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電涌的來源、危害及保護措施

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樓主
ID:156167 發(fā)表于 2018-1-9 09:29 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
  根據(jù)統(tǒng)計,在美國:由于電涌給各行業(yè)造成的停產(chǎn)、時間的損失、設(shè)備維修、過早地更換設(shè)備等直接損失每年高達260億美金,在中國,據(jù)有關(guān)統(tǒng)計,在保修期內(nèi)出現(xiàn)問題的電氣產(chǎn)品中,有63%是由于電涌產(chǎn)生的。因此電氣產(chǎn)品少不了PCB設(shè)計,因此在設(shè)計中了解電涌并有效的規(guī)避電涌的發(fā)生顯得尤為重要。

  什么是電涌?
  電涌被稱為瞬態(tài)過電,是電路中出現(xiàn)的一種短暫的電流、電壓波動,在電路中通常持續(xù)約百萬分之一秒。220 伏電路系統(tǒng)中持續(xù)瞬間(百萬分之一秒)的 5,000或10,000伏的電壓波動,即為電涌或瞬態(tài)過電。
  電涌的來源?
  電涌可來自電氣裝置外部,也可來自電氣裝置內(nèi)部,即來自電氣裝置內(nèi)的電器設(shè)備。
  來自外部的電涌 這種電涌由雷電或公用電網(wǎng)開關(guān)的投切引起,這兩類有害的電源擾動都可擾亂計算機和微機信息處理系統(tǒng)的工作,引起停工或永久性設(shè)備損壞。
  1.來自外部的電涌:
  外部的電涌最主要的來源是雷電。當云層中有電荷集蓄,云層下的地表集蓄了極性相反的等量電荷時,便發(fā)生了雷電放電,云層和地面間的電荷電位高達若干百萬伏,發(fā)生雷擊時,以若干千安計的電流通過雷擊放電,經(jīng)過所有的設(shè)備和大地返回云層,從而完成了電的通路。不幸的是,通路常常是取道重要或貴重的設(shè)備。如果雷電擊中了附近的電力線,部分電流將沿線進入建筑物,這股巨大的電流就會直接擾亂或破壞計算機和其它敏感的電氣設(shè)備,其速度之快,全程只需百萬分之一秒。
  外部電涌的另一個來源是電力公司的公用電網(wǎng)開關(guān)在電力線上產(chǎn)生的過電壓。
  2.來自內(nèi)部的電涌: 來自內(nèi)部的電涌是經(jīng)常發(fā)生的,88%的電涌產(chǎn)生于建筑物內(nèi)部的設(shè)備,如:空調(diào)、電梯、電焊機、空氣壓縮機、水泵、開關(guān)電源、復(fù)印機和其它感應(yīng)性負荷。
  電涌對計算機和其它敏感電氣設(shè)備具有一定的危害。計算機技術(shù)發(fā)展至今,多層、超規(guī)模的集層芯片,電路密集,趨向是集成度更高、元器件間隙更小、導(dǎo)線更細。幾年前,一平方厘米的計算機芯片有 2,000個晶體管而現(xiàn)在的奔騰機則超過10,000,000個。從而增加了計算機受電涌損壞的概率。
  由于計算機的設(shè)計和結(jié)構(gòu)決定了它應(yīng)在特定的電壓范圍內(nèi)工作。當電涌超出計算機能承受的水平時,計算機將出現(xiàn)數(shù)據(jù)亂碼,芯片被損壞,部件提前老化,這些癥狀包括:出乎預(yù)料的數(shù)據(jù)錯誤,接收/輸送數(shù)據(jù)的失敗,丟失文檔,工作失常,經(jīng)常需要維修,原因不明的故障和硬件問題等等。
  雷電電涌遠遠超出了計算機和其它電氣設(shè)備所能承受的水平,絕大多數(shù)情況下,造成計算機和其它電器設(shè)備的當即毀壞,或數(shù)據(jù)的永遠丟失。即使是一個20馬力的小型感應(yīng)式發(fā)動機的啟動或關(guān)閉也會產(chǎn)生3,000——5,000伏的電涌,使和它共用同一配電箱的計算機在每一次電涌中都會受到損壞或干擾,這種電涌的次數(shù)非常頻繁。
  電涌現(xiàn)象有哪幾種?
  電涌從現(xiàn)象上看有以下五種:
  1、飛弧:在被損的部件上留下明顯的電弧痕跡;
  2、電暈:在絕緣體表面上,有明顯的電蝕痕跡,被蝕部位絕緣下降;
  3、控制電路的IC等元件損壞;
  4、一般電子設(shè)備、家用電器的整流元件、穩(wěn)壓元件損壞;
  5、接地故障造成設(shè)備帶電(單相接地):造成設(shè)備相間短路(電機相間短路)。
  電涌的危害有哪些?
  主要分成兩種:災(zāi)難性的危害和積累性的危害。
  災(zāi)難性危害:一個電涌電壓超過設(shè)備的承受能力,則這個設(shè)備完全被破壞或壽命大大降低。
  電機通常的絕緣電壓為正常工作電壓的 2 倍加 1000V 左右,故 220V 電機的絕緣電壓一般為 1500V。電涌不斷地沖擊電機的絕緣層, 導(dǎo)致絕緣層被擊穿。
  積累性危害:多個小電涌累積效應(yīng)造成半導(dǎo)體器件性能的衰退、設(shè)備發(fā)故障和壽命的縮短,最后導(dǎo)致停產(chǎn)或是生產(chǎn)力的下降。
  電涌會損壞含有微處理器的電氣設(shè)備極易受到電涌的損壞,包括計算機和計算機的輔助設(shè)備、程序控制器、PLC、傳真機、電話、留言機等;程控交換機、廣播電視發(fā)送機、微波中繼設(shè)備;家電行業(yè)的產(chǎn)品包括電視、音響、微波爐、錄像機、洗衣機、烘干機和電冰箱等。
  怎么做到電涌保護?
  電涌保護要分級實施,最終達到對配電系統(tǒng)和電子設(shè)備完善保護的目的。分級實施電涌防護的第一步是對電涌環(huán)境進行分類。
  電涌環(huán)境的分類是依據(jù)電涌的強度和頻度。國際上一般將電涌環(huán)境分為三類
  (1)C類:指戶外以及進線的總開關(guān)處,這些部位容易出現(xiàn)較強的雷電電涌,具體位置包括:電表與配電盤之間的連線,建筑物之間的架空線,連接到井下的地下電纜;
  (2)B類:指與C類環(huán)境之間連線較短的位置,以及大型建筑物中的照明系統(tǒng),這些位置的電涌既可以由雷電產(chǎn)生,也可以由內(nèi)部電氣開關(guān)產(chǎn)生,由雷電產(chǎn)生的電涌經(jīng)過配電線衰減,已經(jīng)比C類環(huán)境中的電涌衰減了一些;
  (3)A類:指房間內(nèi)的電源插座和較長配電線的終端;較長的含義是離開B級規(guī)定的位置10米以上的電源插座,或者離開C級規(guī)定的位置20米以上的電源插座,這些位置的電涌主要是內(nèi)部電氣開關(guān)產(chǎn)生的電涌電壓。

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