. Подавление стандартного грозового импульса устройством защиты интерфейса RS485 (типа ТУЗ)