當設備附近發生雷電時,這時考驗設備的抗擾度問題。
1)雷擊(主要模擬間接雷):例如,雷電擊中戶外線路,有大量電流流進外部線路或接地電阻,因而產生的干擾電壓;又如,間接雷擊(如云層間或云層內的雷擊)在線路上感應出的電壓或電流;再如,雷電擊中了鄰近物體,在其四周建立了電磁場,當戶外線路穿過電磁場時,在線路上感應出了電壓和電流;還如,雷電擊中了四周的地面,地電流通過公共接地系統時所引進的干擾。
2)切換瞬變:例如,主電源系統切換時(例如補償電容組的切換)產生的干擾;又如,同一電網中,在靠近設備四周有一些較大型的開關在跳動時所形成的干擾;再如,切換有諧振線路的晶閘管設備;還如,各種系統性的故障,例如設備接地網絡或接地系統間產生的短路或飛弧故障。
自然雷電浪涌是從電網的中線傳輸進來,而不是從火線進來;打雷的時候會打在建筑物上;再傳到供電設備上!雷電傳到地上有兩個方向來傳;
A.通過線路(電網中線)
B.通過地面
地面有水分有礦物質比如Fe(含量在6%左右);所以雷電的傳播速度很慢,相當于光速的幾十分之一。
通過電纜中線的傳輸就相當來說要快的多,大概只有光速的幾分之一。
在同樣打雷的時候從中線傳輸就很快,要經過較長的時間才會衰減到零!假如我們的雷電是100us, 通過地面是光速的1/10 其傳輸距離為好幾百米;通過中線是光速的1/3其傳輸距離就可以達到好幾公里,這樣中線上的電壓就很高!如果電子產品&設備跟中線連接跟大地連接,就相當于有幾萬伏或者幾千伏的電壓加在設備上;就會出現產品的故障損壞。
中性點(中線)接地(產品的供電系統)給我們電網帶來好處;優越性如下:
在220/380V三相四線制低壓配電網絡中,配電變壓器的中性點大都實行工作接地。這主要是因為這樣做具有下述優越性:一是正常供電情況下能維持相線的對地電壓不變,從而可向外(對負載)提供220/380V這兩種不同的電壓,以滿足單相220V(如電燈、電熱)及三相380V(如電動機)不同的用電需要。二是若中性點不接地,則當發生單相接地的情況時,另外兩相的對地電壓便升高為相電壓的幾倍。中性點接地后,另兩相的對地電壓便仍為相電壓。這樣,即能減小人體的接觸電壓,同時還可適當降低對電氣設備的絕緣要求,有利于制造及降低造價。三是可以避免高壓電竄到低壓側的危險。實行上述接地后,萬一高低壓線圈間絕緣損壞而引起嚴重漏電甚至短路時,高壓電便可經該接地裝置構成閉合回路,使上一級保護動作跳閘而切斷電源,從而可以避免低壓側工作人員遭受高壓電的傷害或造成設備損壞。所以,低壓電網的配電中性點一般都要實行直接接地。
中性點有電源中性點與負載中性點之分。它是在三相電源或負載按Y型聯接時才出現。對電源而言,凡三相線圈的首端或尾端連接在一起的共同連接點,稱電源中性點,簡稱中點;而由電源中性點引出的導線便稱中性線,簡稱中線,常用N表示。三相四線制中性點不接地系統和三相四線制中性點接地系統。
一般情況下,當中性點接地時,則稱為零線;若不接地時,則稱為中線。
配電系統的三點共同接地。為防止電網遭受過電壓的危害,通常將變壓器的中性點,變壓器的外殼,以及避雷器的接地引下線共同于一個接地裝置相連接,又稱三點共同接地。這樣可以保障變壓器的安全運行。當遭受雷擊時,避雷器動作,變壓器外殼上只剩下避雷器的殘壓,減少了接地體上的那部分電壓。
那么防雷最有效的方法是鋪設地網!如果在建大樓或實驗室時要鋪地網,地網和中線連接,把中線與地線兩個都接在同電位的平面上面;地網和中線同電位了,這樣哪怕雷電在電網的傳播速度和電網的中線有差別,同時再隔20米進行中線重新接地網,這樣雷電引起的分布電壓就很小了,設備被雷電擊壞的可能性就很小了,但實際我們建筑物等系統都沒有這種充分的措施,所以雷電會對我們的產品&設備產生威脅。
所以在大電流下存在地平面阻抗問題,通過對設備施加瞬態高電流,出現地線反彈:
若電流為5kA,地線阻抗為0.5W,則反彈電壓達到2500V 。
那么對于開關電源系統雷擊會產生什么損壞?
A.差模雷擊產生高的差模電流能導致輸入大電容的電壓升高,而損壞輸入大電解電容和開關管的漏極。
B.共模雷擊會產生非常高的共模電壓,共模電壓能造成電弧放電。電弧放電發生會產生一個非常高的高頻的電流。如果沒有電弧放電發生,電流比較小,只有寄生電容Cparasitic * dv/dt.
當發生一個電弧放電,會得到一個非常高的峰值高頻電流,高頻電流產生噪聲能耦合進入低壓電路導致誤動作。
總結:
自然雷電浪涌是從電網的中線傳輸進來,雷電在電網中線與大地的傳輸速度存在好多倍的差異;以此中線上的電壓就很高,如果電子產品&設備跟中線連接跟大地連接,就相當于有幾萬伏或者幾千伏的電壓加在設備上;就會出現產品的故障損壞!后面我再進行開關電源系統電子線路的雷擊浪涌的防護設計技巧推薦給大家。
審核編輯 黃昊宇
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反激式開關電源理論與原理解析

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