防雷知識：什么是雷電浪涌

浪涌是突然發(fā)生并超過典型工作電壓的過電壓。一般來說，浪涌是電路中短暫的電流、電壓或功率波。地凱科技就來科普一下什么是雷電浪涌。

什么是浪涌？

浪涌，顧名思義，是一種突然發(fā)生并超過典型工作電壓的過電壓。一般來說，浪涌是電路中短暫的電流、電壓或功率波。浪涌或瞬變是亞周期性過電壓，持續(xù)時間不到電力系統(tǒng)中常規(guī)電壓波形周期的一半，這可能是我們與浪涌相關(guān)的最常見背景。浪涌可以是正的，也可以是負的，在常規(guī)電壓波形中增加或減少，并隨著時間的推移而振蕩和衰減。重型機械、短路、電源開關(guān)和強大的發(fā)動機都是浪涌的潛在來源。產(chǎn)品中的浪涌阻斷裝置可以成功吸收巨大的電流爆發(fā)，防止損壞連接設(shè)備。

浪涌，也稱為瞬態(tài)，是功率波形中突然的過電壓尖峰或干擾，可能會損壞、降級或破壞任何房屋、商業(yè)建筑、工業(yè)或制造工廠中的電子設(shè)備。瞬態(tài)可以達到數(shù)萬伏的量級。浪涌發(fā)生所需的時間通常以微秒為單位。

每件電氣設(shè)備都可在特定的標稱電壓下工作，例如 110 伏、220 伏或 24 伏。浪涌。另一方面，可能對幾乎所有設(shè)備都嚴重有害。大多數(shù)設(shè)備都是為了管理其典型標稱工作電壓的適度波動而制造的。

雷電浪涌

浪涌/瞬態(tài)過壓電流

開關(guān)電氣設(shè)備是建筑物中浪涌的常見來源。這可以是任何東西，從控制加熱元件的基本恒溫器到許多小工具中使用的開關(guān)模式電源。雷電和電網(wǎng)切換引起的浪涌是源自設(shè)施外部的浪涌的示例。

瞬態(tài)過壓電流可能來自機構(gòu)內(nèi)部和外部環(huán)境

三、浪涌的特點

浪涌的持續(xù)時間非常短，大約為皮秒。發(fā)生浪涌時，電壓和電流幅度是正常幅度的兩倍以上。由于輸入濾波電容充電速度快，因此峰值電流大大高于穩(wěn)態(tài)輸入電流。 交流開關(guān)、橋式整流器、保險絲和 EMI 濾波器組件可以承受的浪涌水平應受電源限制。 交流輸入電壓不應損壞電源或在反復切換環(huán)路時導致保險絲熔斷。

四、浪涌的表現(xiàn)

浪涌在配電系統(tǒng)中無處不在，這意味著浪涌無處不在。配電系統(tǒng)中浪涌的主要表現(xiàn)是：

電壓波動

機器設(shè)備將在典型工作條件下自動停止或啟動。

電氣設(shè)備包括空調(diào)、壓縮機、電梯、泵和電機。

計算機控制系統(tǒng)經(jīng)常無緣無故地自行重置。

電機經(jīng)常更換或重新上鏈。

由于故障、復位或電壓問題，電氣設(shè)備的使用壽命會縮短。

浪涌對敏感電氣和電子設(shè)備的影響有以下幾種類型：

摧毀

半導體器件的電壓擊穿

破壞組件的金屬化表面

印刷電路板走線或觸點的破壞

三端雙向可控硅/晶閘管的破壞...

干擾

鎖相、晶閘管或三端雙向可控硅失控

數(shù)據(jù)文件部分損壞

數(shù)據(jù)處理程序錯誤

接收和傳輸數(shù)據(jù)時的錯誤和故障

無法解釋的故障...

過早老化

零件提前老化，電器壽命大大縮短

輸出音質(zhì)和畫質(zhì)下降

雷電浪涌

五、浪涌的來源

使用配電系統(tǒng)作為模型，浪涌可以分為兩種類型：系統(tǒng)外部和系統(tǒng)內(nèi)部。據(jù)統(tǒng)計，系統(tǒng)外的浪涌主要是由雷電和其他系統(tǒng)的影響引起的，約占總數(shù)的20%;系統(tǒng)內(nèi)部的浪涌主要是由系統(tǒng)內(nèi)電源負載的影響引起的，約占總數(shù)的80%。

內(nèi)部 – 電氣設(shè)備開關(guān)等

外部 - 主要是雷擊

浪涌內(nèi)部來源：

電氣負載切換

使用配電系統(tǒng)作為模型，浪涌可以分為兩種類型：系統(tǒng)外部和系統(tǒng)內(nèi)部。據(jù)統(tǒng)計，系統(tǒng)外的浪涌主要是由雷電和其他系統(tǒng)的影響引起的，約占總數(shù)的20%;系統(tǒng)內(nèi)部的浪涌主要是由系統(tǒng)內(nèi)電源負載的影響引起的，約占總數(shù)的80%。

開關(guān)和振鈴浪涌的來源包括：

1. 接觸器、繼電器和斷路器操作

2. 電容器組和負載的切換（例如功率因數(shù)校正）

3. 感應設(shè)備（電機、變壓器等）的放電

4. 加載啟動和停止

5. 故障或電弧

6. 電?。ń拥兀┕收?/p>

7. 故障清除或中斷

8. 電力系統(tǒng)恢復（停電）

9. 連接松動

磁感應聯(lián)軸器

每當電流流動時，就會形成磁場。如果該磁場延伸到第二根導線，則會在第二根導線中感應出電壓。這就是變壓器在基本層面上的工作方式。初級磁場在次級中感應電壓。該電壓是不需要的，當它來自相鄰或附近的建筑物布線時，可能是暫時的。

電梯、HVAC 系統(tǒng)（帶變頻驅(qū)動器的 HVAC）、熒光燈鎮(zhèn)流器、復印機和計算機都是可能產(chǎn)生電感耦合的設(shè)備示例。

靜電

靜電或靜電放電（ESD）可以在寬頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生電磁場，低至低千兆赫區(qū)域。術(shù)語ESD事件是指放電電流以及放電之前和期間發(fā)生的電磁場和電暈效應。ESD導致具有不同靜電勢的物品之間突然發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移。ESD在配電中會產(chǎn)生大量高頻噪聲。

靜電放電會損壞設(shè)備并造成物理傷害。數(shù)據(jù)損壞和設(shè)備鎖定是設(shè)備故障的示例。根據(jù)環(huán)境的不同，人體或移動物體上的電壓可能會有很大差異。在僅使用抗靜電或靜電耗散材料的受控濕度條件下，它可以保持在遠低于5kV的水平。在使用合成材料的低濕度條件下，它可以在 5 kV 到 15 kV 之間變化。設(shè)備受害者靠近ESD事件，入侵者和接收器之間的放電形成的電磁場可能會擾亂或傷害它。

浪涌外部來源：

閃電是設(shè)施外浪涌的最普遍原因。雖然閃電在某些地方可能并不常見，但它對基礎(chǔ)設(shè)施造成破壞可能是毀滅性的。雷暴和閃電在其他地區(qū)更為常見。

閃電可以通過與設(shè)施的電氣系統(tǒng)直接接觸來產(chǎn)生浪涌，或者更典型的是通過間接或附近的閃電將電涌啟動到電源或通信系統(tǒng)上。這兩種情況都有可能對電氣系統(tǒng)和/或鏈接負載造成即時損壞。

公用事業(yè)發(fā)起的電網(wǎng)和電容器組切換是浪涌的另外兩個外部驅(qū)動因素。為了幫助消除系統(tǒng)中的故障，公用事業(yè)公司可能需要將電源切換到另一個來源，或者在電網(wǎng)運行期間暫時中斷其客戶的電力流動。線路故障通常是由倒下的樹枝或小動物引起的。當斷電然后重新連接到客戶負載時，這會導致浪涌。

在正常的電力系統(tǒng)運行期間，可能會造成電能質(zhì)量中斷。電力公司從各種來源發(fā)電，然后將其分配到指定的消費電網(wǎng)。電力公司改變電力分配，而不是不斷調(diào)整電力公司的發(fā)電設(shè)備，因為用于發(fā)電的設(shè)備以恒定的速度最有效地運行。當公用事業(yè)公司將電源從一個電網(wǎng)切換到另一個電網(wǎng)時，會發(fā)生電力干擾，例如瞬變或尖峰，以及欠壓和過壓情況。這些操作會將瞬變引入系統(tǒng)，這可能會蔓延到最終用戶設(shè)備，從而導致?lián)p壞或操作混亂。





審核編輯：劉清