Spanningspieken kunnen uw gevoelige elektronica ernstig beschadigen, maar toch begrijpen veel mensen ze nog steeds niet volledig. Wat zijn spanningspieken precies? Waardoor worden deze veroorzaakt en hoe kunt u voorkomen dat ze uw circuits beschadigen? Blijf lezen voor meer informatie!
Wat is een spanningspiek?
Een spanningspiek, of transiënt, is een korte piek waarbij de spanning drie tot duizenden keren gedurende milliseconden de normale niveaus overschrijdt. Dit vormt een risico voor gevoelige elektronica, omdat het onregelmatige elektronenbewegingen kan veroorzaken, waardoor geïntegreerde schakelingen en componenten kunnen worden beschadigd. Voorbereiding is dus essentieel; het detecteren van pieken vereist geavanceerde elektronica.
Wat kan spanningspieken veroorzaken?
Spanningspieken kunnen door verschillende bronnen ontstaan. Hier is de primeur:
Van buitenaf:
- Bliksem: Een voltreffer of een aanval van dichtbij kan grote schokken door hoogspanningsleidingen veroorzaken.
- Problemen met het elektriciteitsnet: Storingen, distributiefouten of het schakelen van grote condensatoren kunnen pieken veroorzaken.
- Grote belastingen uitschakelen: Het verwijderen van grote belastingen uit het elektriciteitsnet, zoals tijdens stroomuitval of het uitschakelen van apparaten, kan tot pieken leiden.
Van binnenuit:
- Belastingen schakelen: Apparaten zoals koelkasten en AC-units die worden in- of uitgeschakeld, kunnen spanningssprongen veroorzaken.
- Bedradingsproblemen: Als hoogspanningsdraden per ongeluk laagspanningsdraden raken, kunnen er grote pieken optreden.
- Interne storingen: Problemen in transformatoren of andere componenten kunnen ook tot spanningspieken leiden.
Wat is het verschil tussen een stroompiek en een piek?
Stroompieken en spanningspieken zijn afzonderlijke elektrische verschijnselen die apparatuur op verschillende manieren beïnvloeden.
Het belangrijkste verschil ligt in de duur ervan: spanningspieken duren 1-2 nanoseconden, terwijl stroompieken 3 nanoseconden of langer duren, soms minutenlang. Dit heeft invloed op de manier waarop elektrische systemen reageren.
Hun oorzaken verschillen ook. Spanningspieken zijn vaak het gevolg van gebeurtenissen zoals blikseminslag of elektrostatische ontladingen, terwijl stroompieken het gevolg zijn van aanhoudende onevenwichtigheden in het stroomdistributiesysteem, zoals storingen in nutsvoorzieningen of het schakelen van grote belastingen.
In termen van spanningsamplitude kunnen pieken kortstondig tienduizenden volt bereiken, terwijl pieken honderden volt boven normaal meten maar langer duren.
Bij accusystemen kunnen spanningspieken schadelijk zijn voor het accubeheersysteem (BMS) of de bewakingscircuits, terwijl stroompieken oververhitting kunnen veroorzaken tijdens het opladen, waardoor de levensduur van de accu wordt verkort en veiligheidsrisico's ontstaan.
Hoe voorkom je spanningspieken?
Voor het onderdrukken van spanningspieken zijn speciale schakelingen nodig. Elektrotechnici implementeren piekonderdrukking in bijna alle circuits, inclusief het elektriciteitsnet. Maar volledige onderdrukking is niet altijd haalbaar, waardoor aanvullende bescherming stroomafwaarts noodzakelijk is.
Overspanningsonderdrukkers gebruiken diodes, inductoren en condensatoren om energie te absorberen of naar aarde te leiden. Hun ontwerp hangt af van de behoeften van het circuit en het type piek. Een overspanningsbeveiliging voor blikseminslagen op het elektriciteitsnet maakt bijvoorbeeld gebruik van een groot vonkbrugapparaat, terwijl een geïntegreerd circuit doorgaans gebruik maakt van solid-state bescherming zoals zenerdiodes of thyristoren.
Overspanningsbeveiligers zorgen ervoor dat apparaten kunnen functioneren tijdens spanningspieken, maar hebben een beperkte levensduur en kunnen defect raken als ze overbelast raken. Veel speciale overspanningsbeveiligers zijn voorzien van indicatoren voor betrouwbaarheid. Het is raadzaam om een extra overspanningsbeveiliging te hebben die de werking ervan signaleert en kan worden geïnstalleerd in schakelapparatuur bij netaansluitingen of onderbrekerpanelen.
Overspanningsbeveiligers worden vaak in netsnoeren ingebouwd, maar kunnen ook in elektronica of stroomonderbrekerpanelen worden geïntegreerd.
Wat is de maximale piekspanning?
Sommige spanningspieken zijn krachtiger, dus het is essentieel om het beschermingsniveau voor gevoelige elektronica te begrijpen. Maximale piekspanning geeft deze bescherming aan.
Wanneer u overspanningsbeveiligers koopt, controleer dan de nominale waarden voor doorlaatspanning, klemspanning, joule en stroomsterkte. Hogere joule- en ampèrewaarden hebben de voorkeur; streef naar een lagere klemspanning om de bescherming van het apparaat te verbeteren.
Heeft u piekonderdrukking nodig in DC-batterijcircuits?
Het antwoord hangt af van hoe je je circuit bouwt en gebruikt. Hoewel DC-circuits net als AC-circuits spanningspieken kunnen ervaren, zijn DC-circuits met geïsoleerde batterijen er minder gevoelig voor.
Veel klanten maken gebruik van onze batterijen in off-grid DC-toepassingen, waar spanningspieken minimaal zijn en over het algemeen de batterijen of elektronica niet beschadigen.
Er zijn echter goede elektrische zekeringen nodig om overstroom te beheersen.
Veel DC-elektronica bevat ingebouwde overspanningsonderdrukking. De zorgen over spanningspieken van voertuigalternatoren zijn afgenomen omdat moderne diodegelijkrichters nu als spanningsonderdrukkers fungeren.
Voor bedrijfskritische circuits is het toevoegen van onderdrukking van laagspanningspieken aan te raden. Als uw gelijkstroomcircuit wordt aangesloten op wisselstroom voor opladen of conversie, zoals het aansluiten van campers of boten, hebt u een overspanningsbeveiliging nodig. Dit is van toepassing op het gebruik van walstroom, een generator of het creëren van wisselstroom op basis van batterijen en een omvormer, aangezien deze systemen verbinding maken met onbekende stroombronnen. Daarom is het gebruik van overspanningsbeveiligers essentieel voor draagbare toepassingen vanwege de variërende circuitkwaliteit.
Hoe om te gaan met spanningspieken?
Spanningspieken kunnen schadelijk zijn als u niet voorbereid bent, maar ze zijn gemakkelijk te begrijpen en te vermijden.
Of het nu wordt veroorzaakt door een defect aan apparatuur of door de natuur, de bescherming is eenvoudig: gebruik alledaagse overspanningsbeveiligers of -onderdrukkers. Deze kennis helpt uw gevoelige elektronica jarenlang veilig te houden.
