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瞬态电压保护

2022-01-06
来源:RECOM

世界各地使用多种基础设施配电方法,这让电力工程师面临许多挑战,因为他们设计的产品仰赖高压电源。但是无论哪种配电方法,光是电源的特性就会让配电系统存在瞬态高压。瞬态电压可能由存储能量的放电引起,原因有切换发电机、电弧或雷击等多种。

为了保护连接到配电系统的电气设备免受瞬态电压带来的危险和危害影响,国际电工委员会 (IEC) 实施了 IEC 60204-1 标准,根据设备对瞬态电压的耐受力以及条件要求进行了分类。该标准为《机械安全 - 机器电气设备 - 第 1 部分:一般要求》,定义出四类不同工作电压下的瞬态电压容差。

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表 1:不同工作电压下的瞬态电压容许值

该表概述了不同的工作电压和类别所容许的瞬态电压阈值。例如,如果一个在 300V 运作的设备能够承受 3500V 瞬态电压,它将归类在 III 类设备。

过压类别 (OVC) 的要求

IEC-60204-1 的主要目的是为设备设置不同条件的要求,以实现特定类别评定以确保使用安全。如上表所示,所有电源设备和接线都必须依照 OVC 等级进行分类。根据设备所承受的连接条件,IEC 可能要求它满足特定的 OVC 等级。例如,如果一台机器人机械直接与配电盘连接,IEC-60204 会要求配电盘和设备之间的接线要符合 OVC III,同时机械内的电源也必须符合 OVC III。

如果机器人机械电源无法满足 OVC III 的要求,就必须在配电盘和机械之间安装 OVC III类隔离变压器。如此一来,隔离变压器降低了配电盘的电压,也就降低了机器人机械电源和 OVC II 接线的类别要求。在许多类似的情况下,电源的选择可能会对设备所有者的成本和空间造成影响,因为他们可能需要额外的隔离设备来支持最终用户的规格。

根据 IEC 60204-1:2016 的定义,安装类别从最不可能出现高压瞬态到最有可能出现高压瞬态,如下所示:

I 类要求适用于与电路连接的设备,采取措施将瞬态和临时过电压限制在适当的低电平,例如受到瞬态/过电压保护的电路。

II 类要求适用于从固定设备供应的能耗设备,如电器、便携式工具、家用负载、插座、照明以及距离 III 类源10米以上的连接。

III 类要求适用于固定安装的设备,以及设备的可靠性和可用性受特殊要求的情况,例如隔离变压器、开关装置以及直接连接到配电盘的设备。

IV 类要求适用在安装到电网的起点,例如电表、过流保护系统、公用变压器和配电盘。IV 类的应用很可能出现高压瞬态。

OVC III 电源

不需要额外辅助设备支持的系统与其他替代产品相比,很明显地在成本上更具竞争优势。此外,减少关键应用的器件数量也可以减少可能的故障点,在适当的环境下使用合格的 OVC 电源证明是十分有利的。例如,RECOM 的 RAC05-K/480 系列和 RAC03E-K/277 系列的AC/DC 电源均符合 OVC III 并具有超宽输入范围。RAC05-K/480 提供 100-480VAC 标称输入范围和 5W 输出,具有 4kV 隔离电压以及 5、12 或 15V 输出电压。高性价比的 RAC03E-K/277 输入范围从标称 100VAC 至增强277VAC,因此适用于自动化控制、工业 4.0、物联网和家庭自动化的应用领域。RAC05-K/480 可直接连接到配电线路支持各种 5V应用,例如智能电网、可再生能源、智能计量和物联网应用。

如需要更高功率的应用可以选择RECOM 的 RAC10-K/277 系列,具有10W输出功率,输入电压范围为 85V至277V,输出电压为 3.3V至24V。RAC05-K 和 RAC10-K 的电源非常适合永远在线和待机模式的应用,例如过程自动化、物联网和智能建筑系统。此外,RAC20-K/277 系列和 RACM40-K 系列皆可在特定项目的基础上构建来满足 OVC III 的要求。在永远在线的物联网应用中使用符合 OVC III 标准的电源可降低总体成本、BOM、产品复杂性和安装要求,让您的产品在竞争者中脱颖而出。

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