หลักการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกินสำหรับการสลับแหล่งจ่ายไฟ
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากเหมาะสำหรับการป้องกันแหล่งจ่ายไฟแรงดันต่ำ 220/380V และเป็นส่วนประกอบที่ไม่เป็นเชิงเส้น ตามมาตรฐาน IEC อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากเป็นอุปกรณ์ที่ป้องกันแรงดันไฟเกินและกระแสไฟเกินในสายส่งเป็นหลัก อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากมีบทบาทในการป้องกัน และข้อกำหนดพื้นฐานคือต้องทนทานต่อกระแสฟ้าผ่าที่คาดหวังที่ไหลผ่าน และดับความถี่พลังงานกระแสต่อเนื่องที่เกิดขึ้นหลังจากกระแสฟ้าผ่าผ่านแคลมป์แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของไฟกระชากได้อย่างมีประสิทธิภาพ จำกัดการป้อนแรงดันไฟฟ้าเกินทันที สายไฟและสายส่งสัญญาณภายในช่วงแรงดันไฟฟ้าที่อุปกรณ์หรือระบบสามารถทนได้ หรือปล่อยกระแสฟ้าผ่ากำลังแรงลงดิน เพื่อปกป้องอุปกรณ์หรือระบบที่ได้รับการป้องกันจากความเสียหายที่เกิดจากการกระแทก
ประเภทและโครงสร้างของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับการใช้งานที่ต้องการ แต่ต้องมีองค์ประกอบจำกัดแรงดันไฟฟ้าแบบไม่เชิงเส้นอย่างน้อยหนึ่งรายการรวมอยู่ด้วย อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากทั่วไป ได้แก่ MOV (Metal Oxide Varistor) และท่อระบายก๊าซ ไฟกระชากประกอบด้วยพลังงานอันทรงพลังและไม่สามารถป้องกันได้ ด้วยเหตุนี้ กลยุทธ์ในการปกป้องอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีความละเอียดอ่อนจากความเสียหายจากไฟกระชากคือการเปลี่ยนทิศทางไฟกระชากออกจากอุปกรณ์และไหลลงดิน
MOV อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากประกอบด้วยสามส่วน: วัสดุโลหะออกไซด์ที่อยู่ตรงกลางซึ่งเชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายไฟและสายกราวด์โดยเซมิคอนดักเตอร์สองตัว เมื่อไฟกระชากเกิดขึ้น MOV จะทำงานทันทีด้วยเวลาตอบสนอง 1-3 นาโนวินาที ตัว "V" ใน MOV คือตัวต้านทานแบบแปรผัน ในขณะที่ตอบสนอง ความต้านทานของ MOV จะลดลงจากค่าสูงสุดจนเกือบเป็นศูนย์โอห์ม และกระแสเกินจะไหลลงสู่พื้นผ่าน MOV อุปกรณ์ไฟฟ้าที่ได้รับการป้องกันยังคงทำงานต่อไปที่แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานปกติ ส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์มีคุณสมบัติในการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า เมื่อแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าค่าที่กำหนด การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในเซมิคอนดักเตอร์จะทำให้เกิดความต้านทานสูง ในทางตรงกันข้าม เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินค่าเฉพาะนี้ การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะเปลี่ยนไป และความต้านทานของเซมิคอนดักเตอร์จะลดลงเกือบเป็นศูนย์โอห์ม แรงดันไฟฟ้าเป็นปกติ และตัวป้องกันไฟกระชาก MOV ไม่ได้ใช้งานที่ด้านข้าง ซึ่งไม่ส่งผลกระทบต่อสายไฟ
ตัวชี้วัดข้อดีและข้อเสียของอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก MOV ที่แพงที่สุด: (1) แรงดันไฟฟ้าในการหนีบ: หมายถึงค่าแรงดันไฟฟ้าที่จะทำให้ MOV เชื่อมต่อกับสายกราวด์ ยิ่งแรงดันแคลมป์ต่ำ ประสิทธิภาพการป้องกันก็จะยิ่งดีขึ้น (2) ความสามารถในการดูดซับ/กระจายพลังงาน: ค่าที่ระบุนี้แสดงถึงปริมาณพลังงานที่อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากสามารถดูดซับได้ก่อนที่จะเผาไหม้ มีหน่วยเป็นจูล ยิ่งค่าสูงเท่าใด ประสิทธิภาพการป้องกันก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น (3) เวลาตอบสนอง: อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากจะไม่ตัดการเชื่อมต่อทันที และจะมีความล่าช้าเล็กน้อยในการตอบสนองต่อไฟกระชาก
อุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากทั่วไปอีกชนิดหนึ่งคือท่อระบายแก๊ส ท่อระบายก๊าซเหล่านี้มีหน้าที่เหมือนกับ MOV เนื่องจากท่อจ่ายกระแสส่วนเกินจากสายไฟที่มีไฟฟ้าไปยังสายกราวด์โดยใช้ก๊าซเฉื่อยเป็นตัวนำระหว่างสายไฟทั้งสอง เมื่อแรงดันไฟฟ้าอยู่ในช่วงที่กำหนด องค์ประกอบของก๊าซจะกำหนดว่าเป็นตัวนำที่ไม่ดี หากแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นและเกินช่วงนี้ ความเข้มของกระแสไฟฟ้าจะเพียงพอที่จะทำให้ก๊าซแตกตัวเป็นไอออน ทำให้ท่อระบายก๊าซเป็นตัวนำที่ดีมาก โดยจะนำกระแสลงดินจนกระทั่งแรงดันกลับสู่ระดับปกติแล้วกลับกลายเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดีอีกครั้ง
