浪涌的產(chǎn)生、表現(xiàn)和危害

1． 什么是浪涌？

浪涌也叫突波，顧名思義就是超出正常工作電壓的瞬間過(guò)電壓。本質(zhì)上講，浪涌是發(fā)生在僅僅幾百萬(wàn)分之一秒時(shí)間內(nèi)的一種劇烈脈沖，?？赡芤鹄擞康脑蛴校褐匦驮O(shè)備、短路、電源切換或大型發(fā)動(dòng)機(jī)。而含有浪涌阻絕裝置的產(chǎn)品可以有效地吸收突發(fā)的巨大能量，以保護(hù)連接設(shè)備免于受損。

2． 浪涌的特點(diǎn)

浪涌產(chǎn)生的時(shí)間非常短，大概在微微秒級(jí)。浪涌出現(xiàn)時(shí)，電壓電流的幅值超過(guò)正常值的兩倍以上。由于輸入濾波電容迅速充電，所以該峰值電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)輸入電流。電源應(yīng)該限制AC開(kāi)關(guān)、整流橋、保險(xiǎn)絲、EMI濾波器件能承受的浪涌水平。反復(fù)開(kāi)關(guān)環(huán)路，AC輸入電壓不應(yīng)損壞電源或者導(dǎo)致保險(xiǎn)絲燒斷。

3． 浪涌的表現(xiàn)

浪涌普遍的存在于配電系統(tǒng)中，也就是說(shuō)浪涌無(wú)處不在。浪涌在配電系統(tǒng)主要表現(xiàn)有：

— 電壓波動(dòng)

— 在正常工作情況下，機(jī)器設(shè)備會(huì)自動(dòng)停止或啟動(dòng)

— 用電設(shè)備中有空調(diào)、壓縮機(jī)、電梯、泵或電機(jī)

— 電腦控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)理由復(fù)位

— 電機(jī)經(jīng)常要更換或重繞

— 電氣設(shè)備由于故障、復(fù)位或電壓?jiǎn)栴}而縮短使用壽命

浪涌對(duì)敏感電子電器設(shè)備的影響有以下類型：

破壞

電壓擊穿半導(dǎo)體器件

破壞元器件金屬化表層

破壞印刷電路板印刷線路或接觸點(diǎn)

破壞三端雙可控硅元件/晶閘管……

干擾

鎖死、晶閘管或三端雙向可控硅元件失控

數(shù)據(jù)文件部分破壞

數(shù)據(jù)處理程序出錯(cuò)

接收、傳輸數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤和失敗

原因不明的故障……

過(guò)早老化

零部件提前老化、電器壽命大大縮短

輸出音質(zhì)、畫面質(zhì)量下降

4． 浪涌的危害

浪涌的危害主要分成兩種：災(zāi)難性的危害和積累性的危害。

— 災(zāi)難性危害：一個(gè)電涌電壓超過(guò)設(shè)備的承受能力，則這個(gè)設(shè)備完全被破壞或壽命大大降低。如下圖所示：

電機(jī)通常的絕緣電壓為正常工作電壓的 2 倍加 1000V 左右，故 220V 電機(jī)的絕緣電壓一般為 1500V。電涌不斷地沖擊電機(jī)的絕緣層， 導(dǎo)致絕緣層被擊穿。

— 積累性危害：多個(gè)小電涌累積效應(yīng)造成半導(dǎo)體器件性能的衰退、設(shè)備發(fā)故障和壽命的縮短，最后導(dǎo)致停產(chǎn)或是生產(chǎn)力的下降。

上圖是一個(gè)實(shí)際的例子，這是從美國(guó)空軍計(jì)算機(jī)上取下的芯片，圓圈處的凹陷造成 IC 芯片的永久損壞導(dǎo)致停機(jī)和器件更換，上下部的裂痕造成停機(jī)、 出錯(cuò)和復(fù)位。 需要指出的是，該芯片在安裝了昂貴的UPS系統(tǒng)中工作。

二． 浪涌保護(hù)器的工作原理

電涌保護(hù)器是一種高效能的電路保護(hù)器，當(dāng)它承受瞬態(tài)高壓、高能量脈沖時(shí)，快速（10-9S）由原來(lái)的高阻抗變?yōu)榈妥杩梗⑺沧兏邏焊蓴_脈沖抑制到預(yù)定電壓，從而有效地保護(hù)設(shè)備和敏感器件不受損壞，電路工作不受干擾。

1． 浪涌的來(lái)源？

以配電系統(tǒng)為參照物，則浪涌可以分成系統(tǒng)外的和系統(tǒng)內(nèi)的兩種。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)外的浪涌主要來(lái)自于雷電和其它系統(tǒng)的沖擊，大約占 20%；系統(tǒng)內(nèi)的浪涌主要來(lái)自于系統(tǒng)內(nèi)部用電負(fù)荷的沖擊，大約占 80%。

2． 浪涌的類型及采取的有效措施

系統(tǒng)外的浪涌是一種脈沖性的浪涌，形狀如下圖所示，這種類型的浪涌主要來(lái)自于系統(tǒng)外，它的特點(diǎn)是瞬間峰值很高，在幾微秒內(nèi)可以從幾百伏上升到 2 萬(wàn)伏。根據(jù)這種現(xiàn)象，我們采用了門限抑制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把在正弦波峰值電壓上固定值以外的浪涌抑制掉，是有效的保護(hù)電氣設(shè)備的廣泛方案，對(duì)系統(tǒng)外部產(chǎn)生的高能量脈沖型浪涌特別有效。

系統(tǒng)內(nèi)部的浪涌是一種振蕩性的浪涌，形狀如下圖所示，這種浪涌的特點(diǎn)是浪涌在幾微妙至幾毫秒內(nèi)從幾百伏上升到 6000伏。根據(jù)這種特點(diǎn)，我們采用了主動(dòng)跟蹤網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，電涌抑制包絡(luò)隨著正弦波的變化而變化，對(duì)內(nèi)部產(chǎn)生的振蕩型電涌最為有效，可以快速探測(cè)電涌并將它限定在正弦波包絡(luò)的范圍內(nèi)。