Ως βασικές συσκευές για την προστασία των ηλεκτρικών συστημάτων από παροδικές υπερτάσεις, οι κεραυνοί (SPD) σχετίζονται στενά με την απόδοσή τους και τα υλικά που χρησιμοποιούνται. Διαφορετικά υλικά εκτελούν βασικές λειτουργίες σε ένα SPD, όπως εκτροπή ρεύματος, περιορισμός τάσης και μόνωση, επηρεάζοντας άμεσα την ταχύτητα απόκρισης της συσκευής, την ικανότητα μεταφοράς ρεύματος-και τη διάρκεια ζωής της συσκευής.
Μεταλλικοί αγωγοί: Εξαρτήματα διακλάδωσης πυρήνων
Τα συστατικά του πυρήνα ενός SPD είναι συνήθως κατασκευασμένα από μέταλλα υψηλής αγωγιμότητας, όπως χαλκός ή αλουμίνιο. Ο χαλκός είναι το προτιμώμενο υλικό λόγω της εξαιρετικής αγωγιμότητας και της αντοχής στη διάβρωση, που του επιτρέπει να μεταφέρει γρήγορα ρεύμα κεραυνού στο σύστημα γείωσης, μειώνοντας τον κίνδυνο βλάβης του κυκλώματος. Ορισμένα προϊόντα χαμηλού κόστους-μπορεί να χρησιμοποιούν αλουμίνιο, αλλά η χαμηλή αγωγιμότητα και η ευαισθησία του στην οξείδωση απαιτούν επιφανειακή επεξεργασία (όπως επικασσιτεροποίηση) για να βελτιωθεί η απόδοσή του. Οι μεταλλικές επαφές και τα ηλεκτρόδια βασίζονται επίσης σε κράματα χαλκού υψηλής{4}καθαρότητας για να εξασφαλίσουν χαμηλή αντίσταση επαφής και σταθερή ικανότητα μεταφοράς ρεύματος-.
Μη -Γραμμική αντίσταση: Κεραμικά βαρίστορ οξειδίου ψευδαργύρου
Τα βαρίστορ οξειδίου του ψευδαργύρου (ZnO) (MOV), τα βασικά συστατικά περιοριστικής τάσης- στα SPD, είναι συντηγμένα σωματίδια οξειδίου του ψευδαργύρου με μικρές ποσότητες οξειδίων μετάλλων όπως το βισμούθιο και το κοβάλτιο. Τα μη γραμμικά χαρακτηριστικά βολτ-αμπέρ του το κάνουν να παρουσιάζει υψηλή αντίσταση σε κανονικές τάσεις. Ωστόσο, όταν η τάση υπερβαίνει ένα όριο, μεταφέρεται γρήγορα, περιορίζοντας τις υπερτάσεις σε ένα ασφαλές εύρος. Το οξείδιο του ψευδαργύρου έχει χρόνο απόκρισης νανοδευτερόλεπτων και μπορεί να αντέξει ρεύματα υπέρτασης που κυμαίνονται από δεκάδες έως εκατοντάδες κιλοαμπέρ, καθιστώντας το βασικό υλικό για στιγμιαία προστασία στα αλεξικέραυνα.
Μόνωση και ενθυλάκωση: Μηχανικά Πλαστικά και Καουτσούκ σιλικόνης
Το εξωτερικό περίβλημα και η εσωτερική δομή απομόνωσης ενός αλεξικέραυνου είναι συνήθως κατασκευασμένα από πλαστικό μηχανικής{0}επιβραδυντικής φλόγας (όπως ABS και PC) ή από καουτσούκ σιλικόνης. Αυτά τα υλικά προσφέρουν υψηλή διηλεκτρική αντοχή, αντοχή στις καιρικές συνθήκες και αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία, προστατεύοντας τα εσωτερικά εξαρτήματα από τη διάβρωση του περιβάλλοντος. Το καουτσούκ σιλικόνης χρησιμοποιείται επίσης συνήθως για τη σφράγιση κενών υψηλής-τάσης ή σύνθετων μονωτών, όπου οι ελαστικές του ιδιότητες βοηθούν στην εξάλειψη της μηχανικής καταπόνησης.
Επιπλέον, οι σωλήνες εκκένωσης αερίου (GDTs), οι οποίοι συνδυάζουν αδρανή αέρια (όπως νέον και αργό) με μεταλλικά ηλεκτρόδια, χρησιμεύουν ως κύρια στοιχεία προστασίας σε σενάρια υψηλότερης τάσης.
Συνοπτικά, η επιλογή υλικού για ένα αλεξικέραυνο απαιτεί μια ολοκληρωμένη εξέταση της αγωγιμότητας, των μη γραμμικών χαρακτηριστικών, της αντίστασης στη θερμότητα και της περιβαλλοντικής προσαρμοστικότητας. Η αποτελεσματική και αξιόπιστη προστασία από υπέρταση μπορεί να επιτευχθεί μέσω ενός συνεργατικού σχεδιασμού πολλαπλών-υλικών.
