浪涌的产生、表现和危害

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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。