Virtapiirien suojaus

Virtapiirin suojauksella tarkoitetaan strategioita ja komponentteja, joita käytetään suojaamaan sähköjärjestelmiä vaurioilta, joita aiheuttavat sellaiset epänormaalit tilat kuten oikosulku, ylivirta, ylijännite tai liian korkea lämpötila. Suojattu virtapiiri on suunniteltu katkaisemaan piiri tai ohjaamaan vaarallinen sähköenergia turvallisesti muualle ennen kuin se voi vahingoittaa laitteita, johdotusta tai käyttäjiä. Ilman sopivaa suojausta viat voivat aiheuttaa laitevaurioita, tulipalovaaran tai jopa sähköiskuja, erityisesti herkissä elektroniikka- ja moottorinohjaussovelluksissa.

Kaksi yleisimmin käytettyä suojalaitetta ovat sulakkeet ja johdonsuojakatkaisijat. Sulake sisältää metallilangan, joka sulaa virran ylittäessä tietyn kynnysarvon, katkaisten virtapiirin pysyvästi ja estäen lisävauriot. Sulakkeet ovat yksinkertaisia ja kustannustehokkaita, mutta ne on vaihdettava, kun ne ovat palaneet. Johdonsuojakatkaisijat ovat sitä vastoin mekaanisia kytkimiä, jotka havaitsevat ylivirran ja aukeavat katkaisten virran. Niitä ei tarvitse vaihtaa. Nämä voidaan nollata, kun vika on korjattu. Vikavirtasuojakytkimet (GFCI) ovat erikoistyyppisiä katkaisijoita, joita käytetään suojaamaan ihmisiä sähköiskuilta. Ne monitoroivat vaihejohtimen ja nollajohtimen välistä virtatasapainoa ja aktivoituvat välittömästi, jos ne havaitsevat vuodon maahan. Tämä johtuu usein vaurioituneesta eristyksestä tai kontaktista veden kanssa.

Nykyaikaisissa elektronisissa järjestelmissä puolijohdepiirien suojauslaitteet ovat yhä tärkeämpiä. Sellaiset komponentit kuten varistorit – erityisesti metallioksidivaristorit (MOV) – ja transienttijännitesuojat (TVS) on suunniteltu käsittelemään induktiivisten kuormien, salamaniskujen tai staattisen purkauksen aiheuttamia jännitepiikkejä tai transientteja. Nämä laitteet voivat absorboida ylimääräisen energian tai ohjata sen muualle ja näin ne suojaavat herkkiä puolijohteita vikaantumiselta. Muut laitteet, kuten lämpökatkaisijat (lämpösulakkeet), katkaisevat piirin, kun käyttölämpötila nousee liian korkeaksi, kun taas kaasupurkausputket (GDT) suojaavat suurienergisiltä piikeiltä, erityisesti tietoliikenne- tai pienjännitelinjoissa.