Perangkat Pelindung Lonjakan Arus Listrik DC

Perangkat pelindung lonjakan arus DC dirancang untuk memberikan perlindungan terhadap sistem dan peralatan bertenaga DC dari lonjakan atau lonjakan tegangan yang tiba-tiba. SPD DC menekan atau mengalihkan lonjakan tegangan sehingga mencegah kerusakan pada komponen elektronik yang sensitif, kegagalan sistem, dan bahkan kehilangan data.

Prinsip Kerja

Pemilihan, pemasangan, dan pemeliharaan perangkat proteksi lonjakan arus DC yang tepat diperlukan untuk memastikan efektivitas perlindungan lonjakan tegangan dalam sistem DC. Efektivitas kinerja SPD DC bervariasi tergantung pada faktor-faktor seperti peringkat lonjakan, tegangan penjepit, waktu respons, dan aplikasi spesifik.

Anda dapat menguraikan cara kerja perangkat proteksi lonjakan arus DC sebagai berikut:

Deteksi Lonjakan

Perangkat pelindung lonjakan arus DC akan mendeteksi lonjakan tegangan yang melampaui batasnya dalam sistem DC. Perangkat ini biasanya memantau level tegangan dengan memanfaatkan sirkuit khusus untuk mendeteksi lonjakan arus.

Penjepit Tegangan

Perangkat pelindung lonjakan arus DC menggunakan komponen seperti varistor oksida logam (MOV) atau tabung pelepasan gas (GDT) untuk mencapai penjepitan tegangan. Komponen-komponen ini menampilkan resistansi tinggi terhadap tegangan dalam batas normal, sehingga memungkinkan aliran arus listrik normal.

Namun, lonjakan tegangan di luar ambang batas akan menurunkan resistansi komponen secara signifikan, sehingga menciptakan jalur impedansi rendah untuk arus lonjakan. Ambang batas di mana tegangan dianggap sebagai lonjakan disebut tegangan penjepit atau tegangan tembus.

Penyerapan Energi

Komponen utama perangkat pelindung lonjakan arus menyerap kelebihan energi saat lonjakan tegangan dialihkan melalui perangkat. Desain varistor oksida logam (MOV) sedemikian rupa sehingga rusak pada tegangan tinggi dan menghilangkan lonjakan arus sebagai panas.

Klasifikasi DC SPD

Ada berbagai cara untuk mengklasifikasikan perangkat pelindung lonjakan arus DC berdasarkan konfigurasinya dan menggunakan dasar yang umum. Metode umum untuk mengklasifikasikan SPD DC didasarkan pada komponen utamanya sebagai berikut:

SPD Otomotif

Perangkat pelindung lonjakan arus dalam aplikasi otomotif melindungi sistem dan komponen elektronik dalam kendaraan dari transien dan lonjakan tegangan yang merusak. Hal tersebut dapat terjadi karena EMI, pembuangan beban, dan kickback induktif.

SPD DC dengan Varistor Oksida Logam (MOV)

MOV merupakan komponen umum dalam DC SPD yang menawarkan kemampuan penjepitan tegangan dan penyerapan energi untuk perlindungan peralatan dengan mengalihkan lonjakan arus. Ada berbagai peringkat tegangan dan konfigurasi untuk DC SPD yang memanfaatkan varistor oksida logam sesuai dengan kebutuhan DC-nya.

SPD DC dengan Tabung Pelepasan Gas (GDT)

GDT juga merupakan komponen proteksi lonjakan arus yang digunakan dalam DCSPD yang menawarkan waktu respons cepat dan kemampuan penanganan untuk arus lonjakan arus tinggi. DC SPD semacam itu digunakan dalam aplikasi DC dengan kebutuhan proteksi lonjakan arus yang kuat seperti sistem telekomunikasi.

SPD DC dengan Dioda Longsor Silikon (SAD)

SAD adalah perangkat semikonduktor yang dirancang untuk melindungi terhadap transien tegangan dengan menyediakan tegangan penjepitan rendah dan waktu respons yang cepat. SPD berbasis SAD digunakan dalam peralatan elektronik sensitif dan sistem komunikasi yang memerlukan penjepitan tegangan yang tepat dan tegangan let-through yang rendah.

Perangkat Pelindung Lonjakan Arus Hibrida

Perangkat pelindung lonjakan arus ini menggabungkan beberapa teknologi seperti SAD, MOV, dan GDT untuk memberikan kinerja perlindungan yang lebih baik dari transien. Perangkat ini memanfaatkan kekuatan masing-masing komponen untuk memberikan perlindungan menyeluruh dari berbagai transien dan lonjakan tegangan.

Pelindung Lonjakan Arus Fotovoltaik

Perangkat pelindung lonjakan arus ini dirancang khusus untuk melindungi sistem fotovoltaik surya dari gangguan listrik. Desainnya mampu menangani tuntutan luar biasa instalasi surya yang ditenagai oleh DC dan pengoperasian panel fotovoltaik yang andal.

Fitur DC SPD

Dalam memilih perangkat pelindung lonjakan arus DC, pertimbangan fitur dan persyaratan sistem merupakan langkah penting. Hal ini memungkinkan Anda memastikan pilihan Anda sesuai dengan tugasnya sehingga mengurangi risiko kerusakan dan waktu henti.

Berbagai fitur menentukan kemampuan kinerja dan keandalan perangkat pelindung lonjakan arus (SPD) DC dalam sistem bertenaga DC. Berikut ini adalah beberapa fitur umum yang dijelaskan dalam SPD DC:

Peringkat Tegangan

Perangkat pelindung lonjakan arus DC menggunakan peringkat tegangan berbeda yang sesuai dengan sistem daya DC tertentu yang ingin dilindungi. Memilih SPD DC yang peringkat tegangannya sesuai atau melebihi sistem DC sangat ideal untuk memastikan efektivitas kinerja.

Tegangan Penjepit

Tegangan penjepit dari DC SPD mengacu pada tegangan maksimum yang diizinkan untuk lewat selama peristiwa lonjakan arus. Ketika tegangan melebihi tegangan penjepit, DC SPD mengalihkan dan/atau menyerap tegangan transien yang melindungi peralatan.

Lebih baik memiliki SPD DC dengan tegangan penjepit yang lebih rendah karena membatasi jumlah tegangan yang dapat diakses oleh peralatan. Akibatnya, SPD ini menawarkan perlindungan yang lebih baik untuk peralatan bertenaga DC.

Penanganan Arus Lonjakan

Kapasitas penanganan arus lonjakan dari SPD DC menentukan arus lonjakan maksimum yang dapat dialihkan atau diserap dengan aman tanpa kerusakan. SPD DC dirancang untuk mengelola arus lonjakan tertentu, fitur penting saat memilih SPD untuk aplikasi Anda.

Waktu Respon

Waktu respons perangkat proteksi lonjakan arus DC menentukan kecepatan dalam bereaksi terhadap kejadian lonjakan arus. SPD DC dengan waktu respons cepat memberikan proteksi yang lebih cepat terhadap lonjakan arus dengan memulai pengalihan arus lonjakan arus lebih awal sehingga mengurangi kemungkinan kerusakan.

Membandingkan SPD DC dengan SPD AC

Perbedaan utama antara perangkat pelindung lonjakan arus DC dan AC didasarkan pada sistem daya yang digunakan. Dengan demikian, ada sedikit perbedaan antara keduanya terkait dengan peringkat tegangan, kemampuan penanganan lonjakan arus, waktu respons, dan standar.

Pernyataan berikut menyoroti beberapa persamaan dan perbedaan antara perangkat pelindung lonjakan arus (SPD) DC dan AC:

Penanganan Frekuensi

Perangkat pelindung lonjakan arus yang digunakan dalam sistem DC tidak memiliki spesifikasi frekuensi karena tegangan DC yang konstan. Di sisi lain, perangkat dalam sistem AC memiliki kebutuhan frekuensi yang berbeda sehingga memerlukan penanganan yang berbeda.

Sensitivitas Polaritas

Perangkat pelindung lonjakan arus dalam sistem DC bersifat sensitif terhadap kutub, sehingga memerlukan pemasangan dengan penyelarasan terminal yang benar. Karena arah tegangan yang terus berubah dalam sistem AC, perangkat ini tidak memiliki penunjukan terminal yang spesifik.

Deteksi dan Penjepitan Lonjakan Arus

Bergantung pada desain sistem, SPD DC dan AC akan menangkal lonjakan tegangan dengan menyerap atau mengalihkannya ke tingkat yang aman. Namun, karakteristik tegangan yang berbeda dapat mengakibatkan perubahan mekanisme yang diterapkan dalam pendeteksian dan penjepitan.

Peringkat Tegangan

Anda akan menemukan perangkat pelindung lonjakan arus DC dan AC dengan peringkat tegangan yang spesifik untuk sistem tempat perangkat tersebut digunakan. Sebagian besar sistem DC memiliki peringkat tegangan yang lebih rendah daripada sistem AC yang dapat mencapai 400V.

Jenis Tegangan

Inilah perbedaan mendasar antara SPD DC yang dirancang untuk sistem arus searah, dan SPD AC untuk sistem arus bolak-balik.

Parameter Utama DC SPD

Parameter perangkat proteksi lonjakan arus DC menentukan kinerja dan kesesuaiannya dalam sistem DC tertentu dari lonjakan tegangan. Pertimbangan cermat terhadap parameter ini dan sistem yang dimaksudkan untuk digunakan sangat penting untuk pencocokan yang efektif.

Parameter utama yang disediakan untuk perangkat proteksi lonjakan arus DC meliputi:

• Arus Bocor: Bila perangkat proteksi lonjakan arus DC beroperasi secara normal, arus bocor menggambarkan arus minimal yang mengalir melaluinya. Arus bocor yang rendah lebih disukai karena menghasilkan pembuangan panas dan kehilangan daya yang lebih sedikit.
• Tegangan Operasi Kontinu Maksimum: Menentukan tegangan DC di mana perangkat proteksi lonjakan arus akan aktif, bergantung pada tegangan pengenal sistem.
• Arus Pelepasan Nominal: Menjelaskan nilai arus tertinggi yang dapat dilepaskan oleh perangkat proteksi lonjakan arus DC ketika terjadi peristiwa lonjakan arus.
• Kisaran Suhu Operasional: Menentukan suhu di mana perangkat proteksi lonjakan arus searah dapat bekerja secara optimal. Parameter ini khusus untuk aplikasi tertentu, khususnya jika sistem arus searah yang memerlukan proteksi dioperasikan dalam kondisi suhu ekstrem.
• Tingkat Perlindungan Tegangan: Menunjukkan tegangan maksimum di terminal perangkat pelindung lonjakan arus DC yang aktif. Tegangan ini tercapai saat arus yang melewati perangkat pelindung lonjakan arus sesuai dengan debit nominal.

Komponen Utama dalam DC SPD

Perangkat pelindung lonjakan arus DC menggunakan berbagai komponen elektronik untuk mengurangi lonjakan tegangan tinggi. Komponen-komponen ini dapat dikategorikan ke dalam beberapa jenis, beberapa di antaranya menggunakan kombinasi teknologi untuk memanfaatkan kekuatan.

Beberapa komponen utama yang digunakan dalam perangkat proteksi lonjakan arus DC meliputi:

• Tabung Pelepasan Gas (GDT)

Terdiri dari dua pelat negatif dingin yang tertutup dalam tabung kaca atau keramik dan dipisahkan oleh gas inert, biasanya argon. Ia menggunakan agen pemicu tambahan untuk meningkatkan kemungkinan memicu pelepasan muatan dan tersedia dalam konfigurasi dua dan tiga kutub.

• Dioda Penekan Tegangan Transien (TVS)

Ini adalah dioda khusus yang beroperasi di zona kerusakan yang disebut terbalik. Dioda ini menjepit dan mengatur tegangan. Tegangan penjepitnya yang rendah dan responsnya yang cepat memungkinkan penggunaannya dalam sirkuit proteksi yang bertingkat sebagai lapisan akhir.

• Varistor Oksida Logam (MOV)

MOV adalah semikonduktor yang menggunakan seng oksida sebagai oksida logam yang menunjukkan resistansi non-linier. Fluktuasi tegangan mencerminkan perubahan nilai resistansi dengan prinsip pengoperasian yang mirip dengan beberapa sambungan PN yang dihubungkan secara seri dan paralel.

• Kesenjangan Percikan

Biasanya terdiri dari pasangan batang logam yang terpapar udara dengan jarak pemisah, dengan satu batang dihubungkan ke saluran fase netral atau daya. Batang lainnya dihubungkan ke terminal ground dan lonjakan tegangan memecah pemisah yang mengalihkan lonjakan tersebut.

• Kumparan penyedak

Memanfaatkan inti ferit yang terdiri dari pasangan kumparan yang dililitkan secara simetris dengan ukuran dan jumlah lilitan yang identik sehingga menghasilkan perangkat dengan empat terminal. Hal ini terutama mengurangi induktansi sinyal mode umum yang substansial dengan dampak minimal pada induktansi kebocoran sinyal mode diferensial.

Keuntungan menggunakan DC SPD

Dengan menggunakan SPD DC, kerentanan sistem bertenaga DC terhadap lonjakan tegangan dapat dikurangi secara efektif, meningkatkan perlindungan peralatan, keandalan sistem, dan keselamatan operasional secara keseluruhan.

Ringkasan manfaat penggunaan perangkat proteksi lonjakan arus DC dibahas di bawah ini:

i. Perlindungan Peralatan: Ini adalah manfaat utama dari mengonfigurasi sistem DC Anda dengan perangkat pelindung lonjakan arus. Perangkat ini mengalihkan atau menekan lonjakan tegangan yang berlebihan sehingga melindungi peralatan dari kerusakan.

ii. Memperpanjang Umur Peralatan: Mencegah efek merusak dari lonjakan arus oleh SPD DC memungkinkan peralatan berfungsi lebih lama. Jika tidak, peralatan yang tidak terlindungi akan mudah menyerah pada lonjakan tegangan yang mengakibatkan kerusakan atau terhambatnya kinerja.

iii. Jaminan Keamanan: Ketika lonjakan terjadi, hal itu menimbulkan bahaya keselamatan, terutama dalam lingkungan industri yang menggunakan sumber arus searah dengan energi tinggi. Dengan menyerap atau mengalihkan energi lonjakan, perangkat ini mengurangi potensi kesalahan listrik, kebakaran, atau bahaya keselamatan lainnya.

iv. Keandalan Sistem: Perangkat pelindung lonjakan arus berkontribusi pada peningkatan keandalan sistem DC dalam peran proteksinya. Perangkat ini mengurangi risiko kegagalan peralatan, membantu mempertahankan operasi berkelanjutan, dan meminimalkan gangguan.

Faktor-faktor yang Perlu Dipertimbangkan Saat Memilih SPD

Saat memilih perangkat pelindung lonjakan arus listrik, pastikan perangkat tersebut kompatibel dengan sistem Anda yang menawarkan perlindungan yang diinginkan. Dengan cara ini, Anda akan memperoleh manfaat dari perannya dalam meminimalkan potensi risiko yang terkait dengan transien tegangan.

Beberapa faktor utama yang perlu dipertimbangkan meliputi:

• Peringkat saat ini: Nilai arus DC SPD harus mampu mendukung arus operasi maksimum sistem. Dengan demikian, beban sistem yang dihasilkan tidak terlalu panas sehingga mengakibatkan kegagalan.
• Reputasi Produsen: Perhatikan produsennya dan evaluasi reputasi serta keandalannya dalam memproduksi SPD berkualitas tinggi dan menyediakan dukungan pelanggan yang sangat baik.
• Waktu Respon: Waktu respons perangkat pelindung lonjakan arus menunjukkan kecepatan reaksinya terhadap peristiwa lonjakan arus. Anda menginginkan waktu respons yang singkat untuk menangani transien dengan cepat dan mengimbangi kerusakan yang akan terjadi.
• Kepatuhan Standar: Pastikan perangkat pelindung lonjakan arus DC mematuhi standar industri yang berlaku. Standar ini memastikan perangkat pelindung lonjakan arus yang Anda beli memenuhi kriteria kinerja.
• Kapasitas Arus Lonjakan: Mengevaluasi kapasitas lonjakan arus yang diharapkan dari DC SPD untuk memastikannya dapat menangani lonjakan arus secara efektif tanpa kewalahan.
• Nilai Tegangan: Tegangan operasi maksimum sistem DC Anda menentukan nilai tegangan DC SPD Anda. Nilai tegangan tersebut harus sama atau melebihi nilai ini jika ingin memberikan perlindungan lonjakan arus yang efektif.

Memasang SPD DC

Pemasangan perangkat pelindung lonjakan arus DC harus dilakukan dengan hati-hati untuk menghindari kinerja yang tidak efektif dan bahkan kerusakan. Saat melakukan pemasangan, perhatikan model, karakteristik sistem, dan peraturan setempat.

Berikut adalah beberapa pertimbangan utama untuk proses instalasi:

1. Pilih lokasi yang tepat, sedekat mungkin dengan peralatan yang akan dilindungi. Lokasi tersebut juga harus mudah diakses sehingga memungkinkan akses selama perawatan dan pemeriksaan.
2. Ikuti petunjuk yang diberikan oleh produsen dalam memasang perangkat pelindung lonjakan arus DC. Amankan dengan kuat pada permukaan yang sesuai dengan menggunakan perangkat keras dan jarak yang sesuai untuk pembuangan panas dan ventilasi yang memadai.
3. Hubungkan perangkat pelindung lonjakan arus DC ke sistem daya sesuai petunjuk menggunakan kabel atau konduktor standar. Kabel atau konduktor ini harus aman dengan terminasi yang tepat dan mampu menangani arus maksimum yang diharapkan.
4. Konfigurasikan sistem pentanahan yang andal dan resistansi rendah untuk membantu pengalihan arus lonjakan yang aman oleh DC SPD.

Menguji Perangkat Pelindung Lonjakan Arus Listrik DC

Pengujian perangkat pelindung lonjakan arus DC memverifikasi fungsionalitasnya dan memastikannya dapat secara efektif memberikan perlindungan peralatan dari lonjakan tegangan. Saat pengujian, bandingkan hasil pengujian dengan karakteristik respons spesifik yang diberikan yang harus dipatuhi oleh SPD.

Tes yang umum digunakan meliputi:

• Uji Resistansi Isolasi: Di sini, Anda memutuskan sambungan SPD dari sumber DC, dan mengukur resistansi antara terminal perangkat dan ground. Ini memastikan tidak ada jalur kebocoran atau kesalahan.
• Uji Penurunan Tegangan: Pengujian ini memastikan penurunan tegangan berada dalam batas yang ditentukan. Anda menghubungkan perangkat ke sumber DC sebelum menerapkan tegangan terukur dan mengukurnya.
• Uji Lonjakan: Di sini, Anda mensimulasikan lonjakan sementara dengan menerapkan impuls lonjakan ke perangkat pelindung lonjakan. Setelah itu, periksa bentuk gelombang dan bandingkan dengan spesifikasi pengujian.

Standar yang Digunakan untuk DC SPD

Standar memastikan kualitas, keandalan, dan keamanan perangkat pelindung lonjakan arus searah. Standar ini disediakan oleh badan regulasi dan meliputi:

• Bahasa Indonesia: ANSI/Bahasa Indonesia: IEEE45: Memberikan gambaran tentang kinerja uji lonjakan arus pada perangkat proteksi lonjakan arus dalam sistem DC.
• IEC61643-11: Membahas metode pengujian dan persyaratan khusus untuk SPD DC yang terhubung ke sistem tegangan rendah.
• IEC61643-21: Menawarkan panduan untuk metode pengujian khusus untuk DC SPD yang digunakan dalam jaringan persinyalan dan telekomunikasi.
• IEC61643-22: Menjelaskan pemilihan dan penerapan DC SPD yang digunakan dalam jaringan telekomunikasi dan transmisi.
• Laboratorium Penjamin Emisi(UL) 1449: Menguraikan prosedur keselamatan dan kinerja untuk SPD DC.

Aplikasi DC SPD

Peran SPD DC dalam melindungi peralatan dari lonjakan tegangan dicontohkan dalam berbagai aplikasi sebagai berikut:

i. Pusat Data: SPD DC berperan penting dalam pencegahan kehilangan data dan kerusakan peralatan pada perangkat penyimpanan, peralatan jaringan, dan server.

ii. Sistem Kontrol Industri: Digunakan pada perangkat kontrol yang memanfaatkan daya DC seperti sensor, pengontrol logika terprogram (PLC), dan penggerak motor.

iii. Energi Terbarukan: Pembangkitan tenaga angin dan instalasi fotovoltaik untuk tenaga surya memanfaatkan SPD DC dalam melindungi perangkat elektronik sensitif seperti inverter.

iv. Sistem Penyimpanan: SPD DC dalam sistem penyimpanan yang memanfaatkan energi baterai melindungi bank baterai, sistem pemantauan, dan peralatan konversi daya.

v. Telekomunikasi: SPD DC dipasang dalam fasilitas komunikasi dan pusat data untuk melindungi peralatan penting seperti jalur transmisi data dan catu daya.

vi. Sistem Transportasi: Kendaraan listrik, trem dan kereta api, serta gardu listrik menggunakan SPD DC di stasiun pengisian daya, unit kontrol elektronik, dan sistem distribusi daya.

Untuk semua perangkat proteksi lonjakan arus DC Anda, Letop hadir untuk membantu.