《2022年新型防雷及电涌保护在控制系统与设备中应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年新型防雷及电涌保护在控制系统与设备中应用.docx（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用新型防雷及电涌爱护在掌握系统与设备中的应用鲁思慧1、概述如今对于雷击电过电及浪涌过电压危害的爱护,必需对财产 所示；瞬态过电压造成的损坏率 近年来明显上升；仪器设备需要长期牢靠地正常工作,一旦遭到损坏,除了要支付重新购买或者修理的费用 外,有关设备部件中断运行期间造成的间接缺失,甚至软件和数据的丢失也会产生额外的费用；一般情形下毁坏事故留下的场景是导线损坏 见图 1b 所示 ,甚至建筑物电气安装系统遭到明显的机械性摧残；高集成度微电子系统的广泛使用使得电磁兼容 EMC 的问题愈来愈突出；直接或间接雷击对电气系统和电子系
2、统造成很严峻的危害,因而如何解决供电系统的防雷及电涌爱护是楼宇或小区智能系统制造商与电气系统设计工程师梦寐以求的问题；3、电源和数据线路中浪涌电压是如何产生的瞬态过电压在大多数晴况下是由于电气设备中的开关过程和静电放电产生的；除此之外,因雷击放电和1 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用与此相关的电磁感应电磁感应,如图 电气及电子设备的毁坏；图 22 所示雷击放电包括安装回路中能引起高压和电流的电磁感应场而导致瞬态过电压从一个系统耦合到另一个系统可以是电阻性耦合方式的,也可以呈电感
3、性或者电容性的耦台方式；此处仅以雷电放电为例对各种耦合形式作一说明；电阻性耦合过电压利用共同的阻抗部件从干扰源通过电路连接耦合进入干扰受体,上升特性特别陡直的电流诱发过电压,其数值主要取决于电感量和电流的变化速率,依据公式可得：UL=L di dt ,这一瞬态过电压可以通过均压等电位汇流排耦台进入相连的线路；电感性耦合依据感应定律,进入一根导线的电感耦合通过另一根载流导线的磁场发生；直接电感耦合的电涌使得在受影响的导线中产生了有高变化率引 di/dt 的浪涌电流；同时,相应的强磁场在此导线四周建立 变压器的初级绕组功能 ；在其他导线中,例如在此磁场范畴内的信号传辅导线中,感应出一个电压或浪涌电
4、压 变压器的次级绕组功能 ,浪涌电压沿着该导线到达所连接的设备；电容性耦合电容性耦台始终通过有高电位差的两个点之间的电场发生；4、对智能搂宇防雷及电涌的爱护4.1 电涌的爱护与有效爱护电路 ” 的设计方案4.11 瞬态浪涌是由于闪电放电、电气系统的开关操作和静电放电而引起的没有限压和泄流爱护措施,闪电放电所包含的能量对于即使特别牢靠的建筑物的低压电源来说也仍是太2 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用大了；尽管浪涌电压仅在百万分之一秒的范畴内瞬时发生,仍能够摧残电子电路或击穿印刷电
5、路板；为了防止瞬态浪涌摧残电气系统,全部处于危急中的接口,如信号输入和电源,必需安装防雷及电涌保 护器；依据需要,应在爱护电路中单独或组合安装诸如放电间隙、气体放电管、压敏电阻和抑制二极管之类 的元件,由于各元件的限压水平和通流量不同；通过 “ 有效爱护电路 ” 见图 3 所示 ,我们可以完全地防止浪涌电压的侵害；图 34.12 “ 有效爱护电路 ” 的设计方案“ 有效爱护电路 ” 的设计方案爱护方案的第一步是列出全部需要爱护的设备和爱护区域见图 3 中天馈、数 据、过程掌握和低压配电系统；然后对全部登记的设备所需的爱护级别进行评判；必需把被爱护的系统或设备看成是在一个受爱护的区域内,如图3
6、所示；在全部的交叉点“ 线路一爱护电路 ” ,应安装与需爱护装置的详细电路类型或接口的标称数据相匹配的防雷及电涌爱护器；如此爱护电路之 内的区域将是安全的,不行能受外部耦合浪涌电压的侵害；a 电源依据所挑选的电涌爱护器和预期的环境影响,爱护系统的电源和设备所需的电涌爱护器的应用示意图,见图 4 所示；3 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 4b 测量和掌握系断过程掌握领埔中的接口对浪涌电压要比电源系统敏锐得多,因此须使用带组合爱护电路的电涌爱护器作为对其的爱护；爱护器应安装在信
7、号轴入的前端,以防止电涌电压沿着爱护器和接口之间的导线路径耦合所带来的危急；基本电路呈并联的,即由气体放电管、压敏电阻和抑制二极管组成的去耦并联电路；这样可以达到20kA 及以下的浪涌放电才能、特别精确地将电压限制在极低值,并实现特别短的响应时间,使用电感或电阻进行去耦；c 数据和通信接口在数据和通信终端信号输入的爱护电路中,使用了快速反应抑制二极管和大功率气体放电管的组合；由于能量协作需要,使用纯电阻器件作为去耦元件；与接口相匹配的爱护器将浪涌电压限制到足够低,使得残压不再对该接口造成危急,爱护电路通常作用于共模和差模电路,即信号芯线之间和芯线与地之间；不仅要遵循电气规范,而且爱护器仍必需与
8、要爱护的接口匹配,实际应用中会遇到大量不同的接口方式,多种多样的爱护器可适应几乎全部不同类型的接口；4.2 采纳串联间隙式氧化化锌防雷模块爱护方案不失为简洁便利功能特点：采纳串联间隙后的氧化锌防雷模块,其间隙可保证阀片只在过电压爱护动作过程随高电压,时间极短 100pS 内 ,在其它情形下阀片对于电网电压,或处于隔离状态 纯间隙时 ,或处于低电位状态 复合间隙电阻分压 ,大大改善阀片长期工作条件,仍可免受暂态过电压危害和温度热损耗,保证阀片温度不超过 55 ,从而保证避雷器寿命达 20 年以上；图 5 为串联间隙式氧化化锌防雷模块结构示意；4 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -
9、第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 5串联间隙式氧化锌防雷模块采纳积木式模块可插拔更换,并且具有防呆功能,通过不同角度的防呆插口 孔有效的防止了不同电压模块与底座误插；通过不同数量的组合可适用于多路交直流供电系统；目前中达电通推出了 RPM-220 、RPM-380 、RPM-220A 、 RPM380A 系列串联间隙式氧化锌防雷模块,其中 RPM-220 、RPM-380 系列额定通流容量为 20kA ,最大通流容量为 40kA , RPM-220A 、RPM-380A 系列额定通流简洁为 40kA ,最大通流简洁为 80K
10、A ；5、网络设备的外部与内部防护措施网络设备的外部防护第一是使用建筑物的避雷针将主要的雷电流引人大地；其次是在将雷电流引人大地的时候尽量将雷电流分流,防止造成过电压危害设备；第三是利用建筑物中的金属部件以及钢筋作为不规章的法拉第笼,起到一定的屏蔽作用；第四是建筑物各点的电位均衡,防止由于电位差危害设备；第五是保证建筑物有良好的接地,降低雷击建筑物时接地点电位上升而损坏设备；网络设备的内部防护除了电源部分防护外应建立良好的接地体系统,全部防雷系统都需要通过接地系统把雷电流泄人大地；所以,良好的接地系统是设备和人身安全的保证,也是限制地电位上升的手段；另外系统防干扰的屏蔽问题、防静电感应等都需要
11、通过建立良好的接地系统来解决；网络系统设备接地电阻除另有规定外一般不宜大于 4 ,当采纳公用接地系统时阻值不应大于1；挑选合适的S 型等电位联结并接地联结方式,如图6 所示；图 65 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用这种接法中, PE 线不仅爱护接地,仍是设备的信号接地线,因网络设备的工作频率高于工频,所以 PE线具有较大阻抗,使得设备间信号线的噪声较高,此方法简洁易行,常用于设备本身抗干扰才能较强而工作频率较低的场合；6、用防雷接地技术解决监控视频中的干扰中应当说防雷接地技术
12、有多种,值此就视频信号“ 地” 与显示器 “ 地 ” 接地技术分析；视频电缆屏蔽层是接地的,假如视频信号“ 地” 与显示器 “ 地 ” 相对 “ 电网地 ” 的电位不同,即两处接地点相对电网 “ 地” 的电压差不同,那么通过电源在摄像机与显示器之间形成电源回路,这样 50Hz 的工频干扰进入显示器中,从它的电气联接可以看出排除 50Hz 工频干扰的方法有两种：一是想方法使各处的“ 地” 电位与“ 电网地 ” 的电位完全相同,或者切断形成地环流的路径；由于工程环境比较复杂,使各处“ 地” 完全等电位比较困难,只能通过加大摄像机供电线缆的线径,尽可能降低地回路的电阻；或者采纳切断地环流回路的方法,
13、在摄像机或显示器端有一端不接地,通常在显示器端不接供电电源的地,这样虽不能完全排除干扰但可大大削减 50Hz 的干扰；假如电源线上耦合上高频噪声,即使视频电缆的屏蔽电缆的屏蔽再好,也会将噪声送至显示器,因此摄像机的供电电源线最好也要屏蔽；系统调试时如发觉干扰存在,可采纳调制和解调的方法将噪声滤除,在摄像机端设一调制器将视频信号搬移到几十兆赫兹的频度段上,在显示器端设一低通滤波器将低于 8MHz 的信号全部滤除,再经过解调将视频图像仍原；7、新型串并联系列瞬态抗浪涌抑制器在通信网络与能源动力新领域中的应用随着经济技术的进展,TVSS 应用不再局限于电力电器设备,而是进入刭通信网络与能源动力新领域
14、之中,如卫星、微波通信、网络伺服器及程控交换机等会显现瞬态高压浪涌之设备,见图 7 所示的 ACV 系列并联型系列瞬态抗浪涌抑制器 ACV230111RKE 与 S 系列并联型瞬态抗浪涌抑制器 S230Y333 及 F 系列串联型瞬态抗浪涌抑制器；6 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用图 7 在串并联瞬态抗浪涌抑制器中的应用原理在正常青况下,电流经线路供应负载,而 TVSS 处于高阻断状态；当有浪涌显现时,TVSS 对其超过钳位电平的部分尖脉冲幅值予以短路,导通时间为纳秒 ns
15、级,见图 8 的并联型系列瞬态抗浪涌抑制器与图9abc 所示的串联型系列瞬态抗浪涌抑制器原理图；图 87 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用ACV 与 S 系列并联型瞬态抗浪涌抑制器图 8 中,钳位电压值为一般电子设备可承担有最大瞬时电压,TVSS 与负载并联,当浪涌被吸取后,重新处于高阻断状态；在工作过程中,相线- 相线,相线 - 中线,相线 - 地线,中线 - 地线都具有浪涌抑制模块全方位位进行爱护；其 S 系列产品为大型瞬态抗浪涌抑制器 100KA- 400KA；而 ACV
16、 系列小型瞬态抗浪涌抑制器 40KA-80KA；F 系列串联型瞬态抗浪涌抑制器图 9a 为实际较普遍的图 9aF 系列串联型瞬态抗浪涌抑制器原理是采纳低通串联混合技术,它由并联的 TVSS 模块和串联的环波滤波及正弦波跟踪电路共同组合而成,在图 4 中所；经并联的TVSS 部分能吸取大于钳位电平的高压浪涌,串联的低通滤波器用于排除显现于相线- 中线间的高频差模干扰,输出给负载平滑的正弦波,详细功能为： MOV金属电氧化物压敏电阻 阵列是 TVSS 的一种,特点是快速反应,吸取高压浪涌见图 9b ； 电路分流元件；跟踪正弦波,吸取尖脉冲,见图 9c ； 串联模块电感,平滑波形正弦波跟踪滤波器,排
17、除环波干扰见图 9c ；图 9b 图 9c其 F 系列产品为灵敏跟踪电显露波器：瞬恋浪涌抑制电流,100KA-400KA；负载电流为30A-4000A ；8 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用8、终止语在现在社会大量使用掌握系统与电子设备的今日,电磁浪涌对人和财产的损害越来越多,人们已采纳了很多胜利的措施防止大气放电和开关过程产生的干扰,以保证低压系统无故障运行；当然而合理的布线、屏蔽技术的应用、良好的接地、信号 SPD 使用,也都是比较好的抗电磁危害与干扰的好方法；但只有多种对电磁浪涌防护手段的联合使用才能够从根本上解决电磁干扰问题；申明：9 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用全部资料为本人收集整理,仅限个人学习使用,勿做商业用途；10 / 10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页