Guida alla protezione contro le sovratensioni per sistemi di illuminazione a LED

Gli apparecchi di illuminazione hanno un ciclo di vita che può essere più breve del previsto se sono soggetti a tensione o picchi elettrici. Le interruzioni di corrente sono solitamente la causa del guasto della luce LED, ma di solito ci sono fluttuazioni di potenza prima che ciò accada.

La protezione contro le sovratensioni offre una soluzione per le persone che vogliono evitare che queste fluttuazioni o spostamenti danneggino le loro luci. Al giorno d’oggi, sul mercato puoi trovare molti dispositivi di protezione contro le sovratensioni, ma la scelta di quello giusto dipende dal livello di tensione dell’apparecchiatura LED.

In questo post del blog, imparerai a conoscere la protezione contro le sovratensioni e perché ne hai bisogno.

Che cos’è un’ondata, perché dobbiamo proteggerci dalle sovratensioni?

Qualsiasi drastico aumento della tensione superiore al livello originale in un circuito elettrico può provocare un aumento di potenza o puoi anche sentirlo come tensione transitoria. La protezione contro le sovratensioni aiuta gli utenti a prevenire questa tensione transitoria o sovratensioni nelle loro apparecchiature elettroniche.

Tenere conto delle variazioni di tensione a seconda del paese. Ad esempio, la tensione standard negli Stati Uniti è 120 e 277 mentre nell’UE è 230. Sapere questo è fondamentale per sapere quando la tensione sale al di sopra di un livello di sicurezza.

I picchi di tensione hanno un forte impatto negativo sui sistemi di illuminazione a LED che consumano i loro driver e i loro pannelli di distribuzione, il che significa che dovrai affrontare le interruzioni del servizio dell’illuminazione a LED. Inoltre, possono anche danneggiare i dispositivi di protezione in qualsiasi circuito stampato all’interno dei pannelli di illuminazione.

Tutti i sistemi di illuminazione elettronica sono vulnerabili alle sovratensioni, pertanto, molti standard tecnici internazionali menzionano quanto sia necessaria la protezione dall’illuminazione poiché finirà per aumentare le prestazioni del dispositivo e prolungare la durata del driver LED. La protezione contro le sovratensioni del driver LED è anche molto utile per le installazioni pubbliche che l’ambiente può influenzare molto facilmente. Investire nella protezione riduce anche i costi dell’infrastruttura.

cos'è un'impennata

La differenza tra picchi di modo comune e picchi di modo differenziale.

A causa del design elettrico più complicato, il driver LED è più suscettibile alle sovratensioni rispetto ai reattori magnetici. Esistono 2 standard principali che regolano il livello di protezione contro le sovratensioni dei driver LED, IEC61000-4-5 (Tecniche di test e misurazione – Test di immunità alle sovratensioni) e IEEE Std C62.41.2 (Pratica consigliata IEEE sulla caratterizzazione delle sovratensioni in bassa tensione (1000 V e meno) Circuito di alimentazione CA). Il driver LED deve essere fortemente protetto, specialmente nell’uso all’aperto, da uno speciale circuito di protezione contro le sovratensioni composto da MOV (varistore di ossido di metallo) e GDT (tubo a scarica di gas). E il picco di solito proviene da due modi: uno è l’operazione di accensione e spegnimento di una macchina ad alta potenza nelle vicinanze, o cambi improvvisi di carichi pesanti e carichi leggeri che portano a picchi tra la linea e il neutro, che è chiamato picco di modalità differenziale; e l’altro è dal fulmine che fa fluttuare notevolmente il livello di tensione di terra, creando così il picco tra la linea o il neutro e la terra, che è chiamato picco di modo comune.

picchi di modo comune e picchi di modo differenziale

Per comprendere questi due tipi di mode surge, devi prima sapere che devi installare un dispositivo di protezione contro le sovratensioni (SPD) il più vicino possibile al circuito vulnerabile. Questo dispositivo dovrebbe deviare la potenza in eccesso a terra in modo da poter limitare una tensione di picco a un livello più sicuro. Il modo in cui si collega l’SPD determinerà se si tratta di un picco di modalità comune o di un picco di modalità differenziale. Ad esempio, è possibile installare l’SPD in parallelo o in serie.

Se il picco si verifica tra due conduttori o gruppi di conduttori, sarà un picco di modalità differenziale. Uno di questi terminali della sorgente di sovracorrente è collegato a un punto di riferimento (punto di terra/massa locale) che dovrebbe bilanciare la sorgente di sovracorrente.

La modalità comune collega la linea a una posizione neutra come la terra. Questa modalità devia la sovratensione a terra proteggendo il driver LED. I tecnici di solito lo collegano in parallelo, il che funziona anche dopo che l’SPD ha subito danni. Pertanto, se preferisci la continuità di funzionamento, questa modalità potrebbe esserti utile.

La differenza tra i fulmini e altri picchi.

I fulmini possono causare sovracorrenti a breve termine che interessano le linee elettriche, le apparecchiature elettroniche e le linee elettriche. Questa non è fantascienza, un fulmine può effettivamente causare una serie di danni agli edifici e ai cavi elettrici che portano a flussi di corrente di picco. È ancora peggio se il fulmine colpisce direttamente il filo elettrico, ma in caso contrario creerà comunque un campo elettromagnetico vicino alle linee di comunicazione.

È solo una questione di secondi prima che i dispositivi elettrici ricevano l’impulso di illuminazione che può interessare una singola area per diversi chilometri.

fulmini e altre sovratensioni.

È inoltre possibile trovare le sovratensioni interne che si verificano all’interno dell’impianto elettrico. Ne abbiamo menzionati alcuni come i picchi di cortocircuito, ma ce ne sono altri come i picchi di connessione che si verificano quando il dispositivo accende e spegne le sue linee non caricate. Ci sono picchi occasionali che si verificano dopo un improvviso cambio di carico.

Gli standard per descrivere il livello di protezione contro le sovratensioni del driver LED.

a.IEC61000-4-5

Esistono standard elettrotecnici internazionali che garantiscono il livello di protezione da una sovratensione del driver LED. Questa commissione imposta il dispositivo per proteggere le linee elettriche vulnerabili alle sovratensioni con diverse modalità e livelli di classificazione. Ha metodi di test e requisiti di immunità per quasi tutti i dispositivi elettrici che possono influenzare processi come i transitori di commutazione. Molte caratteristiche ambientali e di installazione prendono parte ai livelli di test di questo standard.

a.iec61000 4 5

b.IEEE C62.41

Questo standard di protezione contro le sovratensioni del driver LED descrive in dettaglio tutto ciò che riguarda la sovracorrente e la sovratensione temporanea. Queste sovratensioni non superano la normale frequenza fondamentale (forme d’onda) e possono derivare da eventi casuali, compresi i conduttori di messa a terra.

Specifica inoltre i valori nominali standard, i test e i requisiti prestazionali per i circuiti elettrici e i sistemi di relè che controllano i dispositivi di alimentazione.

b.ieee c62.41

Come progettare adeguati circuiti di protezione contro le sovratensioni ad alto livello.

L’utilizzo di un dispositivo di protezione da sovratensione può essere un vero toccasana quando si sostituisce l’illuminazione domestica con lampade a LED, ma per raggiungere questo obiettivo, i dispositivi di protezione da sovratensione devono deviare l’alta tensione e ridurre al minimo l’impatto delle sovratensioni utilizzando componenti come varistori di ossido di metallo (MOV), soppressione della tensione transitoria ( TVS) e tubi a scarica di gas (GDT).

protezione contro le sovratensioni1
protezione contro le sovratensioni2

Sono gli elementi principali per progettare circuiti di protezione contro le sovratensioni efficaci che si attivano solo quando c’è un’alta tensione che assorbe la sovracorrente.

Una volta che hai i componenti adeguati, puoi iniziare con il processo di cablaggio che dipende dal modello e dagli standard di cui hai bisogno, ma nel complesso devi solo assicurarti che la tensione nominale specificata dalla fonte di alimentazione non sia superiore alla protezione da sovratensione in funzione voltaggio.

È importante mantenere i fili il più diritti possibile ed evitare la sovrapposizione con altri fili non protetti. Assicurarsi che la protezione contro le sovratensioni sia vicina all’alimentatore CA/CC prima di alimentare il circuito.

Come valutare il livello di protezione contro le sovratensioni.

Al giorno d’oggi, i tecnici utilizzano la valutazione joule per valutare il livello di protezione contro le sovratensioni. Un joule è un’unità di energia elettrica e sono popolari tra i limitatori di sovratensione perché li aiuta a determinare quanto sono efficaci. Ad esempio, la protezione contro le sovratensioni varia almeno da 200 a 400 joule, le apparecchiature di alta qualità dovrebbero avere una valutazione di oltre 1000 joule.

livello di protezione contro le sovratensioni

Questa valutazione ti indicherà quanta potenza può assorbire il dispositivo di protezione da sovratensioni prima di fallire, quindi maggiore è la portata, migliore è la protezione.

La tensione di bloccaggio è un altro modo per conoscere la qualità della protezione contro le sovratensioni. Determina la quantità di tensione che un dispositivo di protezione da sovratensione può far passare una volta che c’è una sovratensione. In questo caso, minore è il rating, migliore è la protezione.

Riepilogo

La tecnologia LED è di tendenza tra i tipi di illuminazione poiché migliorano la dissipazione termica. Tuttavia, investire in questa tecnologia richiede anche del tempo per valutare i requisiti di protezione per le aree domestiche e commerciali. Il più importante sono i dispositivi di protezione contro le sovratensioni che sono fondamentali per evitare che i componenti LED subiscano danni o causino cortocircuiti. Puoi installare il dispositivo di protezione contro le sovratensioni in parallelo o in serie a seconda di come li utilizzerai. Tuttavia, l’installazione richiede molta attenzione ai dettagli e una guida professionale.

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