איזה ערך של MOV כדאי לבחור עבור הגנה על מעגל חשמלי?

[card]

שלום

ב-Tayda מוכרים MOV-ים עבור מתחים שונים:

http://www.taydaelectronics.com/circuit-protection/varistors/zinc-oxide-varistor-250vac-60j-2500a-10mm.html

ה-MOV-ים שהם מוכרים הם Zinc Oxide, בעלי עקומה חדה יותר לעומת ה-MOV-ים מבוססי ה-Silicone Carbide, כפי שניתן לראות בגרף הבא:

http://en.wikipedia.org/wiki/Varistor#Background

השאלה שלי..

המתח בארץ, על פי הפעם האחרונה שמדדתי, היה 238v

(כשהייתי ילד זה היה 220v..)

אז איזה MOV כדאי לבחור? כמה מרחק נכון לקנות, עבור Zinc Oxide?

הרלוונטיים שם הם:

250v

275v

300v

תודה..

[Ash Binary]

היכולת של MOV לתת הגנה משמעותית למשהוא שמחובר לרשת החשמל מוגבלת ביותר. ל MOV יש משמעות אם האנרגיה במכת המתח מוגבלת והערך שלה צפוי, ונמוך

היא יכולה להיות נמוכה במערכת בה יש הגנה מדורגת ממכות מתח לפני ה MOV (כולא ברקים בלוח חשמל ראשי, בלוח חשמל מקומי יותר תחתיו וכן הלאה) שמשאירה עד כמות אנרגיה מסויימת בלבד ל MOV לספוג. מציאותית, אתה לא תמצא מערכות כאלה שבנויות נכון - ברשת ה 240/415 של חברת חשמל אליה מחובר הבית שלך, אין הגנות כלשהן

או, המכה יכולה להיות בערך צפוי ונמוך אם אתה גם יודע ממה בדיוק היא נגרמת. אבל אז עדיף שתנסה למנוע ממנה להיווצר במקור, ולא לספוג אותה אם MOV

בנוסף, MOV יכול להיות מסוכן בשימוש לא נכון. יתכנו מצבים שבהם יפול עליו הספק של כמה עשרות W, בהספק כזה הוא פשוט יעלה באש. כשאתה בוחר להשתמש ב MOV עליך לתכנן איך תשתמש ב MOV בשביל למנוע סכנה, ואיך זה משפיע על תכנון המעגל שלך. נציין רק שהרבה מוצרי מדף שאתה יכול לקנות בחנויות אם תו תקן עליהם - במיוחד מגיני ברקים מסוגים שונים, מסוכנים בגלל שימוש לא נכון ב MOVים בתוכם

בקיצור, זה לא סתם "רכיב קטן שמגן מנחשולי מתח"

על מה אתה רוצהלהגן, ומפני מה ?

[card]

הי 1101

תודה

קודם כל ברור לי ש-MOV אחד או שלושה אינם הגנה מספקת, אלא רק שלב אחד בהגנה.

השאלה כאן מתמקדת ספציפית ב-MOV-ים ובערך הנכון של המרווח במתח, בין המתח הרגיל והרצוי של המעגל(לדוגמא 238v שיש בארץ), לבין המתח בו ה-MOV מתחיל לפעול.

לגבי שיטות הגנה נוספות בנוסף ל-MOV, על זה אני מתכנן לפתוח thread נפרד, כי הנושא מעניין ושימושי גם.

אז את ה-thread הנוכחי נמקד רק על MOV, במרווח המתח שמומלץ לקחת, כשמדובר על MOV שמיוצר מ-Zinc Oxide.

(אני אענה על שאר השאלות שלך ב-thread הנפרד האחר, כיוון שהן רלוונטיות מאד לשם..)

[Ash Binary]

במכת מתח שה MOV יכול לספוג יש כמות אנרגיה מוגבלת. האנרגיה מתבטאת בהספק של המכה (שיכול ליפול למשל על ה MOV) * משך המכה. כש MOV סופג מכה קטנה במצב תקין, הוא קופץ לחלקיק שניה למצב פריצה - הספק גבוה שנופל עליו, אבל בכלל כמות האנרגיה נמוכה של המכה הוא לא מתחמם משמעותית

לאחר מכן הוא חוזר למצב הרגיל, המנותק

ה MOV נמצא בבעיה כשהוא מעביר זמן משמעותי במצב הפרוץ שלו. במצב הפרוץ "הרחוק" (זרם גבוה של מאות A) הוא לא יעביר זמן ארוך כי המפסק בלוח החשמל יקפוץ. התחום שאנחנו רוצים למנוע הוא התחום של התחלת הפריצה, שבו יש זרם לא משמעותי, הספק של כמה W עד עשרות W, שבדיוק מספיק בשביל להעלות את ה MOV באש תוך כמה דקות או שניות בהתאמה

ועוד משהוא. כש MOV נפרץ כמות גדולה של פעמים, או שהמתח עומד בהתחלת הפריצה וה MOV מתחמם קצת, הוא נהרס בהדרגה. ההרס מתבטא בשינוי האופיין שלו, ובכיוון לא טוב בכלל :

MOV שהאופיין שלו השתנה בצורה כזאת הולך להתחיל להתחמם קצת (בהספק קטן, כזה שיספיק רק לכך שה MOV יעמוד חם) גם על מתח רשת רגיל, וככל שה MOV יתחמם, שינוי האופיין שלו ילך ויחמיר אם הזמן. בסוף הוא ייפרץ על 240V תקינים

אנחנו שמים את ה MOV להגנה ממכות מתח גבוהות, בסדר גודל של 1KV או יותר. בשביל לשמור עליו "במצב חדש" עד לרגע שנצתרך אותו לטיפול במכות אלה, אנחנו רוצים שמתח התגובה שלו יהיה גבוה יותר מהקפיצות הקטנות שאיתן המעגל יכול להתמודד גם בלי המעורבות שלו

בשביל עמידות במתחים של עד כמה מאות V, נבחר עד כמה שניתן את יתר רכיבי המעגל שבאים במגע אם מתח הרשת ישירות להיות עמידים במתחים שצריך. בספק כוח אלקטרוני רגיל, החלק הקריטי הוא המיישר בכניסת המתח - וניתן לבחור מיישר שהדיודות שלו בנויות להתמודד אם מאות V וגם 1KV. גם המוספט הממתג די מועד לפגיעה. בדרך כלל המוספטים שתמצא בספקי כוח הם של 600-700, אבל אם מתכננים משהוא לעמידות גבוהה ניתן לבחור מוספט למתח גבוה יותר. הקבל האלקטרוליטי אינו בעיה, כי קבל אלקטרוליטי מתמודד אם מכות מתח מהירות גם אם הן מעל למקס' שלו (בתנאי שהוא לא יקבל כאלה על בסיס קבוע) ללא הגנה נוספת

מערכת החשמל אצלנו היא מערכת Y של 3 פאזות. במצב תקין, המתח בין פאזה וניוטראל הוא 240V, בין 2 פאזות הוא 415V. תקלה חמורה אפשרית במערכת החשמל, היא מצב שבו חוט ניוטראל ראשי התנתק והצרכנים במערכת פשוט נשארים מחוברים בצורת Y בין 3 הפאזות

המתח בין כל פאזה וחוט הניוטראל שמגיע לשקע (שהוא לא באמת ניוטראל) יהיה כל מתח אפשרי בתחום 0V..415V, תלוי מה מחובר לאותה פאזה - ככל שמחוברים יותר דברים וההתנגדות הכוללת נמוכה יותר, היא "תמשוך" את הניוטראל אליה, המתח עליה ירד ועל האחרות יעלה. תחת מתח גבוה יותר, דברים שמחוברים לפאזות האחרות יישרפו וישרפו פיוזים וכו', ואי השוויון בין הפאזות יגדל - המתח שם ילך ויעלה לכיוון ה 415V

התקלה הזאת יכולה לקרות בגלל חוט ניוטראל על עמודים שנקרע בגלל משהוא שעף בסערה ופגע בו, חיבור ראשי כלשהוא שהתנתק או נשרף (במיוחד חיבורים ראשיים ישנים שלא היו מיועדים להחזיק ציוד אלקטרוני) וכן הלאה. למשתמש זה נראה כמו מכשירי חשמל שעובדים חלקית, אור שדולק חלש או חזק מהרגיל בצורה משמעותית, נורות שדולקות באור בהיר ונשרפות וכו'

בלילה כשלא מחוברים הרבה דברים למערכת (בבתים - כמה מכשירי חשמל ב stand by שצורכים פחות מ 1A, פה ושם מקרר שצורך כ 2A), ההתנגדויות של מה שמחובר על הפאזות האחרות מספיקות בשביל להגביל את הזרם על הפאזה לכמה A בודדים, גם אם קורה עליה קצר. בזרם כזה המפסק בלוח החשמל לא יכול לקפוץ. אם על אותה פאזה נמצא MOV פרוץ, הגבלת הזרם תביא לכך שהוא יעמוד קבוע בדיוק בתחום המסוכן

אם אנחנו רוצים מעגל שה MOVים שלו לא יגיבו גם במצב הזה, נבחר MOVים שיש להם מתח תגובה גבוה יותר בהתאם. אבל עלינו להביא בחשבון שגם ליתר המעגל לא יקרה משהוא מסוכן כשהוא נתון למתחים כאלה. אם אנחנו מונעים מצב שה MOV עולה באש ובמקומו רכיב אחר במעגל עולה באש, לא עשינו בכך כלום .....

נניח שאנחנו בוחרים MOV על פי ה datasheet הזה :

http://www.vishay.com/doc?29081

המגבלות :

מלמעלה, הרכיבים האלקטרוניים במעגל שלנו (מוספטים וכו') נניח של 900V. לכן נרצה שה clamping voltage לא יהיה גבוה מ 900V

מלמטה, מתח רשת תקין 240V rms הוא 340V peak. כמובן אנחנו לא רוצים MOV שייפרץ במתח כזה, וגם לא קרוב אליו. למעשה נרצה MOV שצמוד עד כמה שניתן לגבול העליון

ה MOV במתח של 320Vac / 420Vdc / 510V@1mA נראים מתאימים למטרה זו

(במגיני ברקים שניתן למצוא בחנות עומדים לעיתים קרובות MOVים בערך נמוך בהרבה - אצל GPT למשל ה MOVים הם של 275Vac / 350Vdc / 430V@1mA,. לדעתי MOV כזה הרבה יותר מידי נמוך, ויגיב קצת כל הזמן לקפיצות קטנות ולא משמעותיות במתח הרשת)

אם אנחנו רוצים MOV שלא יקרה לו כלום בטווח הקצר גם כתוצאה מאירוע ניוטראל מנותק, נבחר MOV שיכול להחזיק 415Vac rms. כאן הייתי בוחר ב 420Vac / 560Vdc / 680V@1mA. ה clamping voltage שלו הוא 1120V, ולכן הייתי מנסה לבחור בהתאם גם את "הסיליקון" במעגל כך שה MOV לא יתן למתח לעבור את המקס' שלו

מכיוון ש MOVים עדיין יכולים לעלות באש כתוצאה ממתח לא תקין (או משינוי הדרגתי של האופיין, שמביא אותם למצב שהם יכולים להתחיל להגיב על מתח נמוך יותר אם הזמן), יש להגן עליהם

קודם כל - ניתן ורצוי לשים את המעגל שמכיל MOVים במארז מתאים. למשל קופסה ממתכת כמו של ספק כוח, כשה MOV אינו נמצא קרוב לפתחים החיצוניים. במגיני ברקים שמתחברים לשקע אין קופסה מתכתית, אבל במגן של Q protectors מולבש עליו "כובע" מסיבי זכוכית - למעשה זהו המגן היחיד שראיתי שבו בכלל חשבו על הגנה פיזית ל MOV

חוצמזה, נרצה משהוא שינתק את ה MOV אם הוא מתחיל להעביר זרם מעבר לספיגת מכה מוגבלת

דרך 1 - על ידי מנתק תרמי (TCO). קיימים MOVים שמכילים TCO פנימי, אבל בדרך כלל הוא לזרם דיי נמוך. ניתן לחבר TCO חיצוני ולהצמיד אותו ל MOV, כך אם ה MOV מתחיל להתלהט, ה TCO ינתק אותו ואת המעגל עליו צריך להגן. מציאותית בהרבה מגיני ברקים אין TCO כלל (וביחד אם MOVים שעומדים פתוחים בתוך קופסת הפלסטיק, ניתן להבין שהם לא בדיוק בטיחותיים). בכמה מגינים אחרים יש TCO, אבל בחלק מהם הוא מנתק רק את הלד של "הגנה פעילה" ולא את ה MOV עצמו ....

דרך 2 - במיוחד בספקים קטנים שהזרם התקין שלהם נמוך - פשוט על ידי פיוז. אם מתחיל לעבור זרם משמעותי דרך ה MOV, תוספת הזרם תספיק בשביל לשרוף את הפיוז שמגן על המעגל. בשביל שנוכל לשים פיוז "צמוד" ככל הניתן לזרם העבודה של המעגל (אם מקדם ביטחון כמובן), ובשביל שלא יישרף כשה MOV סופג מכות קטנות, נבחר פיוז slow blow

[card]

תודה..

אתה אומר ש-275Vac זה נמוך?

ב-Tayda המתח הכי בוה שנמכר הוא 300

[Ash Binary]

אולי כי הם בכלל מחזיקים MOVים לשוק האמריקאי ?

[card]

הממ לא נראה לי..

מדובר על Tayda, לא על Sparkfun.

הם מוכרים לכל העולם..

אז אתה אומר 275 קרוב מידי, הממ

מצד שני לא כל מכשיר היית רוצה שיקבל 275v

[Ash Binary]

MOV אינו מיועד לטיפול במקרים של מתח קצת יותר גבוה ממתח הרשת. הוא מיועד אך ורק לספוג את המכות החלשות (בעלות כמות אנרגיה נמוכה מאוד) שמגיעות לכמה KV ורק בגלל המתח יכולות להביא לנזק

[card]

אני מבין

אוקיי תודה

דרך אגב,

אם עכשיו אשאל בכלליות ולא רק על MOV-ים,

אז כדי לבנות מגן טוב להגנה על מוצר שמתחבר לרשת החשמל,

באיזה עוד שיטות אפשר להשתמש חוץ מב-MOV-ים?

דבר שאני יכול להכניס לרשימה כבר עכשיו הוא:

- ניתוק הצרכן במידה והמתח עולה על סף מסוים או יורד מסף מסוים.

את זה אפשר לעשות עם ממסר.

איך עושים את החישה של המתח?

אני רוצה לשים מיקרו-בקר קטן בתוך המעגל המגן הזה(כדי שיהיה מעגל חכם..),

אז אני צריך חיישן שייתן לי נתון שהמיקרו-בקר יכול לקבל..

[Ash Binary]

זה בדיוק מה שיש במגן ברקים נורמלי :

למכות הגבוהות אם האנרגיה הנמוכה מאוד, MOV

לעליות וירידות מתח של ממש (שלא מוגבלות באנרגיה), מעגל אם ממסר שמנתק את המתח ואז ממתין עד לחיבור מחדש. אם המתח שוב לא תקין לפני החיבור מחדש, הטיימר מתאפס ומדידת הזמן מתחילה מהתחלה

הבעיה אם שימוש ב MOV היא שלמעשה אין מה שיגביל את המכה לערך שה MOV יכול להתמודד איתה. הפסקת חשמל פשוטה, אם העומסים ההשראיים שיש באזור שלך על אותו שנאי חברת חשמל (וגם השנאי עצמו), ייצרו בקלות מכה שתעיף את ה MOV וגם את כל מה שהוא אמור להגן עליו. ה MOV במגינים כאלה כמעט ולא מוסיף הגנה משמעותית, מחזיקים ממנו הרבה יותר מידי

אם אתה מתכנן הגנה מובנית למעגל אלקטרוני משלך, יתכן שתוכל להסתדר בלי הממסר או חלק מההגנות שניתנות על ידיו. במקרה של מתח נמוך למשל, פשוט תכנן את המעגל שלך כך שיגביל את ההספק שלו או יכבה את עצמו בצורה בטוחה. במקרה של נפילות מתח מהירות, אם יש לך inrush protection יעיל והוא לא מסתמך על NTC, המעגל שלך לא ממש פגיע מהן בכל מקרה. וכן הלאה

אתה יכול לבנות מחלק מתח ולמדוד את המתח שנופל עליו על ידי opamp או TL431 וכו

[card]

תודה רבה

לגבי הגנה מובנית למעגל אלקטרוני משלך,

הגישה היא לבנות מעגל הגנה כזה, שלא מצריך מהמעגל הצרכן שום דבר מיוחד.

כלומר הצרכן יכול להיות כל צרכן, גם כזה שלא תוכנן על ידי(לדוגמא מוצר קנוי), וכו'.

כך שהשאיפה שהמעגל הגנה יהיה שכבה נפרדת שכוללת בתוכה את כל מה שצריך.

אז רגע,

זהו?

MOV-ים וניתוק המעגל לזמן מוגדר?

אין עוד שיטות?

מה למשל יש במגן היקר? (Q proterctor)

יש לך אולי תמונה שלו פתוח? (או שאתה זוכר מה יש בפנים?)

ומה לגבי דרכים "לאזן" את המתח שמגיע קצת איכשהו, במידה וצריך?

[Ash Binary]

MOVים וניתוק הם בדיוק מה שתמצא במגיני שקע כאלה

בתחום של ה MOVים, עד עכשו ראיתי שבכלל עשו איתם משהוא (חוץ מלחבר אותם ישירות ל 240V בלי הגנה) רק במגינים של Q protectors ושל Hyundai. מתוך שני אלה, ה Q protector קיים בכמה גרסאות כשלחלק יש הגנות ממסר ולחלק יש רק MOVים (משתמשים בהם באותו PCB, פשוט לא מלחימים את הממסר ורכיבי מעגל מדידת המתח), וה Hyundai הוא מגן MOVים פשוט בלבד

כמה תמונות של 2 המגינים האלה :

במגינים אחרים - GPT, וייסבורד, וכנראה גם עוד כמה שלא יצא לי לבדוק - פשוט MOVים פתוחים על המעגל הפנימי, בלי כל הגנה מיוחדת

יתכן ששמת לב לרכיב נוסף במגינים אלה - נראה כמו גליל לבן. הרכיב הזה נקרא GDT - gas discharge tube. הוא פחות רגיש מ MOV, וההתנהגות שלו קצת שונה. בפרט, הוא פחות נוטה להופעת "האסוק הבעייתי" במתח 240V, מה שאומר שיש פחות סיכוי ש GDT ישן יתחיל להקפיץ את מפסק הפחת באקראיות. לכן במגינים מסוימים משתמשים ב GDT בטור לחוט האדמה. יתכן שאם היתרון מגיעה גם ירידה כלשהיא ביכולת ההגנה של המגן במכות בין פאזה ואדמה

בתחום הגנות הממסר, יש מגינים כמו Q protector שבהן על פי הנתונים הכתובים אכן המעגל מגיב למתח גבוה ומתח נמוך.יש מגינים כמו GPT SC9, שבהם הממסר מגיב למעשה למתח נמוך בלבד (את הגבוה הם השאירו ל MOVים !!!), ולפי תגובות של 2 משתמשים שונים שאמרו לי על כך, ספציפית אצל GPT יש באג גם בהגנת מתח נמוך - כשהמתח גבולי, המגן עלול להתחיל לסגור ולפתוח את הממסר במהירות, כלומר לחבר ולנתק את הצרכן במהירות. מי צריך אויבים אם יש מגן כזה.....

יש דרכים אחרות לגמרי להגן, ומפני דברים מסוימים, יעילות בהרבה :

שנאי מייצב מתח - constant voltage transformer - שנאי וקבלים שמחוברים בצורה מסויימת לפני הצרכן, מייצבים מתח בצורה נקיה ביותר ונותנים הגנה משמעותית מנחשולים. מה שאולי נראה מדהים הוא, שהיא פתרון בעל ביצועים גבוהים ואם זאת כל כך low tech - אין בה אף רכיב "אלקטרוני"

online UPS - המרת המתח ל DC, ייצוב שלו על המסילה עליה מחוברים המצברים, והמרה מחדש ל AC

מערכת מנוע גנרטור - פשוט כך, שימוש בחשמל בשביל לסובב מנוע, שמסובב גנרטור, ששוב מייצר חשמל

[Ash Binary]

מערכת הפורומים הורסת את הלינקים on the fly בזמן טעינת העמוד על ידי javascript. אם תלחץ על התמונות במהירות לפני שהדף מסיים לעלות, תצליח להיכנס לתמונות בגודל מלא. אם לא, אלה הלינקים :

http://postimg.org/image/3xxpscooj/

http://postimg.org/image/zc4buj64f/

http://postimg.org/image/w2038ao5r/

http://postimg.org/image/72qude4ap/

http://postimg.org/image/fp1tyidm9/

http://postimg.org/image/8gb3zd5tl/

http://postimg.org/image/a8p3g01l7/

http://postimg.org/image/f748uprw3/

[card]

מדהים

תודה רבה

יש דרכים אחרות לגמרי להגן, ומפני דברים מסוימים, יעילות בהרבה :

שנאי מייצב מתח - constant voltage transformer - שנאי וקבלים שמחוברים בצורה מסויימת לפני הצרכן, מייצבים מתח בצורה נקיה ביותר ונותנים הגנה משמעותית מנחשולים. מה שאולי נראה מדהים הוא, שהיא פתרון בעל ביצועים גבוהים ואם זאת כל כך low tech - אין בה אף רכיב "אלקטרוני"

online UPS - המרת המתח ל DC, ייצוב שלו על המסילה עליה מחוברים המצברים, והמרה מחדש ל AC

מערכת מנוע גנרטור - פשוט כך, שימוש בחשמל בשביל לסובב מנוע, שמסובב גנרטור, ששוב מייצר חשמל

זה נראה ש-1 (שנאי) ו-3 (מנוע וגנרטור) הם בעצם אותו הדבר,

רק שהראשון הוא חשמלי נטו, והשלישי הוא מכני וכולל חלקים נעים..

האם לאחד מהם יש יתרון חשמלי כלשהו על פני השני?

אם לא, אז השנאי עדיף, עקב פחות בלאי, פחות רעש, פחות בזבוז אנרגיה, פחות עלות, פחות גודל, ועוד ועוד ועוד..

מערכת הפורומים הורסת את הלינקים on the fly בזמן טעינת העמוד על ידי javascript. אם תלחץ על התמונות במהירות לפני שהדף מסיים לעלות, תצליח להיכנס לתמונות בגודל מלא. אם לא, אלה הלינקים

באמת לא הבנתי למה אני לוחץ על התמונות, ועדיין מקבל תמונה בגודל של thumbnail

[Ash Binary]

הם לא בדיוק אותו דבר - הם מיועדים למטרות שונות

למנוע-גנרטור יש כמה יתרונות מעל כל היתר :

- הפרדה מוחלטת בין כניסה ויציאה מבחינה חשמלית. כל כך מוחלטת, שהיא יכולה להגן מפגיעת ברק ישירה אם המנוע והגנרטור מורחקים מספיק אחד מהשני, מחוברים לאדמה כראוי, מבודדים מהציר וכדומה

- על ידי הוספת flywheel ומנוע בעירה פנימית על אותו ציר, המערכת הופכת להיות UPS שמשך הגיבוי שלו מוגבל רק על ידי כמות הדלק במיכל, ועדיין לא הוספנו אף רכיב אלקטרוני