Применение УЗИП CITEL в цепях питания постоянного тока

Все УЗИП, применяемые в цепях питания, условно можно разделить на низковольтные – с номинальным рабочим напряжением от 12 до 220В, и устройства с повышенным напряжением – от 380 до 1000В переменного и 1500В постоянного тока. Устройства защиты, рассчитанные на ещё более высокие напряжения, в соответствии с ГОСТ 51992-2011, под терминУЗИП уже не попадают. Разделение весьма условное и определяется, главным образом, конструктивными особенностями устройств. Размер низковольтных устройств определяется импульсной мощностью, которую необходимо рассеять, а при выборе размеров УЗИП с повышенным напряжением необходимо обеспечить ещё и определенные изоляционные свойства, т.е. стойкость к повышенному рабочему напряжению. В остальном принципиальной разницы между различными УЗИП нет.

В отличие от УЗИП переменного тока, элементная база УЗИП постоянного тока имеет свои особенности. В частности, для ограничения перенапряжения между «+» и «-» не применяются разрядники, так как возникающий после прохождения импульса перенапряжения сопровождающийток не может быть прерван естественным образом, как в случае переменного тока, при переходе напряжения через 0.

Внутренняя схемотехника УЗИП постоянного тока в зависимости от рабочего напряжения и импульсной мощности, может быть различной.  Для низковольтных устройств характерны две различные схемы, изображенные на Рис.1 и Рис.2. Схема на Рис.1 относится к маломощным УЗИП с максимальным импульсным током до 6 кА типа DS210-DC. Схема Рис.2 используется в более мощных суперкомпактных устройствах типа DS220 – DS240-DC с максимальным импульсным током до 40 кА. Внешний вид устройств показан на Рис.3. Применяются такие УЗИП главным образом для защиты вторичного электропитания и устанавливаются по обе стороны длинной линии, т.е. у выхода источника питания и у входа потребителя. Пример такой схемы показан на Рис.4.

Рисунок 4

Обычно УЗИП постоянного тока относятся ко 2-му классу испытаний и предназначены для защиты от наведенных импульсов. На практике иногда требуется защитить оборудование, которое подвергается воздействию не только наведенного напряжения, но и прямого тока молнии. В этом случае для надежной защиты надо ставить УЗИП класса 1+2. Примером таких устройств могут служить УЗИП CITEL DS72RS-48DC, рассчитанные на работу в цепи 48В постоянного тока и выдерживающие до 14 кА импульса прямого тока молнии по форме волны (10/350 мкс). Внешний вид этого устройства представлен на Рис. 5, а электрическая схема на Рис. 6.

Бывают случаи, как например на Рис.7, когда необходимо применять УЗИП с большей импульсной мощностью. Для таких случаев предлагается использовать УЗИП класса 1 DS252C-48DC/G и DS250E-48DC, представленные на Рис.8. Внутренняя схемотехника этих устройств показана на Рис.9.

Рисунок 8

Рисунок 9

Есть у УЗИП постоянного тока ещё одна особенность, отличающая их от УЗИП переменного тока, и особенность эта – маркировка. Все напряжения в характеристиках УЗИП переменного тока даны в действующих значениях. В то же время УЗИП по своей физике реагирует на мгновенные (амплитудные) значения. Амплитуда же синусоидального напряжения больше его действующего значения в √2 раз, т.е. в 1,41 раза. Для УЗИП постоянного тока все напряжения даны в значениях постоянного тока. Это значит, что УЗИП переменного тока, включенный в цепь постоянного тока, может выдержать большее максимально допустимое постоянно действующее напряжение (Uc), чем указано в его характеристике. С другой стороны, УЗИП постоянного тока, предназначенный, например,  для работы в цепи 24В, включенный в сеть переменного тока того же напряжения, будет подвергаться перенапряжению, равному 24 В х 1,41=33,84 В. То есть, для нормальной работы УЗИП постоянного тока 24 VDC в цепи переменного тока 24 VAC УЗИП должен иметь максимально допустимое напряжение (Uc) не менее 34 VDC. Кстати, параметр «максимальное постоянно действующее напряжение Uc» в характеристиках УЗИП гораздо важнее, чем «номинальное напряжение Un». 

УЗИП, рассчитанные на повышенное напряжение, чаще всего используются для защиты фотоэлектрических систем. Схемотехнические решения для защиты таких систем можно посмотреть в ролике 

 
Структурная схема фотоэлектрической системы представлена на Рис. 10.

Рисунок 10

Пример УЗИП постоянного тока повышенного напряжения  для защиты солнечных батарей представлен на Рис.11

Данный УЗИП выполнен по VG-технологии CITEL, исключающей сопровождающие токи и токи утечки. Электрическая схема показана на Рис.12.