• Vi sender samme dag
  • Personlig service og gratis råd
  • Ekte omtanke
Kundeservice +47 55 50 91 50

Energisystemer og lading

Topplista

populära produkter

Hvordan fungerer et transientvern og overspenningsvern i motsetning til en sikring, og hvorfor bør man ha begge deler?

Her går vi gjennom hvilke beskyttelser som finnes mot lynnedslag utover lynavledere. Vi forklarer hvorfor en sikring ikke er tilstrekkelig beskyttelse mot lyn, og ser på ulike typer vern mot kraftige forstyrrelser i strømnettet som kan føre til lange driftsavbrudd. Vi dekker både forstyrrelser på signal- og nettverkskabler samt på strømnettet.

Innledning

For å beskytte elektriske og elektroniske systemer mot ulike typer forstyrrelser, er det viktig å bruke riktige beskyttelsestiltak. To av de vanligste beskyttelsene er sikringer og lyn-/transientvern. I Skandinavia har vi tidligere hatt lite lyn og torden, men med mer ekstremvær de siste årene opplever vi nå betydelig mer tordenvær enn tidligere.

Her forklarer vi hvorfor det er viktig å bruke begge typer beskyttelse. Sikringer beskytter mot overstrøm, mens transientvern beskytter mot plutselige spenningspulser som kan forårsakes av for eksempel lynnedslag eller forstyrrelser i strømnettet fra større elektriske maskiner.

Vi vil fokusere på disse to forstyrrelsene, men det er også viktig å forstå at det finnes flere ting som kan forårsake problemer i denne sammenhengen. I denne konteksten snakker man ofte om begrepene elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) og elektromagnetiske forstyrrelser (EMI). EMC refererer til en enhets evne til å fungere korrekt i sitt elektromagnetiske miljø uten å generere forstyrrelser som påvirker andre enheter. EMI, derimot, er de forstyrrelsene som kan påvirke elektronisk utstyr gjennom elektriske eller magnetiske felt.

Selv om transientvern ikke er spesialdesignet for å håndtere EMC eller EMI, kan de indirekte bidra til å redusere noen problemer ved å beskytte mot plutselige overspenninger. Det kan også være et førstevalg for å redusere problemene med EMI og EMC.

Hva er en sikring og hvordan fungerer den?

En sikring er en elektrisk komponent som beskytter et system eller en kabel mot overstrøm ved å bryte strømmen når den overskrider et visst nivå.

Når man kobler noe til en stikkontakt, vil strømnettet (forenklet sett) «prøve» å levere så mye strøm som enheten trenger. Dette kan innebære at det kreves mer strøm enn kablene er laget for. Dette kan man se hvis man kobler alle sine elektriske produkter til samme stikkontakt ved bruk av en rekke skjøteledninger.

Sikringene vil da bryte strømmen før kabelen brenner opp. Derfor er det en dårlig idé å bare skru inn en større sikring uten først å sjekke kablene. I sin enkleste form har sikringen en smeltbar leder inni som varmes opp av strømmen. Hvis strømmen blir for høy, genereres nok varme til å smelte lederen, noe som bryter kretsen og stopper strømmen. Dette forhindrer skade på ledninger, apparater og annet utstyr, og reduserer risikoen for brann, men ikke nødvendigvis personskader. Automatsikringer som kan tilbakestilles fungerer litt annerledes, men har samme grunnprinsipp.

Hvordan sikringer utløses:

Sikringer utløses av overstrøm som genererer varme. Den smeltbare lederen inni sikringen brytes når temperaturen blir høy nok. De bryter når strømmen overstiger det systemet er dimensjonert for, som beskytter mot overbelastning, kortslutning og eventuelt brann. Prosessen er relativt langsom fordi det kreves tid for at nok varme skal genereres til å smelte lederen. Dette betyr at sikringer ikke er effektive mot raske og kortvarige spenningspulser, såkalte transienter. Tidsperspektivet kan være på flere sekunder avhengig av sikringstype. Man har alltid den største sikringen ved hovedtavlen (såkalte hovedsikringer) og deretter mindre sikringer i serie.

Transienter, EMC og EMI i sikringer:

Sikringer har ingen direkte funksjon for å håndtere transienter, EMC eller EMI, ettersom de er designet for å beskytte mot overstrøm og ikke mot elektromagnetiske forstyrrelser. Sikringer kan indirekte påvirke EMC ved å forhindre brann eller skade som kan oppstå ved overstrøm, men de gir ingen spesifikk beskyttelse mot elektromagnetiske fenomen som påvirker elektroniske enheter. For å håndtere EMC og EMI trengs komplementerende beskyttelse som filtre og skjerming, i tillegg til sikringer.

Hva er et lynvern/transientvern og hvordan fungerer det?

Et lynvern eller transientvern er designet for å beskytte elektriske systemer mot raske spenningspulser, som kan oppstå fra for eksempel lyn, koblingsforstyrrelser eller andre elektriske fenomen. En transient kan altså oppstå når man kobler inn en stor elektromotor, og ikke bare på grunn av lyn. Den kan også skapes ved å raskt slå en elektrisk motor av og på.

Disse vernene består ofte av komponenter som metalloksidvaristorer (MOV) eller gassutladningsrør, som reagerer veldig raskt på økt spenning og leder bort den overskytende energien til jord. Dette beskytter tilkoblet utstyr mot potensielle skader. En vanlig bryte-/avledningshastighet er fra 25 nanosekunder opp til 500 mikrosekunder avhengig av type.

Et typisk tilfelle er når man har et system med 230 V og får en transient på 2500 V uten lynvern, slik ser det ut:

imagecq9j8.png

 

Den stiplede linjen viser det som forårsakes av transienten, mens den heltrukne linjen viser strømmen som allerede går i ledningen.

Ekkoet av transienten pågår i flere tideler, noe som ofte skader følsomt utstyr hvis man ikke har et transientvern.

I neste graf vises effekten av å ha et vern som bryter på 350 mikrosekunder. Vi ser spenningsspissen stige opp til (i dette eksemplet 2500 V), men vernet leder spenningen til jord. Det er naturligvis ingen garanti for at man ikke får en driftsforstyrrelse, men man minimerer den. Vi ser at avledningen i denne prinsippgrafen er nærmest umiddelbar.

 

imagei002l.png

 

 

Oppsummering av hvordan transientvern fungerer:

Når en spenningspuls oppstår, reagerer komponenter som MOV ved raskt å redusere motstanden og lede overspenningen til jord. Merk at de ikke bryter strømmen, men leder strøm til jord.
Vernene aktiveres av plutselige spenningsøkninger snarere enn av overstrøm, noe som gjør dem spesielt effektive mot spenningspulser fra for eksempel lyn.
De kobles mellom lederen og jord, og det er derfor EKSTREMT viktig å ha en tilstrekkelig kraftig jordingskabel.

EMC og EMI i transientvern:

Transientvern kan bidra til EMC ved å beskytte mot plutselige overspenninger som kan påvirke elektroniske systemer. Ved å lede bort disse spenningene reduseres risikoen for at forstyrrelser sprer seg til følsomt utstyr. Som vi ser i graf nummer 2 ovenfor, elimineres de ikke helt.
Selv om transientvern ikke er spesifikt utformet for å eliminere EMI, kan de redusere enkelte typer forstyrrelser ved å avlede spenningspulser som ellers kan overføres som støy.
For å håndtere EMC og EMI mer fullstendig trengs ytterligere tiltak som skjerming, jording og filtrering, siden transientvern ikke håndterer kontinuerlige eller bredbåndsforstyrrelser. Man kan altså komme et stykke på vei, men ofte trengs langt mer avanserte systemer for å beskytte og isolere systemer fullt ut mot EMC og EMI.

Beste løsning - Hvorfor skal man bruke både sikringer og lynvern/transientvern?

Vi har konstatert at ved kun å bruke sikringer, forlater man systemet sårbart for spenningspulser, som kan forårsake alvorlige skader på følsom elektronikk, da sikringen ikke engang rekker å sette ned kaffekoppen for å reagere.

Transientvern kompletterer dette ved å håndtere de raske spenningspulsene som sikringer ikke kan håndtere. Kombinasjonen av begge typer vern gir en omfattende beskyttelse mot både overstrøm og spenningspulser.

Eksempler på bruksområder

  1. En vanlig sikringsskap for en bygning (16-32 A) eller fordelingstavle i industrien:

Sikringer brukes for å beskytte ledninger og apparater mot overstrøm, mens transientvern og lynvern installeres på innkommende strømtilførsel for å beskytte mot spenningspulser som kan komme fra strømnettet. Dette beskytter ikke bare utstyret i bygningen, men forlenger også levetiden på apparatene.

 

imageyuc4g.png

På bildet ser vi hvordan sikringen (F) er koblet før transientvernet. Hvis det oppstår en spenningspuls (transient), vil vernet lede strømmen mot jord.

  1. Datacenter og PDU med transientvern:

I datacenter er beskyttelse av strømforsyning og elektronisk utstyr avgjørende. Power Distribution Units (PDUs) med innebygde transientvern beskytter mot spenningspulser som kan forårsake datatap eller skade på servere. Disse enhetene beskytter mot både mindre transienter fra strømnettet og større spenningspulser fra for eksempel lynnedslag.

Hvorfor bruke denne typen vern hvis man allerede har beskyttelse på innkommende forsyning?

Transienter kan oppstå av flere årsaker, også inne i bygningen. Selv om kablene lades opp utenfor bygningen, som er mest vanlig ved lynnedslag, kan et vern nærmere den sensitive utstyret øke sannsynligheten for å unngå driftsavbrudd på grunn av transienter.

  1. Beskyttelse av Ethernet- eller coax-kabel med vern i hver ende:

Det vi har snakket om hittil, er hvordan transientvern håndterer forstyrrelser i strømnettet, men nettverksutstyr som rutere og svitsjer, hvor det er metallledere i nettverkskabler, er også sårbare for skader fra spenningspulser. Disse kan induseres fra strømkabler og fra for eksempel lyn, og de sprer seg på samme måte.

Ser vi på prinsippdiagrammet nedenfor, som viser realistiske data men som fortsatt skal ses som et eksempel, har vi en transient på 1000V. Vi ser hvordan et transientvern reduserer spenningspulsen til 190V (signalpar) henholdsvis 600V (leder mot jord). Energien i dette tilfellet er ca. 21 joule per par, som reduseres til 1,77 joule.

imagehbz8i.png

 

Det er vanlig praksis å installere transientvern på både innkommende og utgående nettverkskabler, og i begge ender. Siden nettverkskabler er så tynne, kan man i stor grad stoppe det som ellers garantert ville skade nettverksgrensesnittet eller forårsake dataavbrudd. Det er også verdt å merke seg at selv om det ikke oppstår et driftsstopp, kan den utsatte utstyret få betydelig redusert levetid når det utsettes for disse forhøyede energiflytene.

Man kobler et vern i hver ende av kabelen, noe som gjør at transienter kan ledes bort til jord i begge ender. Transientvern for nettverk har derfor litt forskjellig design avhengig av om de skal plasseres ute ved endeutstyret eller i serverrommet, men de fungerer på samme måte.

Hvorfor bruke beskyttelse på både signalkabler og strømkabler?

Sikringer og transientvern på en strømkabel reduserer mange risikoer, men inngangs- og utgangsportene på et nettverk/signal er som regel langt mer sensitive. Signalporter kan operere på f.eks. 3,5V eller 12-24V, noe som gjør deres evne til å håndtere spenningsstøt mer begrenset. Det er derfor en svært god idé å beskytte både nettverksgrensesnitt/signalgrensesnitt og strømtilførselen.

Konklusjon

Man kan aldri beskytte seg helt, og man må vurdere hvor viktig det er å unngå avbrudd. Installerer man en UPS for å beskytte seg mot strømbrudd som kanskje varer i 1-2 timer, er det verdt å tenke på at skader på grunn av transienter kan ta flere dager å reparere.

Den optimale løsningen for beskyttelse mot transienter er å bruke en kombinasjon av sikringer og lynvern/transientvern på flere nivåer.

Selv om det er teknisk utfordrende å oppnå 100 % sikkerhet mot alle transienter, da de noen ganger kan være så kraftige at de «slår gjennom» beskyttelsen, kan et direkte lynnedslag resultere i en enorm spenning. Det er ikke uvanlig med spenning i intervallet fra 100 millioner til 1 milliard volt (100 MV til 1 GV). Den eksakte spenningen kan variere stort avhengig av faktorer som lengden på lynkanalen og egenskapene til luften der nedslaget skjer.

Det er derfor fornuftig å tenke at hvis lynet kan kløyve et eiketre til ved, så kan man ikke beskytte seg mot et direkte treff med et lynvern som er så stort som en tommel. Men man kan beskytte seg godt mot lyn som slår ned et stykke unna.

For å minimere risikoen bør man derfor installere flere beskyttelser, i tillegg til egnede lynavledere på fasaden.

De nivåene vi anbefaler er:

Nivå 1 - Sikringsskap: Lynvern/transientvern ved den innkommende strømtilførselen som beskytter hele bygningen mot eksterne spenningsstøt.

Nivå 2 - PDU: Innebygde transientvern i PDU (strømskinne) beskytter servere og annet elektronisk utstyr mot spenningsstøt som kan være forårsaket av lyn eller koblingsforstyrrelser fra 230V-kabelen mot f.eks. en server.

Nivå 2...+ - Signalkabler: Spesielle vern for Ethernet, coax, D-sub eller RS485-kabler, eller f.eks. signalkabel mot et automasjonssystem ved hver ende, sikrer at nettverksgrensesnitt og signalintegritet opprettholdes. Dette beskytter mot forstyrrelser som kan komme inn via disse kablene og skade dyrt utstyr.

Ved å kombinere disse beskyttelsestiltakene skaper du et robust forsvar mot både overstrøm og spenningsstøt, og dermed beskytter utstyret ditt.

I denne artikkelen har vi ikke snakket om det som kalles sone/nivå 0, ettersom dette handler om lynavledere. Nedenfor følger en grunnleggende definisjon av beskyttelsesnivåer i henhold til våre internasjonale standarder.

Definisjoner av LPZ (Lightning Protection Zones)

LPZ 0: Sonen hvor trusselen skyldes direkte lynnedslag og lynets fulle elektromagnetiske felt. De interne systemene kan bli utsatt for full eller delvis lynstrøm. Her finner vi lynavledere som er på utsiden av en bygning.

LPZ 0: Sonen som er beskyttet mot direkte lynnedslag, men hvor trusselen er det fulle lynets elektromagnetiske felt. De interne systemene kan bli utsatt for delvise lynstrømmer.

LPZ 1: Sonen hvor lynstrømmen begrenses gjennom strømdeling og gjennom SPDs (Surge Protective Devices) ved grensen. Romlig skjerming kan dempe lynets elektromagnetiske felt.

LPZ 2...n: Sonen hvor lynstrømmen ytterligere kan begrenses gjennom strømdeling og gjennom flere SPDs ved grensen. Ytterligere romlig skjerming kan brukes for å ytterligere redusere lynets elektromagnetiske felt.

 


imagec81h.png

 

 

Avslutningsvis er det viktig å merke seg at installasjon av lynvern på elektrisk anlegg må utføres av kvalifisert personell. Man må også sørge for at jordkabelen er tilstrekkelig kraftig til å lede bort overspenningene. Rådfør deg alltid med en elektriker eller elektroprosjektør når installasjon utføres.

Selvfølgelig er du velkommen til å kontakte oss dersom du har noen som helst spørsmål om prosjektet ditt. Vi utfører ikke installasjoner eller beregninger, og vi henviser deg til en elektroprosjektør for en komplett løsning. Men vi kan svare på spørsmål om våre produkter og deres egenskaper.

Vi er lette å nå og svarer umiddelbart på chat, e-post eller telefon:  55 50 91 50. Og du, gå ikke glipp av artiklene i Kunnskapsbanken, abonner på nyhetsbrevet!

© Copyright 2024-09-02, innholdet er beskyttet i henhold til åndsverkloven.

 

 

 

Topplista

populära produkter

Produktområder

  • Lynvern og Overspenningsvern for Ethernet RJ45 for 10/100/1000Mbit/s

    Overspenningsvern og Lynvern beskytter utstyret ditt mot elektrisk overslag. Ved et større elektrisk havari eller et nærliggende lynnedslag kan store mengder energi transporteres gjennom alle kobberkabler og skade servere, datamaskiner eller annet utstyr, f.eks. kameraer. Direktronik har beskyttelse for RJ45, BNC, Coax og giver-/sensorkabler (0-10V/4-

  • Injektorer og splittere for alle PoE-standarder

    Injektorer og splittere for alle PoE-standarder. Å levere strømmen over datakabelen har flere fordeler. Den kanskje mest opplagte er nok tiden og materialet man sparer ved å trekke færre kabler, og ikke minst at utstyrets plassering ikke begrenses av tilgangen til el-uttak. Utstyret skal jo helst plasseres der det behøves og ikke nødvendigvis der det fi

Relevante produkter

 
Beskytt de nettverkstilkoblede enhetene dine med dette overspennings- og lynvernet for RJ45. Enheten støtter opptil 1 GB/s overføringshastighet og kan håndtere POE-trafikk. Enheten jordes mot et sikkert jordingspunkt, og deretter kobles Ethernet-kabelen til. Denne enheten er ment å monteres i en kapsling med DIN-skinne.
521 NOK eks. mva
Finnes i flere varianter
Vis mer
 
Overspenningsvern - EMC-vern for D-Sub-kontakter som passer til RS 485, RS 422 eller RS 232 som beskytter utstyret mot overspenning som kan oppstå under strømbrudd, tordenvær eller andre forstyrrelser på nettet.
541 NOK eks. mva
Finnes i flere varianter
Vis mer
Vare.nr 20113641
Overspenningsvern for 24VDC-transformator DIN
705 NOK eks. mva
Legg til handlekurv
 
Beskytt koaksnettverket ditt av type SMA med denne typen transient- og lynvern. (SMA (SubMiniature versjon A) er en koaksialkontaktstandard)
629 NOK eks. mva
Finnes i flere varianter
Vis mer
 
Lyn- og transientbeskyttelse for ISDN, ADSL eller annet utstyr som benytter seg av RJ11-kontakt.
345 NOK eks. mva
Finnes i flere varianter
Vis mer
 
Sørg for at elektronikken din er beskyttet mot lyn og transienter med denne kraftige elektriske overspenningsbeskyttelsen. Med rask respons og lavt spenningsnivå tilbyr denne enheten en robust løsning for å beskytte dine sensitive elektroniske enheter mot plutselige spenningstopper. Den er enkel å installere og kan monteres i et 19-tommers stativ, noe som gjør den ideell for alle bruksområder.
622 NOK eks. mva
Finnes i flere varianter
Vis mer