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浪涌的产生、表现和危害

作者:佚名  来源:支点网  时间:2009-12-1 9:41:36 责任编辑:wangyc
浪涌也叫突波,顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲,浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲,。可能引起浪涌的原因有:重型设备、短路、电源切换或大型发动机。而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量,以保护连接设备免于受损。

1. 什么是浪涌?

    浪涌也叫突波,顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲,浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲,。可能引起浪涌的原因有:重型设备、短路、电源切换或大型发动机。而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量,以保护连接设备免于受损。

2.浪涌的特点

浪涌产生的时间非常短,大概在微微秒级。浪涌出现时,电压电流的幅值超过正常值的两倍以上。由于输入滤波电容迅速充电,所以该峰值电流远远大于稳态输入电流。电源应该限制AC开关、整流桥、保险丝、EMI滤波器件能承受的浪涌水平。反复开关环路,AC输入电压不应损坏电源或者导致保险丝烧断。

 3. 浪涌的表现

浪涌普遍的存在于配电系统中,也就是说浪涌无处不在。浪涌在配电系统主要表现有:
—  电压波动
—  在正常工作情况下,机器设备会自动停止或启动
—  用电设备中有空调、压缩机、电梯、泵或电机
—  电脑控制系统经常出现无理由复位
—  电机经常要更换或重绕
—  电气设备由于故障、复位或电压问题而缩短使用寿命

浪涌对敏感电子电器设备的影响有以下类型:

破坏
 电压击穿半导体器件
 破坏元器件金属化表层
 破坏印刷电路板印刷线路或接触点
 破坏三端双可控硅元件/晶闸管……

干扰
 锁死、晶闸管或三端双向可控硅元件失控
 数据文件部分破坏
 数据处理程序出错
 接收、传输数据的错误和失败
 原因不明的故障……

过早老化
 零部件提前老化、电器寿命大大缩短
 输出音质、画面质量下降

4. 浪涌的危害

浪涌的危害主要分成两种:灾难性的危害和积累性的危害。

—  灾难性危害:一个电涌电压超过设备的承受能力,则这个设备完全被破坏或寿命
大大降低。如下图所示:

电机通常的绝缘电压为正常工作电压的 2 倍加 1000V 左右,故 220V 电机的绝缘电压一般为 1500V。电涌不断地冲击电机的绝缘层, 导致绝缘层被击穿。

积累性危害:多个小电涌累积效应造成半导体器件性能的衰退、设备发故障和寿
命的缩短,最后导致停产或是生产力的下降。

上图是一个实际的例子,这是从美国空军计算机上取下的芯片,圆圈处的凹陷造成 IC 芯片的永久损坏导致停机和器件更换,上下部的裂痕造成停机、 出错和复位。 需要指出的是,该芯片在安装了昂贵的UPS系统中工作。

二. 浪涌保护器的工作原理

电涌保护器是一种高效能的电路保护器,当它承受瞬态高压、高能量脉冲时,快速(10
-9S)由原来的高阻抗变为低阻抗,并将瞬变高压干扰脉冲抑制到预定电压,从而有效地保护设备和敏感器件不受损坏,电路工作不受干扰。

1.  浪涌的来源?

以配电系统为参照物,则浪涌可以分成系统外的和系统内的两种。根据统计,系统外的浪涌主要来自于雷电和其它系统的冲击,大约占 20%;系统内的浪涌主要来自于系统内部用电负荷的冲击,大约占 80%。

2.  浪涌的类型及采取的有效措施

系统外的浪涌是一种脉冲性的浪涌,形状如下图所示,这种类型的浪涌主要来自于系统外,它的特点是瞬间峰值很高,在几微秒内可以从几百伏上升到 2 万伏。根据这种现象,我们采用了门限抑制网络技术,把在正弦波峰值电压上固定值以外的浪涌抑制掉,是有效的保护电气设备的广泛方案,对系统外部产生的高能量脉冲型浪涌特别有效。

系统内部的浪涌是一种振荡性的浪涌,形状如下图所示,这种浪涌的特点是浪涌在几微妙至几毫秒内从几百伏上升到 6000伏。根据这种特点,我们采用了主动跟踪网络技术,电涌抑制包络随着正弦波的变化而变化,对内部产生的振荡型电涌最为有效,可以快速探测电涌并将它限定在正弦波包络的范围内。

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