概念
浪涌也叫電涌、突波,就是超出正常工作電壓的瞬間過電壓。本質上講,浪涌是發生在僅僅幾百萬分之一秒時間內的一種劇烈脈沖。主要指的是電源(只是主要指電源)剛開通的那一瞬息產生的強力脈沖,由于電路本身的非線性有可能有高于電源本身的脈沖;或者由于電源或電路中其它部分受到本身或外來尖脈沖干擾。
特點
時間極短:浪涌的產生時間非常短,通常在幾百萬分之一秒(微秒級)內完成。
電壓和電流幅值高:浪涌出現時,電壓和電流的幅值會超過正常值的兩倍以上,甚至更高。
產生的原因
1、電力系統開關瞬態;
2、主要的電力系統切換騷擾,例如電容器組的切換;
3、配電系統中較小的局部開關動作或負載變化;
4、與開關器件(如晶閘管)相關聯的諧振現象;
5、各種系統故障,例如設備組合對接地系統的短路和電弧故障;
6、雷電瞬態雷電產生浪涌電壓;
7、直接雷擊于外部(戶外)電路,注入的大電流流過接地電阻或外部電路阻抗而產生電壓;
8、間接雷擊(即云層之間或云層中的雷擊或擊于附近物體的雷擊產生的電磁場),它在建筑物內、外導體上產生感應電壓和電流;
9、附近直接對地放電的雷電電流,當它耦合到設備組合接地系統的公共接地路徑時產生感應電壓;
10、當雷電保護裝置動作時,電壓和電流可能發生迅速變化,并可能耦合到內部電路;
常用的整改器件
1、壓敏電阻
2、氣體放電管
3、瞬態抑制二極管
實驗等級
1 級
適用于較好保護的環境,如工廠或電站的控制室,對應較低的電壓強度。
2 級
適用于有一定保護的環境,如無強干擾的工廠,電壓強度較 1 級稍高。
3 級
適用于普通的電磁騷擾環境,如普通安裝的電纜網絡、工業性工作場所和變電所,電壓強度適中。
4 級
適用于受嚴重騷擾的環境,如民用架空線、未加保護的高壓變電所,電壓強度較高。
X 級
特殊級,具體電壓強度由用戶和制造商協商確定,適用于特定環境下的特殊設備。在進行浪涌試驗時,通常需要根據設備的使用環境、類型和功能等因素來選擇合適的試驗等級
開路電壓峰值與短路電流峰值對應關系
浪涌測試中,開路電壓峰值與短路電流峰值存在一定對應關系,這一關系對整改浪涌干擾具有重要的指導意義:
- 基于歐姆定律的理論關系在理想情況下,浪涌發生器可等效為一個電壓源和內阻的串聯組合。根據歐姆定律,這里的是開路電壓,是浪涌發生器的內阻。當外接短路時,短路電流就等于開路電壓除以浪涌發生器的內阻,即。這表明在浪涌發生器內阻固定的情況下,短路電流峰值與開路電壓峰值成正比關系;
- 對整改浪涌干擾的指導意義
不同類型的浪涌防護器件,如金屬氧化物壓敏電阻(MOV)、氣體放電管(GDT)、瞬態電壓抑制二極管(TVS)等,它們的伏安特性曲線各不相同,這就導致它們在面對相同的浪涌開路電壓時,所能承受的短路電流以及箝位電壓的表現也有所差異。通過監測開路電壓峰值與短路電流峰值的對應關系,并結合防護器件的特性曲線,可以準確評估防護器件在實際浪涌環境中的性能表現,判斷其是否能夠滿足設備的浪涌防護要求。例如,如果在測試中發現,當浪涌開路電壓達到一定值時,某 MOV 器件的短路電流超過了其額定通流容量,同時箝位電壓也過高,無法有效保護后端設備,那么就需要考慮更換更大通流容量的 MOV 器件,或者采用其他防護方案。
組合波發生器原理圖
組合波發生器使工程師能夠精確模擬各種實際環境中的浪涌情況,包括不同的浪涌波形、幅值、持續時間等參數。通過在實驗室環境中對設備進行真實浪涌情況的模擬測試,工程師可以更準確地評估浪涌防護措施在實際應用中的有效性,從而為進一步改進防護方案提供可靠依據。例如,在模擬雷電浪涌對通信基站設備的影響時,可根據組合波發生器原理,設置合適的浪涌參數,如開路電壓為 10kV,短路電流為 5kA,浪涌波形為標準的 1.2/50μs 雷電波。通過對通信基站設備在這種模擬雷電浪涌環境下的測試,觀察設備的運行狀態、防護器件的工作情況等,從而準確評估設備的浪涌防護效果,判斷現有防護措施是否能夠滿足實際應用中對雷電浪涌防護的要求。
整改思路
復位
原因
1、電源掉電
2、復位引腳被干擾
3、控制電路
對策
1、電源:優化電源;
2、復位:增加濾波和抗干擾;
3、控制電路:增加濾波,優化布局,布線;
死機
原因
1、保險絲選型不合理,流通量不夠;
2、防護器件、被防護器件失效;
3、控制電路被鎖死;
對策
1、保險絲重新選型;
2、重新選型防護器件;
3、分析哪部分電路被鎖死,進一步處理;
拉弧
原因
距離不足造成耐壓不足;
對策
1、增加拉弧位置的距離,進行測試驗證;
2、替換耐壓更高的器件或者增大拉弧位置的距離;
設計思路
電路設計示意圖
以上電路設計示意圖僅供參考。
測試標準
國家標準:GB/T17626.5
國際標準:IEC61000-4-5
以下是本節思維導圖:
以上是今天的內容。