Již jsem viděl několik poškozených zařízení vlivem indukovaného přepětí, např. z nedalekého úderu blesku. K zabránění zničení přístroje slouží přepěťové ochrany. Ty umí odvést přepěťový impuls bez jakýchkoliv dalších následků. Mimo známých přepěťových ochran pro napájecí vedení, jsou zde i chrániče pro sběrnice a digitální vstupy. O těch je i následující článek.

Tak jako dnes se v průmyslu veškeré řízení a komunikace ubírá směrem využití průmyslové sběrnice, roste stále více potřeba ochrany proti nenadálým napěťovým a proudovým stavům, pro které není sběrnice určena a které ji mohou nenadále a trvale poškodit. S ní se mohou poškodit i připojená zařízení. Takovým stavem může být i krátkodobé impulsní přepětí vzniklé indikovaným napětím z výboje blesku, dotykovým elektrostatickým výbojem nebo špatně řešeným nebo připojeným indukčním strojem. Proti zmíněným faktům mohou pomoci přepěťové chrániče připojené mezi vodiče sběrnice a hlídaného zařízení. Jestliže takto vybavíme všechny zařízení připojené k sběrnici, může se investice i několikanásobně vrátit.

Obecné vlastnosti přepěťových ochran pro MaR

• Dvoustupňová přepěťová ochrana
• Volba modulu s jmenovitým provozním napětí v rozsahu 6 až 240 V
• Jmenovitý výbojový proud na žílu (náběžná hrana 8 µs / sestupná hrana 20 µs): 1 až 20 kA (dle typu)
• Odezva cca 1 ns
• Provedení jako vestavné zařízení do krabiček, do žlabů nebo na DIN lištu do rozvaděčů
• Jednopólové, jednolinkové (1 pár) nebo dvoulinkové (2 páry) provedení
• Pracovní teplotní rozsah cca -40 až 80 °C
• Signalizace poruchy rozpojením obvodu

Použití v oblasti MaR

• Zajištění proti zničení nebo poškození zařízení nebo komunikačního rozhraní vlivem přepětí
• Ochrany sdělovacích a MaR rozvodů
• Ochrana vstupních a výstupních linek technologií MaR, zařízení EZS a komunikačních rozhraní proti pulsnímu přepětí.
• Ochrana proti přepětí indukované blízkým úderem blesku
• Ochrana binárních vstupů s uzemněným společným pólem
• Ochrana binárních vstupů a výstupů výkonných členů s neuzemněným pólem včetně ochrany napájecího zdroje
• Ochrana síťového přívodu a datové linky
• Ochrana digitálních vstupů
• Ochrana vstupu pro měření odporovými teploměry

Některé typy přepěťových ochran firmy SALTEK

Přepěťové ochrany řady CL a DM

Jako univerzální přepěťové ochrany k zajištění vstupních a výstupních datových a měřících linek technologií MaR, zařízení EZS a komunikačních rozhraní proti pulsnímu přepětí slouží moduly řad CL a DM. Ty poskytují dvoustupňovou ochranu pro následujíc dvouvodičové průmyslové sběrnice:

• analogová i digitální (HART) proudová smyčka 0 - 20 mA nebo 4-20 mA - přepěťové ochrany pro jmen. napětí 24 a 48 V
• RS-232 - přepěťové ochrana pro jmen. napětí 12 V
• RS-422 - přepěťové ochrana pro jmen. napětí 12 V
• RS-485 - přepěťové ochrana pro jmen. napětí 6 V

Všechny moduly obsahují hrubou a jemnou přepěťovou ochranu, která v první fázi svodu a eliminaci přepěťového impulsu využívá bleskojistek, které sníží vstupující impuls na úroveň několik desítek V. V druhé fázi pak výkonové varistory, od bleskojistek oddělené vazební impedancí, provedou konečné omezení přepětí na definovanou jmenovitou hodnotu napětí. Tato hodnota je pak určena podle maximálního pracovního napětí chráněné sběrnice tak, aby v klidovém stavu neomezovala a neovlivňovala komunikaci a přenos dat.

Vestavné moduly CL-xx/n z

Pro volné vložení nebo zašroubování přepěťové ochrany do krabic nebo přístrojů jsou v nabídce firmy Saltek určeny nekryté moduly CL-xx/1 z DPS a zapouzdřené moduly CL-xx/n z. Tyto moduly se vyrábějí v několika variantách, podle potřeby chráněného jmenovitého napětí, počtu chráněných linek a typu vnitřní vazební impedance. Jejich identifikace, podobně jako u jiných výrobců, je možná podle označení konkrétního modulu. Zde konkrétně v označení CL-xx/n z jednotlivá písmena značí:

• xx - napětí 6, 12, 24, 48, 240 V (ochranná úroveň je < 9, 17, 36, 58, 275 V)
• n - počet linek - 1 pár nebo 2 páry
• z - typ podélné vazební impedance R, L, L2

Zatímco hodnotu napětí je nutné volit podle napěťových úrovní digitálních signálů chráněné sběrnice, volba vazební impedance určuje mezní kmitočet vzniklého filtru. Ten se v případě volby rezistoru pohybuje v rozsahu 0,7 až 25 MHz (dle jmenovitého napětí ochrany) nebo v případě indukčnosti je konstantní na hodnotě 150 kHz.

Přepěťové ochrany-moduly řady CL a DM pro DIN lištu

Řada CL-xx/J z DS slouží k ochraně vstupních a výstupních vícežilových vedení technologií MaR a komunikačních rozhraní proti pulsnímu přepětí. Proto jsou modulky v provedení jednopólové ochrany na 35 mm DIN lištu, kde se použije jich tolik, kolik je použito vodičů komunikačního vedení. Další výhodou je snadná výměna jen jednoho modulu jedné žíly v případě poškození nebo zničení ochrany větším přepětím nebo výbojem, než pro který byl konstruován. Stejně jako ostatní ochrany řady CL, je i tato vhodná pro sběrnice typu proudová smyčka 0/4 - 20 mA nebo sériovou komunikaci RS-232/422/485. K tomu je předurčuje rozpětí napětí 6, 12, 24, 60 a 110 V a rychlá odezva 1 ns.

Přepěťové ochrany DM-xxx/n z jsou jedno nebo dvou linkové moduly vlastnostmi a šířkou výběru shodné s moduly řady CL-xx/n. Jediný významný rozdíl je v mechanickém provedení s IP20, určené pro upevnění na DIN lištu.

Specializovaná přepěťová ochrana pro PROFIBUS

Mezi typické přepěťové ochrany optimalizované pro konkrétní vedení čtyřvodičové nebo dvouvodičové datové sběrnice patří DM-PROFIBUS. Ta je určena pro jmenovité provozní napětí 24V a proudy do 60 mA. Připojuje se mezi svorky rozhraní PROFIBUS konkrétního zařízení a vodiče sběrnice, přičemž vodiče mezi svorkami chráněného zařízení a modulem by měli být co nejkratší. Ochranný účinek zařízení je zajištěn hrubou a jemnou ochranou - viz schéma vnitřního zapojení na obrázku níže. Použité výkonné prvky zaručují eliminaci opakovaných přepěťových pulsů úrovně až 10 kA. Následná jemná ochrana zajišťuje snížení přepěťové vlny až na úroveň blízkou jmenovitému napětí (při přepěťovém pulsu 10 kA je ochranná úroveň menší než 36 V). Modul zároveň chrání zařízení jak proti příčnému přepětí, tj. mezi vodiči, tak i podélnému, tj. mezi signálovými vodiči a zemí. Přepěťová ochrana reaguje s odezvou menší než 1 ns.

Při běžné činnosti, datové komunikaci po sběrnici PROFIBUS, je přepěťová ochrana chová jako útlumový článek s odporem 6,8 Ohmů a mezní frekvencí 20 MHz. Ochrana je určena pro čtyř nebo dvoužilovou sběrnici, přičemž v případě dvoužilové varianty se zapojují jen svorky Rx a C.

Závěr

Přepěťové ochrany jsou v současné době stále častěji využívány při instalacích nových zařízení a distribuovaných systémů. Zvláště dlouhá vedení v prostředích těžkého průmyslu, vedená k řídícím jednotkám po železných nosnících a lávkách, je určitě vyžadují. Rozhodně se vyplatí investovat několik tisíc do ochran, než riskovat poškození nebo zničení zařízení hodnoty i několika set tisíc (např. řídící elektroniky pásových vah). Pokud tedy ještě přepěťové ochrany nepoužíváte, a přesto máte zařízení zapojená na komunikační sběrnici, velmi doporučuji je jimi vybavit.

DOWNLOAD & Odkazy

• Domovské stránky výrobce, firmy SALTEK - www.saltek.cz, www.saltek.biz
• Autorizovaný dodavatel, firma SELTEKO Plus, Praha - www.selteko.cz
  
  
• Další zajímavé články týkající se MaR lze nalézt na serveru automatizace.HW.cz