Surge Suppressor

Latar Belakang

Gangguan saluran listrik terjadi rata-rata empat kali sehari, menurut studi oleh Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE). Gangguan ini—kenaikan arus yang dapat merusak perangkat elektronik yang dicolokkan ke stopkontak—mungkin disebabkan oleh petir atau insiden terkait cuaca lainnya; kecelakaan lalu lintas yang mempengaruhi saluran listrik; penggunaan produk listrik seperti motor, kompresor, dan lampu neon; peralatan listrik bertenaga tinggi dan fluktuasi tegangan yang diprakarsai oleh perusahaan listrik; dan kebisingan frekuensi tinggi. Gangguan tersebut dapat mengganggu atau menghapus layanan listrik dan merusak peralatan listrik. Baik surja maupun paku dapat dicegah dengan menggunakan penekan surja, suatu peralatan yang berfungsi untuk mengardekan gangguan atau dengan kata lain mengalirkan gangguan ke dalam tanah bukan ke dalam peralatan listrik, dan/atau menyerap kelebihan aliran arus di seluruh sebuah sistem kelistrikan. Lonjakan dan lonjakan dapat merusak peralatan elektronik meskipun tidak dinyalakan.

Sejarah

Salah satu penekan lonjakan pertama dikembangkan oleh perusahaan General Electric pada 1950-an. Perangkat serupa sedang dikembangkan di Jepang pada waktu yang hampir bersamaan. Penekan lonjakan awal menggunakan penyearah selenium (komponen yang digunakan untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik) dan, kemudian, tumpukan karbon (komponen berbentuk cakram yang digunakan untuk membawa arus).

Sebagian besar penekan lonjakan yang umum digunakan saat ini menggunakan teknologi celah percikan—sistem di mana penekan rusak, atau korsleting, arus karena tegangan yang diterapkan ke perangkat elektronik melebihi toleransi maksimum, atau peringkat, perangkat. Ada tiga jenis penekan lonjakan celah percikan, penekan tabung gas, penekan varistor oksida logam (MOV), dan penekan longsoran silikon (jenis tertentu dari penekan tegangan transien [TVS]). Nama jenis mengacu pada bahan yang menjadi komponen utama dari setiap jenis penekan lonjakan.

TVS menggunakan proses yang disebut "penjepit tegangan bias terbalik". Dalam proses ini, kelebihan arus yang mengalir melalui dioda TVS (perangkat semikonduktor berbentuk tabung yang mirip dengan resistor) rusak dan menjadi korsleting ketika tegangan yang diterapkan ke sirkuit melebihi tingkat longsoran pengenal sirkuit, atau tingkat maksimum. TVS hanya digunakan pada rangkaian arus searah (DC), di mana arus hanya mengalir satu arah (seperti pada aki mobil), tetapi dua TVS yang ditempatkan saling membelakangi akan melindungi sistem arus bolak-balik (AC), di mana arus mengalir keduanya cara.

Sebuah penekan tabung gas biasanya digunakan dengan komunikasi dan jalur catu daya tegangan. Penekan tabung gas memendekkan lonjakan daya dan membawa arus tinggi yang terkait ke tanah, melewati sirkuit yang jika tidak akan terpengaruh, dengan menyediakan jalur tegangan rendah untuk arus berlebih melalui tabung keramik atau logam. Gas dalam tabung terionisasi selama lonjakan dan menciptakan keadaan konduksi di dalam penekan. Lonjakan ditransformasikan dalam atmosfer penghantar ini menjadi busur pelepasan, yang membuat korslet penekan, dan setiap arus tinggi diarde. Gas kemudian mengalami deionisasi dan penekan disetel ulang.

Diagram rangkaian penekan lonjakan.

MOV menggunakan resistor variabel, atau varistor, dan dengan demikian paling fungsional dengan sistem AC. Penekan MOV menyerap tegangan ekstra selama ayunan positif dan negatif dalam sistem AC melalui proses yang dikenal sebagai penjepitan. Ketika tegangan yang diterapkan ke sirkuit melebihi peringkat MOV — beban di atas yang seharusnya dipicu oleh MOV — korsleting disebabkan dan tegangan ditransfer ke badan penyerap penekan MOV, sehingga melewati sirkuit yang akan memiliki sebaliknya telah terganggu.

Bahan Baku

Perakitan sebenarnya dari penekan lonjakan relatif sederhana. Kompleksitas instrumen terletak pada fungsi dari berbagai komponen. Komponen utama dari penekan tabung gas adalah tabung keramik atau logam silinder untuk menampung gas oksigen, yang akan membawa kelebihan arus. Jenis penekan ini juga menggunakan ring brazing yang terbuat dari tembaga atau paduan tembaga dan perak, elektroda berongga berdinding tipis yang terbuat dari bahan seperti Kovar dengan flensa radial dan bahan penyerap.

Komponen utama penekan MOV adalah MOV keramik berbentuk cakram, yang menyerap kelebihan arus. Jenis penekan ini juga memanfaatkan komponen berbentuk cincin yang dikelilingi kumparan. Komponen tersebut disebut balanced toroidal choke, sejenis induktor yang merupakan komponen yang menyimpan energi listrik sebagai medan elektromagnetik. Induktor mengembang dan runtuh untuk mempertahankan aliran arus yang konstan di seluruh koil. Kapasitor frekuensi tinggi persegi panjang atau berbentuk piringan datar dan kapasitor VHF dapat digunakan untuk menyaring interferensi elektromagnetik dan frekuensi radio. Kapasitor menyimpan muatan elektrostatik dan menambah atau mengurangi muatan untuk mempertahankan aliran tegangan yang konstan di seluruh komponen. Semua komponen dipasang pada papan sirkuit yang terbuat dari bahan nonkonduktif yang kaku, seperti fiberglass.

Manufaktur
Proses

Penekan tabung gas

• 1 Pertama, ujung tabung keramik atau logam harus dipasangi bahan logam konduktif seperti tembaga. Ini dikenal sebagai metalisasi.
• 2 Selanjutnya, ring brazing dipasang ke ujung tabung yang dilapisi logam.
• 3 Elektroda berongga berdinding tipis dengan flensa radial untuk dihubungkan dengan ring kemudian dimasukkan ke kedua ujung tabung.
• 4 Rakitan kemudian dipanaskan untuk mematri komponen, dan bagian dalam tabung dievakuasi.
• 5 Tabung juga dapat dilapisi dengan bahan pengambil untuk menyerap gas yang tidak diinginkan di bagian dalam tabung.

penekan MOV

• 6 Pertama, papan sirkuit dilapisi logam (sirkuit dilacak) dengan foil tembaga, deposisi tembaga, atau bahan lain yang sangat konduktif.
• 7 Selanjutnya, slot untuk resistor dan kapasitor diukir ke papan sirkuit logam.
• 8 MOV, choke toroidal, dan kapasitor disolder ke papan sirkuit.
• 9 Stopkontak dan sakelar hidup/mati terpasang, dan unit disekrup ke dalam casing plastik atau logam dengan bukaan untuk stopkontak dan sakelar.

Kontrol Kualitas

Perangkat elektronik tunduk pada spesifikasi yang ketat dan persyaratan kontrol kualitas. IEEE, yang merupakan badan penetapan standar yang diakreditasi oleh American National Standards Institute, menetapkan standar yang harus dipenuhi oleh peralatan listrik Amerika agar dapat dijual. Sebagian besar, jika tidak semua, peralatan listrik yang dijual di Amerika Serikat juga diuji oleh Underwriters Laboratories (UL), sebuah perusahaan independen yang menyediakan keamanan produk dan pengujian kinerja. Segel UL pada kemasan peralatan listrik menunjukkan bahwa produk tersebut bertahan dalam pengujian ini. UL juga memberikan peringkat untuk produk berdasarkan faktor keamanan dan kinerja. Dengan demikian, segel tidak hanya menunjukkan bahwa suatu produk lulus uji UL, tetapi peringkat menunjukkan seberapa baik kinerja produk dalam pengujian ini.

Masa Depan

Karena desain penekan lonjakan cukup sederhana, inovasi baru lebih berpusat pada peningkatan produk asli daripada mengubah riasannya. Sementara penekan lonjakan MOV tetap menjadi peralatan yang paling umum untuk perlindungan lonjakan residensial dan komersial, banyak model penekan lonjakan MOV tersedia. Beberapa model menggabungkan ketahanan terhadap gangguan saluran telepon dan metode tercanggih untuk menghilangkan gangguan kebisingan. Banyak perubahan yang berorientasi pada paket. Konfigurasi outlet diubah untuk memungkinkan lebih banyak peralatan dihubungkan ke penekan dan untuk mengakomodasi transformator plug-in; casing terbuat dari bahan yang lebih tahan lama, seperti aluminium; dan indikator LED diagnostik (lampu yang menunjukkan status saluran dan apakah ada gangguan) ditambahkan. Karena kebutuhan elektronik residensial dan komersial terus tumbuh dengan cepat, dan perlindungan peralatan elektronik—terutama peralatan komputer dan telekomunikasi—menjadi yang terpenting, perangkat elektronik kecil dan sederhana ini dengan cepat menjadi komponen penting dari pengaturan elektronik apa pun.