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电涌知识介绍

什么是电涌?

电涌被称为瞬态过电,是电路中出现的一种短暂的电流、电压波动,在电路中通常持续约百万分之一秒。220 伏电路系统中持续瞬间(百万分之一秒)的 5,000或10,000伏的电压波动,即为电涌或瞬态过电。


电涌的来源:

简单而言,来自两个方面:外部电涌和内部电涌。

来自外部的电涌:
最主要的来源是雷电。当云层中有电荷集蓄,云层下的地表集蓄了极性相反的等量电荷时,便发生了雷电放电,云层和地面间的电荷电位高达若干百万伏,发生雷击时,以若干千安计的电流通过雷击放电,经过所有的设备和大地返回云层,从而完成了电的通路。不幸的是,通路常常是取道重要或贵重的设备。如果雷电击中了附近的电力线,部分电流将沿线进入建筑物,这股巨大的电流就会直接扰乱或破坏计算机和其它敏感的电气设备,其速度之快,全程只需百万分之一秒。

外部电涌的另一个来源是电力公司的公用电网开关在电力线上产生的过电压。

来自内部的电涌:
88%的电涌产生于建筑物内部的设备,如:空调、电梯、电焊机、空气压缩机、水泵、开关电源、复印机和其它感应性负荷。
电涌对计算机和其它敏感电气设备的危害:

计算机技术发展至今,多层、超规模的集层芯片,电路密集,趋向是集成度更高、元器件间隙更小、导线更细。几年前,一平方厘米的计算机芯片有 2,000个晶体管而现在的奔腾机则超过10,000,000个。从而增加了计算机受电涌损坏的概率。

由于计算机的设计和结构决定了它应在特定的电压范围内工作。当电涌超出计算机能承受的水平时,计算机将出现数据乱码,芯片被损坏,部件提前老化,这些症状包括:出乎预料的数据错误,接收/输送数据的失败,丢失文档,工作失常,经常需要维修,原因不明的故障和硬件问题等等。

雷电电涌远远超出了计算机和其它电气设备所能承受的水平,绝大多数情况下,造成计算机和其它电器设备的当即毁坏,或数据的永远丢失。即使是一个20马力的小型感应式发动机的启动或关闭也会产生3,000-5,000伏的电涌,使和它共用同一配电箱的计算机在每一次电涌中都会受到损坏或干扰,这种电涌的次数非常频繁。

电涌会损坏那些电气设备?

含有微处理器的电气设备极易受到电涌的损坏,这包括计算机和计算机的辅助设备、程序控制器、PLC、传真机、电话、留言机等;程控交换机、广播电视发送机、微波中继设备;家电行业的产品包括电视、音响、微波炉、录像机、洗衣机、烘干机和电冰箱等。美国的调查数据表明,在保修期内出现问题的电气产品中,有63%是由于电涌造成的。

电涌的来源

  电涌可来自电气装置外部,也可来自电气装置内部,即来自电气装置内的电器设备。

  来自外部的电涌 这种电涌由雷电或公用电网开关的投切引起,这两类有害的电源扰动都可扰乱计算机和微机信息处理系统的工作,引起停工或永久性设备损坏。

  当云层上有电荷储蓄,云层下表面产生极性相反的等量电荷时,将引起雷电放电。其后的情况就象一个大电池组或一个大电容器的放电那样,云层和地面间的电荷电位高达若干百万伏。发生雷击时以若干千安计的电流通过雷击放电,经过所有设备和大地返回云层,从而完成电的通路。不幸的是这个雷电通路常常取道重要或贵重的设备。电涌防护的关键概念是给雷电感应电流提供一个通向大地的短捷有效的通路。这样雷电涌流将从设备外分流。

大的雷击电流值常被例举应用,其实它发生的可能性很小。如Bellcore公司的工程师们将电涌防护器的泄放电流规定为20000A(见参考资料TR-NWT-001011)。虽然他们按经验将出现在其电气设备装置中的最大尖峰电流定为10000A,他们仍取100%的安全系数,即将电涌防护器的泄放电流规定为2000A。

  在线路高度暴露地段发生21万A的雷击电流(有记录的最大值之一)的机会只占总雷击机会的0.5%。如此大的雷击电流极少出现在建筑物电源进线处,但仍须重视对这种外来电涌的防范。

  来自内部的电涌 来自内部的电涌是经常发生的,诸如来自空调机、空压机、电弧焊机、电泵、电梯、开关电源和其它一些感性负荷的电涌。例如一台20hp的感应电动机(线电压230V,4级,Y结线)在最大转矩时每相具有约39J的储存能量,当其标称方根值电流被截断时,它将产生瞬态过电压。它经常发生,和它自同一配电箱供电的其它负荷将因此易受损坏或工作失常。   不要以为电气装置电源进线上的过电压防护器可以保护电气设备不受内部电涌的危害。它不能,它只能对沿电源线进入电气装置的外部电涌进行防范,因大容量的进线防护器距内部电涌发生处的距离太远。

本页内容摘自《MCG公司中国网站》

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