עקרון הגנת מתח יתר למיתוג ספקי כוח
מגיני נחשולי מתח מתאימים להגנה על ספקי כוח 220/380V במתח נמוך והם רכיבים לא ליניאריים. על פי תקני חברת החשמל, מגני מתח הם מכשירים המדכאים בעיקר מתח יתר וזרם יתר בקווים המשודרים. מגיני נחשולי מתח ממלאים תפקיד מגן, והדרישה הבסיסית היא שהם חייבים לעמוד בזרם הברק הצפוי שעובר דרכו, ולכבות ביעילות את הזרם הרציף של תדר החשמל שנוצר לאחר זרימת הברק דרך מהדק המתח המרבי של הנחשול, להגביל את כניסת מתח היתר המיידי קו המתח וקו השידור האותות בטווח המתח שהציוד או המערכת יכולים לעמוד בו, או לפרוק את זרם הברק החזק לתוך האדמה, תוך הגנה על הציוד או המערכת המוגנים מפני נזק שנגרם כתוצאה מפגיעה.
הסוג והמבנה של מגיני מתח משתנים בהתאם לשימוש המיועד שלהם, אך יש לכלול לפחות אלמנט מגביל מתח לא ליניארי אחד. מגיני מתח נפוצים כוללים MOV (Metal Oxide Varistor) וצינורות פריקת גז. נחשול מכיל אנרגיה עוצמתית ואי אפשר למנוע אותו. מסיבה זו, האסטרטגיה להגנה על ציוד חשמלי רגיש מפני נזקי נחשולים היא להסיט את הנחשול מהציוד ולהזרים אותו לאדמה.
מגן הנחשולים MOV מורכב משלושה חלקים: חומר תחמוצת מתכת באמצע, המחובר לאספקת החשמל ולחוט ההארקה על ידי שני מוליכים למחצה. כאשר מתרחש עלייה, ה-MOV מופעל מיד עם זמן תגובה של 1-3 ננו-שניות. ה-"V" ב-MOV הוא נגד משתנה. ברגע התגובה, ההתנגדות של MOV יורדת מערכו המקסימלי לכמעט אפס אוהם, וזרם יתר זורם לאדמה דרך MOV. הציוד החשמלי המוגן ממשיך לפעול במתח הפעלה רגיל. לרכיבי המוליכים למחצה שלו יש את התכונה של שינוי התנגדות עם שינויים במתח. כאשר המתח נמוך מערך מסוים, תנועת האלקטרונים במוליך למחצה מייצרת התנגדות גבוהה. להיפך, כאשר המתח עולה על הערך הספציפי הזה, תנועת האלקטרונים תשתנה, והתנגדות המוליכים למחצה תפחת בכמעט אפס אוהם. המתח תקין, ומגן הנחשולים MOV אינו פעיל בצד, דבר שאינו משפיע על קו החשמל.
האינדיקטורים של היתרונות והחסרונות של מגן הנחשולים היקר ביותר MOV: (1) מתח הידוק: מייצג את ערך המתח שיגרום ל-MOV להתחבר לחוט ההארקה. ככל שמתח ההידוק נמוך יותר, כך ביצועי ההגנה טובים יותר. (2) יכולת ספיגה/פיזור אנרגיה: ערך נומינלי זה מייצג את כמות האנרגיה שמגן הנחשולים יכול לספוג לפני השריפה, בג'אול. ככל שהערך שלו גבוה יותר, כך ביצועי ההגנה טובים יותר. (3) זמן תגובה: מגיני נחשולי מתח לא יתנתקו באופן מיידי, ויהיה עיכוב קל בתגובתם לנחשולים.
התקן נפוץ נוסף להגנה מפני נחשולי מתח הוא צינור פריקת גז. לצינורות פריקת גז אלו יש את אותה פונקציה כמו MOV, שכן הם מעבירים זרם עודף מהחוט החי אל חוט ההארקה על ידי שימוש בגז אינרטי כמוליך בין שני החוטים. כאשר המתח נמצא בטווח מסוים, הרכב הגז קובע כי מדובר במוליך גרוע. אם המתח עולה וחורג מטווח זה, עוצמת הזרם תספיק ליינון הגז, מה שהופך את צינור פריקת הגז למוליך טוב מאוד. הוא יוביל זרם לאדמה עד שהמתח יחזור לרמות נורמליות, ואז יהפוך שוב למוליך גרוע.
