雷击浪涌如何进行防护?

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对雷击浪涌进行防护是电子产品设计必须考虑的内容

所有接交流电工作的电器产品都必须具有一定的雷击浪涌(Surge)能力。浪涌(Suger)测试是EMC测试项目中的一项测试内容,没有通过认证是不可以在市场上进行销售的。

电子产品设计怎么防浪涌(Surge)?

我们可以在电源火线(L)和零线(N)之间并联MOV(压敏电阻)来防浪涌(Surge)

MOV(压敏电阻)是一种限压型的器件,当浪涌(Surge)发生时,MOV(压敏电阻)内阻会讯速变小,把电压钳制在一定范围内,达到保护后端电路的目的。

MOV(压敏电阻)防浪涌(Surge)设计注意事项

  • MOV(压敏电阻)的耐压值:一般是电路工作电压的两倍以上,比如AC220V的电路,我们会选择470V的MOV(压敏电阻),也就是印字为471的MOV

  • 给MOV套PVC套:防止MOV炸裂失效时把碎片掉落到其它电子元件身上引发二次短路事故。
  • PCB布线时MOV串入线路保险:因为MOV失效后可能是短路状态,MOV是并联在火线与零线之间的,如果短路会引发严重事故。如果在PCB上增加了一条小铜箔保险线路。短路发生时,保险线路会马上烧断,能有效的防止事故发生。

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电器设备需要考虑以下几种情况引入的雷击浪涌:

1)雷电击中室外的线路,通过外部线路注入大量电流,产生干扰电压。

2)云层中的雷电在外部线路上感应出电压。

3)雷电击中线路附件的物体,在外部线路上感应出电压。

4)雷电击中附件的地面,地电流通过接地系统引入干扰。

浪涌并不仅源于雷击,当电力系统出现短路故障、投切大负荷时都会产生电源浪涌。

解决雷击浪涌的有效办法是给其提供一个泄放路径,

而在没有雷击浪涌时,该泄放路径也不会影响电器设备的正常工作,雷击浪涌的特点是瞬间的高电压,因此我们需要在低电压时不工作,在高电压时工作的器件,压敏电阻、TVS管、气体放电管都可以达到这样的效果。

当雷电产生的高电压作用在这些器件上时,这些器件可以提供对地放电的途径。

因此防护雷击浪涌最有效的办法是在电器设备所有可能引入雷击浪涌的端口对地并联合适的防雷器件,如压敏电阻、TVS管、气体放电管等。


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雷击浪涌如何进行防护?

答:雷电是自然界中的一种自然放电现象,它是由带电荷的雷云引起的。雷云的底部大多数带负电荷,它在地面上会感应出大量的正电荷。在带有大量不同极性的雷云之间或雷云与大地之间形成强大的电场,其电位差可达数兆负甚至数十兆伏。随着雷云的发展增强和不断移动,一旦空间电场强度超过大气游离放电的临界电场强度,就会发生云间或对大地的短路放电,即产生雷电。

雷电放电由一次或若干次单独的放电组成,每一次放电都携带不同幅值的高电压和持续时间很短的大电流,并且包括二次、三次的放电,这样就引起了巨大的电磁效应、机械效应的热效应。

电力供电线路由于都是敷设在广阔的大地上面,最容易遭受雷击的破坏作用,特别是直击雷、感应雷和球形雷(滚雷)。电力输电、配电系统连接千万家;

直击雷通过架设高压避雷导线传入大地;而感应雷则可以通过导线感应出一个外电场作用的高电压和大电流,与供电系统中的电压、电流叠加在一起,这样就形成了一个浪涌电流。它一般不浪涌,浪涌起来特别厉害。所以在供电系统中,必须采用不同电压等级的避雷器来防止雷电的浪涌电流,或是电力系统中的操作过电压产生的浪涌电压。避雷针、避雷带只是防止局部的直击雷特别有效。



常用的避雷器有间隙避雷器、管式避雷器、阀式避雷器、金属氧化物避雷器。而对于范围很大的供电线路,如何进行安装防止雷击浪涌装置呢?聪明的人类经过反复试验,发明了一种系列防电涌保护器装置,以下称为它为SPD,它由过电压保护器、电涌抑制器、信号避雷器组成。其中它内部至少包含一个非线性电压抑制元件。见下图所示。


从图中看出,电涌保护器有GDT气体放电模块、ZnO压敏电阻模块、R限流电阻模块、VS瞬变抑制二极管模块、自恢复熔断器组成。

雷击浪涌保护,根据不同的保护对象来选择;例如SPD用于电子系统中,可分为电源SPD、天馈SPD和信号SPD。而在低压配电系统常用的电源SPD主要有电压开关型SPD、电压限制型SPD和复合型SPD三种。

由于篇幅有限,这里仅仅只是了解一个大概即可。电涌保护器的主要作用

①限压→为建筑物电气装置装设的 SPD 以限制从电源配电系统传来的大气瞬态过电压和操作过电压;在建筑物装有防雷装置的情况下使用 SPD 以防止直接雷击或在建筑物邻近处被雷击引起的瞬态

②分流→在低压配电系统中,SPD 通常是并联在主电路上。当雷电波侵入主电路时,SPD 瞬间导通,相当于在雷电波侵入路径上增加了一个旁路,将部分雷电流沿 SPD 的接地路径导入大地。

③等电位连接从本质上讲,SPD 也是一种等电位连接材料,使穿越各防雷区界面的电源和信号线缆在界面处做到了等电位连接。

以上为个人观点,仅供头条上的阅读者们参考参考。

知足常乐于上海2019.8.9日


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