Přepěťové špičky jsou krátkodobé extrémní nárůsty elektrické energie v elektrickém obvodu. Tyto energetické špičky jsou sice krátkodobé, ale mohou vážně poškodit elektronická zařízení. Přestože netrvají déle než několik mikrosekund, mohou iniciovat následný destruktivní proces celých komplexních systémů.
Ve složitých systémech mohou mít i zdánlivě drobné události vážné důsledky. To určitě platí v systémech průmyslové automatizace, ve kterých musí v zájmu zachování běžného provozu spolupracovat mnoho různých zařízení. Počítače a komunikační zařízení jsou základní součástí mnoha moderních automatizačních systémů a zároveň jsou také zvláště citlivé na napěťové a proudové špičky. Síťové sériové servery jsou klíčovými součástmi těchto systémů, které spojují rozsáhlou síť Ethernet a jednotlivá sériová zařízení. Energetické pulzy, které by poškodily toto životně důležité komunikační spojení, by způsobily zastavení celého procesu.
Co způsobuje přepěťové špičky?
Existuje mnoho potenciálních zdrojů přepětí. Dva nejběžnější jsou blesky a spínací přepětí:
Blesk
Blesk způsobuje výrazný elektrický výboj v místě svého vzniku. Při přímém úderu do budovy může blesk přímo ohrozit její elektrický systém, ale existují i jiné možnosti, jak může úder blesku způsobit přepětí. Například, pokud blesk udeří do přenosového elektrického vedení, může vyvolat napěťové špičky i ve velmi vzdálených lokalitách.
Obrázek 1: Blesk může vyvolat proudy až 20-150kA
Bouřky jsou trvalým rizikem pro citlivá elektronická zařízení. V jednom okamžiku probíhá na zemi kolem 2000 bouřek a průměrně proběhne za den 5000 bouřek. Údery blesku jsou samozřejmě v některých oblastech běžnější než v jiných. Přesto představuje blesk vždy závažné riziko a jeho důsledky musí být zmíněny.
Obrázek 2: Rozložení výskytu blesků
Zdroj: NASA
Spínací přepětí
Existuje mnoho poruch v elektrických zařízeních, které mohou vést k přepětí. Shozené jističe, zkraty, nebo odběrové změny mohou způsobit spínací přepětí. Tyto neobvyklé děje v elektrickém obvodu mohou být důsledkem zásahu člověka, ale mohou způsobit stejně velké škody jako blesk. Velké rozvodny při svém sepnutí nebo vypnutí mohou vyvolat dostatečně velké přepěťové špičky pro ohrožení citlivých elektronických přístrojů.
Proč je přepěťová ochrana nutností a ne volbou?
Provozovatelé průmyslových automatizačních procesů obecně chápou, že přepětí představuje vážnou hrozbu pro jejich systémy a přijímají kroky ke snížení této hrozby. Nejen, že přepětí může poškodit nebo zničit zařízení a tak způsobit nákladná přerušení provozu. V případě sériové a ethernetové komunikace mohou být ztraceny nenahraditelné historické údaje, pokud jsou sériové nebo ethernetové porty vystaveny působení přepětí.
Rozvodny v průmyslových provozech jsou obzvlášť ohroženy přepětím, protože jsou vystaveny oběma hlavním zdrojům napěťových špiček. Jako venkovní zařízení jsou náchylnější k zásahu bleskem. Jako elektrická zařízení provádějící transformaci a spínání elektrické energie jsou i zdrojem spínacích přepěťových špiček. Mimo to, vyžadují elektrické rozvodny spolehlivou sériovou komunikaci pro plnění svých základních úkolů, jako je například měření odběrů. Pokud přepětí poškodí sériovou linku, pak veškerá přenášená data po této lince budou ztracena. Tato kombinace zvýšeného rizika a významných důsledků znamená, že je nutno použít robustní zařízení s průmyslově certifikovanými přepěťovými ochranami.
U sériových serverů existují tři slabá místa, která mohou být poškozená působením přepětí: sériový port, ethernetový port a napájecí vstup. S ohledem na možné hrozby má mnoho sériových serverů ochranu proti přepětí na ethernetu a napájení. Nicméně, většina sériových serverů ponechává sériové porty nechráněné. V důsledku toho jsou sériové linky slabým článkem v přepěťové ochraně sériových serverů.
Naštěstí dnes existuje modernější PoE standard IEEE802.3at PoE Plus, který poskytuje až 25,5W pro uspokojení potřeb průmyslových aplikací.
Plná ochrana proti přepětí
Ochrana proti přepětí nemůže být pouze volitelným prvkem zranitelného komunikačního spojení. Efektivní a komplexní ochrana proti přepětí snižuje prostoje a zvyšuje stabilitu systému tím, že odstraňuje nejčastější příčiny poruch. Testy podle normy IEC 61000-4-5 jsou nezbytné pro ověření, že má zařízení dostatečnou ochranu proti napěťovým špičkám. Test IEC 61000-4-5 Level 1 je určen pro zařízení, které pracují v částečně chráněných elektrických prostředích, zatímco testy IEC 61000-4-5 Level 2 a vyšší osvědčují, že zařízení může pracovat v nepříznivých elektrických podmínkách.
| |
Popis |
Certifikace |
| Class 1 |
Částečně chráněná elektrická prostředí |
IEC 61000-4-5 Level 1 |
| Class 2 |
Elektrická prostředí s odděleným vedením |
IEC 61000-4-5 Level 2 |
| Class 3 |
Elektrická prostředí s paralelním vedením |
IEC 61000-4-5 Level 3 |
Řada Moxa NPort® A: Konec nedostatků v přepěťové ochraně
Řada síťových serverů pro sériová zařízení Moxa NPort® A se odlišuje od jiných řešení díky vestavěné přepěťové ochraně třídy IEC 61000-4-5 na sériových portech, ethernetových portech a napájení. Přepěťová ochrana dle IEC 61000-4-5 dokládá, že zařízení může spolehlivě pracovat ve velmi nepříznivých elektrických podmínkách. Řada NPort® A je snadno použitelná díky integrovanému all-in-one řešení ochrany sériového portu., protože není potřeba hledat, testovat a investovat do externí přepěťové ochrany sériové linky.
Chcete li získat více informací o tom, jak sérivé servery řady NPort® A s vestavěnou přepěťovou ochranou certifikovanou dle IEC 61000-4-5, zajišťují spolehlivou serial-to-Ethernet komunikaci, navštivte stránky http://www.moxa.com/event/tech/2010/NPort_A_series/surge.htm.
Pro více informací o řadě NPort® A navštivte stránku:
http://www.moxa.com/Event/Tech/2010/NPort_A_Series/index.htm.
Vlastnosti řady Moxa NPort® A
Řada NPort® 5000A:
Sériové servery s 1 nebo 2 sériovými porty
- Nejnižší spotřeba na trhu — pouze 1W
- Rychlá a snadná konfigurace přes webové rozhraní ve třech krocích
- Ochrana proti přepěťovým špičkám na sériové lince, ethernetu a napájení
- COM port grouping a UDP multicast aplikace
- Šroubovací konektory pro spolehlivou instalaci
- Standardní TCP/IP rozhraní a několik typů TCP a UDP operačních módů
Řada NPort® IA5000A:
Sériové servery pro průmyslovou automatizaci s 1, 2 nebo 4 sériovými porty
- Rozšířená ochrana proti přepěťovým špičkám na sériové lince, ethernetu a napájení
- Izolace sériových signálů 2kV
- Odolné šroubovací konektory pro napájení a sériové porty
- C1D2 ATEX certifikace pro náročná průmyslová prostředí
- Kaskádní Ethernet porty pro snadné propojení
- Redundantní DC napájecí vstupy
- Signalizace událostí pomocí reléového výstupu a emailem
|
