雷擊浪湧如何進行防護?

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對雷擊浪湧進行防護是電子產品設計必須考慮的內容

所有接交流電工作的電器產品都必須具有一定的雷擊浪湧(Surge)能力。浪湧(Suger)測試是EMC測試項目中的一項測試內容,沒有通過認證是不可以在市場上進行銷售的。

電子產品設計怎麼防浪湧(Surge)?

我們可以在電源火線(L)和零線(N)之間並聯MOV(壓敏電阻)來防浪湧(Surge)

MOV(壓敏電阻)是一種限壓型的器件,當浪湧(Surge)發生時,MOV(壓敏電阻)內阻會訊速變小,把電壓鉗制在一定範圍內,達到保護後端電路的目的。

MOV(壓敏電阻)防浪湧(Surge)設計注意事項

  • MOV(壓敏電阻)的耐壓值:一般是電路工作電壓的兩倍以上,比如AC220V的電路,我們會選擇470V的MOV(壓敏電阻),也就是印字為471的MOV

  • 給MOV套PVC套:防止MOV炸裂失效時把碎片掉落到其它電子元件身上引發二次短路事故。
  • PCB佈線時MOV串入線路保險:因為MOV失效後可能是短路狀態,MOV是並聯在火線與零線之間的,如果短路會引發嚴重事故。如果在PCB上增加了一條小銅箔保險線路。短路發生時,保險線路會馬上燒斷,能有效的防止事故發生。

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電器設備需要考慮以下幾種情況引入的雷擊浪湧:

1)雷電擊中室外的線路,通過外部線路注入大量電流,產生干擾電壓。

2)雲層中的雷電在外部線路上感應出電壓。

3)雷電擊中線路附件的物體,在外部線路上感應出電壓。

4)雷電擊中附件的地面,地電流通過接地系統引入干擾。

浪湧並不僅源於雷擊,當電力系統出現短路故障、投切大負荷時都會產生電源浪湧。

解決雷擊浪湧的有效辦法是給其提供一個洩放路徑,

而在沒有雷擊浪湧時,該洩放路徑也不會影響電器設備的正常工作,雷擊浪湧的特點是瞬間的高電壓,因此我們需要在低電壓時不工作,在高電壓時工作的器件,壓敏電阻、TVS管、氣體放電管都可以達到這樣的效果。

當雷電產生的高電壓作用在這些器件上時,這些器件可以提供對地放電的途徑。

因此防護雷擊浪湧最有效的辦法是在電器設備所有可能引入雷擊浪湧的端口對地並聯合適的防雷器件,如壓敏電阻、TVS管、氣體放電管等。


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雷擊浪湧如何進行防護?

答:雷電是自然界中的一種自然放電現象,它是由帶電荷的雷雲引起的。雷雲的底部大多數帶負電荷,它在地面上會感應出大量的正電荷。在帶有大量不同極性的雷雲之間或雷雲與大地之間形成強大的電場,其電位差可達數兆負甚至數十兆伏。隨著雷雲的發展增強和不斷移動,一旦空間電場強度超過大氣遊離放電的臨界電場強度,就會發生雲間或對大地的短路放電,即產生雷電。

雷電放電由一次或若干次單獨的放電組成,每一次放電都攜帶不同幅值的高電壓和持續時間很短的大電流,並且包括二次、三次的放電,這樣就引起了巨大的電磁效應、機械效應的熱效應。

電力供電線路由於都是敷設在廣闊的大地上面,最容易遭受雷擊的破壞作用,特別是直擊雷、感應雷和球形雷(滾雷)。電力輸電、配電系統連接千萬家;

直擊雷通過架設高壓避雷導線傳入大地;而感應雷則可以通過導線感應出一個外電場作用的高電壓和大電流,與供電系統中的電壓、電流疊加在一起,這樣就形成了一個浪湧電流。它一般不浪湧,浪湧起來特別厲害。所以在供電系統中,必須採用不同電壓等級的避雷器來防止雷電的浪湧電流,或是電力系統中的操作過電壓產生的浪湧電壓。避雷針、避雷帶只是防止局部的直擊雷特別有效。



常用的避雷器有間隙避雷器、管式避雷器、閥式避雷器、金屬氧化物避雷器。而對於範圍很大的供電線路,如何進行安裝防止雷擊浪湧裝置呢?聰明的人類經過反覆試驗,發明了一種系列防電湧保護器裝置,以下稱為它為SPD,它由過電壓保護器、電湧抑制器、信號避雷器組成。其中它內部至少包含一個非線性電壓抑制元件。見下圖所示。


從圖中看出,電湧保護器有GDT氣體放電模塊、ZnO壓敏電阻模塊、R限流電阻模塊、VS瞬變抑制二極管模塊、自恢復熔斷器組成。

雷擊浪湧保護,根據不同的保護對象來選擇;例如SPD用於電子系統中,可分為電源SPD、天饋SPD和信號SPD。而在低壓配電系統常用的電源SPD主要有電壓開關型SPD、電壓限制型SPD和複合型SPD三種。

由於篇幅有限,這裡僅僅只是瞭解一個大概即可。電湧保護器的主要作用

①限壓→為建築物電氣裝置裝設的 SPD 以限制從電源配電系統傳來的大氣瞬態過電壓和操作過電壓;在建築物裝有防雷裝置的情況下使用 SPD 以防止直接雷擊或在建築物鄰近處被雷擊引起的瞬態

②分流→在低壓配電系統中,SPD 通常是並聯在主電路上。當雷電波侵入主電路時,SPD 瞬間導通,相當於在雷電波侵入路徑上增加了一個旁路,將部分雷電流沿 SPD 的接地路徑導入大地。

③等電位連接從本質上講,SPD 也是一種等電位連接材料,使穿越各防雷區界面的電源和信號線纜在界面處做到了等電位連接。

以上為個人觀點,僅供頭條上的閱讀者們參考參考。

知足常樂於上海2019.8.9日


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