DC SPDの仕組み -エンジニアのためのディープダイブ

直流システムにとって、直流回転数は非常に重要です。サージを発見し、壊れる可能性のある部品から余分なエネルギーを素早く遠ざけます。電圧サージはさまざまな形で発生する可能性があるため、この助けが必要です：

• 電気通信機器は、以下のような原因で損傷する可能性がある。 雷または送電網の問題.

• バッテリー蓄電システムは、サージが発生すると作動しなくなることがある。

• 電気自動車の充電ステーションは、高電圧の変化によるトラブルに見舞われる可能性がある。

双方向プロテクションを使用して、プラスとマイナスの両方のラインを安全に保ちます。これは、システムが厳しい場所でもうまく機能するのに役立ちます。

要点

• DC SPDは、システムを電圧サージから守ります。重要な機器へのダメージを防ぎます。サージは、雷、送電網の問題、またはスイッチングによって発生する可能性があります。このため、サージ保護は非常に重要です。お使いのシステムに適したSPDをお選びください。メインパネルにはタイプ1を使用します。サブパネルにはタイプ2を。繊細な機器にはタイプ3を使用する。DC SPDを頻繁にチェックし、お手入れしてください。こうすることで、SPDが正常に動作し、お客様を保護し続けることができます。最大連続動作電圧（MCOV）などの重要な詳細を確認してください。SPDを選ぶ際には、電圧保護定格（VPR）も確認してください。サージ保護デバイスには、MOV、GDT、ダイオードを一緒に使用してください。これにより、サージからの最高の保護が得られます。SPDを保護する機器の近くに設置する。これにより、SPDの動作が速くなり、安全性が高まります。以下の業界ルールに従ってください。 SPDの投入とケア.これはDCシステムの安全性を保つのに役立ちます。

DC SPDの基本

DC SPDとは

を使用する。 直流回転数 直流システムを電圧サージから保護します。このデバイスは、電圧が突然跳ね上がらないか回路を監視します。サージを見つけると、壊れる可能性のある部品から余分なエネルギーを送ります。これにより破損を防ぎ、システムを正常に作動させることができます。 DC SPD プラスとマイナスの両方のラインを保護します。これは、厳しい場所での新しいDCシステムにとって重要である。

注： 太陽光発電システムにおいて、 直流サージ保護装置 太陽光発電パネル、インバーター、チャージコントローラーを電圧サージから守ります。サージは、雷、送電網の変更、またはスイッチングによって発生する可能性があります。保護がなければ、高価な機器を失ったり、システムに問題が生じたりする可能性があります。

DC SPDを使用する理由

DCシステムには多くのリスクがある.電圧サージはいつでも起こりうる。サージは、雷、送電網の問題、スイッチングなどから発生する可能性があります。もし DC SPDあなたの機器が損傷し、安全でなくなる可能性があります。

• 雷による電圧サージ

• 問題を引き起こすグリッドの変更

• 電圧スパイクを起こすスイッチング

サージ保護を使用すると、火災や感電の可能性が低くなります。以下の表は、サージ保護がもたらす主なリスクを示しています。 DC SPD:

アプリケーション

多くの産業で DC SPD.太陽光発電システムは、パネル、インバーター、バッテリーを安全に保つために使用する。風力タービンは、電気部品のサージ保護が必要です。電気自動車充電ステーション DC SPD 車両や充電器を保護します。セルタワーやデータセンターなどの通信機器は、作動し続けるためにサージ保護が必要です。産業用直流電源システムは DC SPD モータ、ドライブ、PLC を保護する。

の世界市場 DC SPD が急成長している。それは約 2023年に$12億ドル.2032年には16億ドルに達する可能性がある。太陽エネルギーと優れたサージ保護の必要性がこの成長を後押ししている。より多くの産業が DC SPD DC技術が普及するにつれて

動作原理

サージ検出

DC SPDは、突然の電圧変化を監視します。サージを素早く見つけるために、多くの電気的な詳細を常にチェックします。これらの詳細は、システムに何か問題がある場合に表示されます。

• 公称放電電流 (In):サージ中の最大電流を示す。

• インパルス電流（Iimp）：サージの最大電流とエネルギーを示す。

• 電圧保護レベル（上）：SPDが高電圧をどの程度阻止するかを示す。

• 制限電圧（Um）：SPD両端間の最高電圧を記録。

• 最大連続動作電圧（Uc）：通常使用時の安全電圧を設定します。

• 公称システム電圧（Un）：システムの通常の電圧を示します。

• 過渡過電圧試験値（UT）：システムが急激な電圧ジャンプにどのように対処するかをテストします。

• 残留電圧（Ures）：サージ発生時のSPD端の電圧を測定する。

• 定格短絡電流（ISCCR）：最大の短絡電流を示します。

• フォローカレント（If）：サージがなくなった後の電流を追跡する。

これらの詳細は、次のような目的で使用される。 スポットサージ 機器の安全を守ります。DC SPDは、電圧スパイクが発生した際に素早く作動するため、システムを保護し続けます。

電圧迂回

サージによって電圧が高くなりすぎると、DC SPDがオンになります。通常、SPDは電流を止めずに移動させます。電圧が高くなり過ぎると、SPDが働き、余分なエネルギーを地面に送ります。これにより、素早い電圧ジャンプから機器を安全に保つことができます。システムを作動させ続け、高価な修理を避けるためには、この迅速な動作が必要です。

双方向保護

プラスとマイナスの両方のDCラインに安全性が必要です。DC SPDはどちらのラインでも電圧ジャンプを見つけ、重要な部分から余分なエネルギーを取り除きます。主要部品である 金属酸化物バリスタ (MOV)これにより、サージ電流がMOVを通過し、システムを保護します。これにより、サージ電流がMOVを通過し、システムを保護します。SPDには、トリップ部分と切断するデバイスもあります。これらは電流経路を遮断し、アークを止めます。直流システムにはゼロクロスがないため、これは重要です。安全性が向上し、リモート信号やアーク絶縁の問題を確認できます。

DC SPDはサージ時に主に2つの方法で故障する可能性がある： 開回路および短絡故障.開路故障は、SPDの断路器がオンになって動作しなくなったときに発生するもので、多くの場合、知らないうちにシステムが保護されなくなる。短絡故障は、長時間の高電圧や故障によって起こり、火災を引き起こす可能性がある。これを防ぐため、DC SPDは、内部にディスコネクタを使用し、熱保護機能を備え、IEC規則に従い、外部に特別な過電流装置を使用しています。

以下の安全部品を備えたDC SPDを選ぶべきである。 危険な故障 システムを安全に保つことができます。

サージ保護コンポーネント

ムーブ

金属酸化物バリスタ（MOVあなたの仕事における主要な部分である。 サージ保護装置.MOVは酸化亜鉛に他の金属酸化物を混ぜて作られている。この混合物は、常に同じ働きをするわけではない抵抗器を作る。平常時、MOVは高抵抗です。サージが発生すると、MOVはすぐに低抵抗に変わります。これにより、MOVは余分な電圧を取り込み、安全に保つことができます。MOVは余分なエネルギーを重要な機器から遠ざけます。MOVは素早く作動し、サージが去った後は元に戻ります。MOVは、太陽光発電、蓄電池、電気通信機器に使用されています。

ヒント：MOVは、安全を確保したいものの近くに置くと最もよく保護される。これにより、電圧スパイクによる損傷を防ぐことができます。

GDT

ガス・ディスチャージ・チューブ（GDTGDTは、ガラス管の中に特殊なガスを封入したもので、サージ機器をより保護します。GDTは、特殊ガスで満たされたガラス管の中にあります。MOVが処理できる電圧よりも高くなると、GDTがオンになります。GDTはサージ時に電流を流し、回路から逃がします。GDTはより大きなサージに対応し、システムを安全に保ちます。

• GDTは電圧用の第2のクランプである。

• MOVが限界に達した後も機能する。

• 内部のガスはサージ時に電流を流す。

GDTは、屋外や大規模なDCシステムなど、強いサージが起こりそうな場所で使用する。

ダイオード

抑制ダイオード このダイオードはサージに対して非常に速く反応するため、機器を保護します。これらのダイオードは、電圧が跳ね上がるとほとんどすぐに動作します。その素早い動作が、機器へのダメージを食い止めます。サプレッション・ダイオードは、特殊な方法で動作することにより、電圧をクランプし制限します。多くのレベルを持つ回路では、最後の部品として使用されます。TVSダイオードは特殊な種類で、スパークギャップやGDTよりも高速に動作します。この速度は、繊細な電子機器を保護するために重要です。

注：ダイオードはMOVやGDTと相性が良い。これらの部品を一緒に使用することで、サージからの保護が向上します。

MOV、GDT、ダイオードを適切に組み合わせて、システムに適合するサージデバイスを作ります。各部品は以下をサポートします。 直流機器を安全に保つ サージから。

動作モード

スタンバイ

スタンバイ・モードでは、DC SPDは常に準備ができています。SPDはシステムに異常な電圧変化がないか監視します。SPDは通常時に電流の動きを変えることはありません。サージや電圧の急上昇を待つだけです。内部では、MOV、GDT、ダイオードはすべて高抵抗です。つまり、機器は何の問題もなく通常通り動作します。

ヒントSPDのステータスランプを頻繁にチェックしてください。これらのランプは、待機中か、サージが発生したかどうかを教えてくれる。

サージ・ダイバージョン

サージが発生すると、SPDは素早くサージ分流モードに切り替わる。電圧が跳ね上がると素早く反応します。MOVは抵抗を下げ、余分なエネルギーを地面に送ります。サージが非常に強い場合、GDTもオンになることがあります。ダイオードは電圧を下げ、電子機器の安全を保ちます。

この迅速な動作により、機器の損傷を防ぎます。SPDはサージを重要な部分から遠ざけます。物が壊れないため、費用と時間を節約できます。

各パーツがサージ時にどのような働きをするかを示した簡単な表がある：

リカバリー

サージがなくなると、SPDはリカバリーモードに戻る。再び高抵抗に戻ります。直流システムは通常通り動作します。SPDは次のサージまたは電圧ジャンプに備えます。SPDの中には自分で点検し、修理が必要な場合は警告するものもあります。

• 大波乱の後のSPDを見てください。

• 損傷や摩耗が見られたら交換してください。

• SPDがうまく機能し続けるように、お手入れをしてください。

注：リカバリーモードは、システムをさらなるサージから安全に保つための鍵です。SPDが再びあなたを守ることができるように、SPDが良好な状態であることを確認してください。

パフォーマンス・スペック

MCOV

MCOVについて知っておく必要がある。 DC SPD. MCOVは最大連続動作電圧を意味する.これは、サージデバイスが常時処理できる最高実効電圧です。MCOVがシステムの電圧より低いSPDを選ぶと、シャットダウンしたり壊れたりする可能性があります。SPDを取り付ける前に、必ずMCOV定格を見てください。これにより、急激な電圧変化による問題を防止し、機器の安全を守ることができます。

ヒントMCOV定格は、お使いのシステムの電圧と同じか、それより少し高いものを選んでください。これにより、急激な電圧変化から保護されます。

VPR

電圧保護定格（VPR）は、DC SPDがサージ時の高電圧をどの程度阻止できるかを示します。VPRは、設定したサージ電圧と電流をSPDに送ることでテストします。その後、通過した最高電圧を測定します。産業用DC SPDでは、立ち上がりが速く持続時間の短い6000ボルトのサージを使用します。また、立ち上がりと時間が短い3000アンペアのサージ電流を使用します。オシロスコープでSPDを通過する電圧を記録します。このテストを3回行い、平均値を求めます。最終的なVPRは、UL 1449の規則に従い、次の100ボルトに切り上げられます。

注：VPRが低いほど、サージ時に機器がより保護されることを意味します。

サージ電流

サージ電流定格 は、DC SPD がサージ時にどれだけのエネルギーを受けることができるかを示します。公称放電電流（In）と最大放電電流（Imax）の2つの主な定格があります。タイプ2のSPDは、ソーラーシステムのインバータの近くで使用されます、 600Vから1500Vの電圧に対応.これらのSPDの公称放電電流は20kAで、最大40kAを受けることができる。お住まいの地域に合ったサージ電流定格を選ぶ必要があります。よりリスクの高い場所には、より高い定格のSPDが必要です。

• タイプ2のSPDは、インバータ付近の重要部品を保護します。

• 600Vから1500Vで動作する。

• 公称放電電流（In）は20kA.

• 最大放電電流（Imax）は40kAまで。

⚡ SPDを取り付ける前に、必ずサージ電流定格を確認してください。これにより、システムを強力な電圧サージから安全に保つことができます。

応答時間

DC SPDがサージに対してどれだけ速く反応するかを知ることは重要です。応答時間は、デバイスがどれだけ早くシステムを保護し始めるかを示します。ほとんどのDC SPDは1ナノ秒未満で動作します。これは非常に高速です。サージは電子機器をすぐに損傷させるため、高速応答は重要です。SPDの動作が遅いと、機器が損傷する恐れがあります。

DC SPDを取り付ける前に、製品のデータシートに記載されている応答時間を確認すべきである。各社は通常、これを"<1 ns "または "速効性 "と表記している。MOVとサプレッション・ダイオードが最も高速です。GDTは少し遅いが、より大きなサージに対応できる。これらすべての部品を一緒に使用することで、最高の保護が得られます。

ヒント応答時間が速ければ速いほど、直流システムの安全性は高まります。重要な機器には、常に応答時間の最も短いSPDを選んでください。

応答時間はサージ発生器とオシロスコープでテストできる。SPDにサージを送り、電圧をクランプするまでの時間を見る。遅い場合は、より良いSPDが必要かもしれないし、セットアップをチェックする必要があるかもしれない。

SPDは保護したい機器の近くに設置すべきである。配線が短いと応答時間を速く保つことができる。SPDが遠くにある場合、保護が遅くなり、リスクが上がる可能性がある。

終末期

DC SPDは永遠に使えるわけではありません。サージが止まるたびに寿命が近づいていく。SPDの交換時期を知る必要があります。寿命のサインを見逃すと、システムが保護を失い、ダメージを受ける可能性があります。

SPDがまだ機能しているかどうかを確認するには、さまざまな方法がある：

• SPDのなかには、問題があると音が鳴るアラーム付きのものもある。

• モニタリングシステムでリアルタイムにアラートを発するためのドライ接点を備えたものもあります。

• 遠隔監視は、大規模なシステムでSPDの状態をチェックするのに役立つ。このような場所では手作業でのチェックは難しい。

SPDは頻繁にチェックする必要がある。インジケーターウインドウの色の変化を見てください。焦げ跡や亀裂がある場合は、すぐにSPDを交換してください。マルチメーターで端子間の電圧をチェックする。測定値がおかしい場合は、SPDが機能していない可能性がある。赤外線カメラは、損傷を示すホットスポットを見つけることができる。

注：寿命末期の点検は、必ずメーカーの規定に従ってください。大きなサージが発生した後や、警告サインが見られた場合は、SPDを交換してください。こうすることで、DCシステムを安全に保ち、正常に動作させることができます。

DC SPDをチェックし、手入れをすることで、機器を保護することができます。問題を早期に発見することで、将来のサージからシステムを守ります。

サージ保護デバイスの種類

DCシステムを構築する場合、次のことが必要である。 適切なサージ保護装置を選ぶ を各パーツごとに用意している。大きく分けて3つのタイプがある：タイプ1、タイプ2、タイプ3だ。それぞれのタイプは、特定の場所で最も効果的に機能し、扱うサージエネルギーの量も異なる。

タイプ1

タイプ1サージ保護装置 メイン電気パネルに設置される。雷や送電網の故障など、外部からの大きなサージからシステムを保護します。タイプ1のデバイスは、通常25kAから100kAという大きなエネルギーを扱うことができます。メインブレーカーの前に設置することで、機器に到達する前にサージを止めます。

タイプ1サージ保護デバイスは最初のシールドです。DCシステム全体を強力なサージから守ります。これらのデバイスは、商業ビル、太陽光発電所、大型蓄電池システムなどで見かけます。

ヒント直流システムに電源が入る場所には、必ずタイプ1の機器を設置してください。そうすることで、外部からのサージから最も保護されます。

タイプ2

タイプ2のサージ保護デバイスは、サブパネルまたは分岐回路で動作します。外部または建物内のスイッチングから来る中程度のサージから機器を保護するために使用します。これらのデバイスは、20kAから75kAのエネルギーを扱います。タイプ2のデバイスは、メインブレーカの後、敏感な機器の近くに設置します。

タイプ2のデバイスは、スイッチングが多い場所や中程度のサージリスクのある場所で継続的な保護を提供します。インバータ、コントローラ、その他の電子機器の安全を守ります。タイプ2のデバイスは、ソーラーセットアップ、工場、テレコムサイトで一般的です。

• タイプ2のデバイスは、タイプ1が見逃す可能性のあるサージから保護する。

• 分岐回路や重要な負荷をシールドするために使用する。

タイプ3

タイプ3のサージ保護デバイスは、ポイント・オブ・ユースの保護を提供します。コンピュータ、センサー、通信機器など、安全を確保したい機器のすぐそばに設置します。これらのデバイスは、通常6kVから20kVの小さなサージに対応します。タイプ3のデバイスは、システム内の小さなサージに素早く反応します。

タイプ3の機器は、細心の注意が必要なデリケートな電子機器に適している。タイプ1やタイプ2のデバイスと併用することで、何重にも保護することができます。タイプ3のデバイスは、オフィス、制御室、データセンターでよく見かける。

注：最高の安全性を得るためには、3つのタイプをすべて一緒に使用してください。こうすることで、あらゆる大きさのサージから完全に保護されます。

タイプ1、タイプ2、タイプ3のサージ保護デバイスの主な違いを表に示します：

DCシステムの各部分に適切なサージ保護デバイスを選択する必要があります。これにより、機器の故障を防ぎ、システムを正常に動作させることができます。

クラスI、II、III

サージ保護デバイスの3つの主要クラスについて知っておく必要があります。それぞれのクラスは、異なるレベルの安全性を提供し、システム内の特定の場所に適合します。各クラスは、扱うことができるサージ電流の大きさや、それらを置く場所において同じではありません。

クラスIのサージ保護デバイスは、最大のサージを阻止します。クラスIサージ保護装置は、電力会社の変圧器と建物に入る電源の間など、雷が落ちる可能性のある場所で使用します。これらのデバイスは多くのエネルギーを消費します。メインシステムを大きなダメージから守ります。クラスIのデバイスは、電力が建物に入ってくる場所に設置する必要があります。

クラス II のサージ保護装置は、中程度の保護を提供します。メイン・サービス・パネルの後に使用します。これらのデバイスは、最初の保護を通過した残りのサージをキャッチします。クラスIIデバイスは、分岐回路やシステム内の重要な機器に適しています。スイッチングや小さなサージが発生する可能性のある場所で使用する必要があります。

クラスIIIサージ保護デバイスは、繊細な電子機器を保護します。安全を確保したい機器の近くに設置します。これらのデバイスは小さなサージにしか対応できません。小さな電圧ジャンプに素早く反応し、コンピュータやセンサーなどの安全を守ります。クラスIIIのデバイスは、小さなスパイクにも耐えられないデリケートな機器がある場所に必要です。

各クラスの違いを表にしてみた。:

ヒント：3つのクラスを併用すると、最高の安全性が得られます。こうすることで、大きなサージは早期に止まり、小さなサージはデリケートな機器に到達しません。

常にシステムのリスクとスポットに適したクラスを選ぶべきです。そうすることで、DCシステムの安全が保たれ、高価な問題を回避することができます。

工学的考察

セレクション

を選ぶとき サージ保護装置価格だけを見てはいけない。セットアップ、お手入れ、保護性能など、トータルのコストを考えてください。あなたのシステムのニーズに合った機器であれば、最高の安全性を得ることができる。

以下はその例である。 チェックポイント:

• 電圧保護レベル：低ければ低いほど良いが、システムに適合していなければならない。

• エネルギーの取り扱い：その都度、また耐用年数を通じて、どれだけのエネルギーを消費できるかをチェックする。

• 追従電流遮断：これはタイプ1のデバイスにとって最も重要である。

• 故障モード：フェイルセーフ、フェイルショート、フェイルオープンから選択。

• ステータス表示とモニタリング：クリアライトとリモートアラートに注目。

• 製品寿命と保証：長いということは、信頼が厚いということです。

• 認証：業界の規則に適合していることを確認する。

• 製造品質と評判：信頼されるブランドを選ぶ

強力なクランピングと優れた監視機能を備えたサージ保護装置は、後で費用を節約することができます。貴重な機器であればなおさらです。

インストール

うまく取り付けることで、直流回転数が正しく機能するようになる。 メインエントランス、パネル、敏感な機器の近くにSPDを設置する。抵抗値を下げ、電圧スパイクを止めるため、電線は18インチ以下と短くする。サージ電流に対応できる電線を使用する。熱を防ぐため、端子は必ず締める。

先端：SPDのアース端子を、最も抵抗の低いアースバスまたはロッドに接続する。アースをニュートラル線と共有しないでください。グランドループの原因となり、保護が弱くなります。

アースについては、NECのようなローカルルールに従ってください。ほこりや水などを防ぐボックスを使用する。設置後、SPDをテストし、正しく動作するか確認する。AC定格のデバイスをDC回路に使用しないでください。小さなアース線や長いリード線を使用しないでください。電圧ジャンプから完全に保護するために、複数のSPDを使用してください。

メンテナンス

SPDを頻繁にチェックすることで、システムを安全に保つことができる。どれくらいの頻度でチェックするかは、あなたのリスクや居場所によって異なる。

家庭やオフィスでは、6～12カ月に1回。工場や雷の多い場所では、3～6カ月に1回。発見した内容をメモし、メーカーのルールに従ってください。破損しているように見えたり、テストに不合格だったSPDは交換する。定期的にチェックすることで、突然の電圧上昇からシステムを安全に保つことができます。

直流SPDの仕組みを知っていれば、直流システムを安全に保つことができます。主な部品とその性能について学ぶことが役立ちます。デバイスがシステムの電圧に適合していることを常に確認してください。設置場所に適したタイプを選んでください。この表を参考にしてください：

覚えておいてください：ソーラーパネルは非常に熱くなるので、慎重に計画を立てること。作業によっては、特別なタイプ1とタイプ2の装置が必要です。システムを頻繁にチェックし、安全性を保つために正しい方法で設置しましょう。

よくあるご質問

DC SPDとAC SPDの主な違いは何ですか？

直流システムにはDC SPDを使用する。AC SPDは交流回路を保護します。DC SPDは定電圧を扱い、ゼロクロスに依存しません。システムに適したタイプを選択してください。

DC SPDの交換時期の目安は？

インジケーターウインドウの色の変化をチェックする。焦げ跡やひび割れがないか。SPDの中には警告を送るものもある。大きなサージが発生した後や、警告サインが見られた場合は、デバイスを交換してください。

DC SPDを自分で取り付けることはできますか？

DC SPDの取り付けは、資格のある技術者に依頼してください。適切な設置には、正しい配線、接地、配置が必要です。間違えると、保護機能が低下したり、機器が損傷したりすることがあります。

DCシステムでAC SPDを使用するとどうなりますか？

デバイスが故障し、保護機能が低下する危険性があります。AC SPDはDCサージを正しくクランプしない場合があります。直流回路には必ずDC定格のSPDを使用してください。

システムに適したDC SPDを選ぶには？

SPDのMCOVをシステム電圧に合わせます。サージ電流定格と保護レベルを確認します。それぞれの場所に適したタイプとクラスを選びます。

DC SPDは定期的なメンテナンスが必要ですか？

DCのSPDを頻繁に検査する。リスクの高い地域では毎年テストする。破損したユニットを交換する。定期的な点検により、システムを電圧サージから守ります。

DC SPDは繊細な電子機器を保護できるか？

応答時間が速く、VPRが低いDC SPDを使用します。これらのデバイスは、電圧スパイクを素早くクランプします。敏感な電子機器を突然のサージから守ります。

DCのSPDはどのような基準を満たすべきか？

IEC規格やUL規格に準拠した機器をお探しください。認証されたSPDは、信頼できる保護を提供し、業界の安全規則を満たします。