浪涌的类型及采取的有效措施

文/ 发布于2018-04-23 浏览次数:467

  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%。

  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。

  浪涌保护器系统的主要作用是保护电子设备免受“浪涌”的损害。因此,如果您想知道浪涌保护器的作用,就需要弄清楚两个问题:什么是浪涌?电子设备为什么需要它们的保护?

  电涌或瞬变电压是指电压在电能流动的过程中大幅超过其额定水平。在美国,一般家庭和办公环境配线的标准电压是120伏。如果电压超过了120伏,就会产生问题,而浪涌保护器有助于防止该问题损坏计算机。

  为了澄清这一问题,了解一些有关电压的知识会很有帮助。电压是一种表示电势能差额的度量单位。电流能够从一点流到另一点,是因为电线一端的电势能比另一端的电势能大。这与水在压力下流出水管的原理相似——水管一端的高压推动着水流向压力较低的区域。因此,您可以将电压看作是电压力的度量单位。

  我们稍后将了解到,有各种因素可以引起电压的短暂上升。

  当电压增加持续三毫微秒(十亿分之一秒)或更长时间时,被称为浪涌。

  当电压增加仅持续一毫微秒或两毫微秒时,被称为尖峰。

  如果浪涌或尖峰电压足够高,它就可能对计算机造成某种严重损坏。这种效果与向水管施加过大水压十分相似。如果水压过大,水管将会爆裂。如果电线中的电压过大,也会发生类似的事情——电线“爆裂”。实际上,它会像电灯泡灯丝一样发热并烧断,但原理相同。增加的电压即使不会立即损坏计算机,也会使元件过度损耗,长期下来会降低它们的使用寿命。在下一部分中,我们将了解浪涌保护器如何防止此情况的发生。

  标准浪涌保护器会将来自电源插座的电流输送给电源板上插接的多个电气和电子设备。如果产生浪涌或尖峰,使电压超过了可接受的级别,浪涌保护器会将多出来的电流转移到电源插座的地线。

  在最常见的浪涌保护器中,都有一个称为金属氧化物变阻器(Metal Oxide Varistor,MOV)的元件,用来转移多余的电压。如下图所示,MOV将火线和地线连接在一起。

  MOV由三部分组成:中间是一根金属氧化物材料,由两个半导体连接着电源和地线。

  这些半导体具有随着电压变化而改变的可变电阻。当电压低于某个特定值时,半导体中的电子运动将产生极高的电阻。反之,当电压超过该特定值时,电子运动会发生变化,半导体电阻会大幅降低。如果电压正常,MOV会闲在一旁。而当电压过高时,MOV可以传导大量电流,消除多余的电压。

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