電湧保護器可以處理高達幾千伏特範圍的電壓尖峰(取決於電湧保護器的類型)。haiyouyixielangyongyizhiqizhinengchengshoujibaifudedianya，yicileitui。jinguandianyongbaohuqishejiweikezaiduanshijianneichengshougaodianyajianfeng，danrengbunengchengshougengchangdechixushijian。

 

什麼是電湧?

 

通(tong)常(chang)
，電(dian)湧(yong)是(shi)電(dian)平(ping)或(huo)幅(fu)度(du)從(cong)正(zheng)常(chang)值(zhi)或(huo)標(biao)準(zhun)值(zhi)突(tu)然(ran)增(zeng)加(jia)。在(zai)電(dian)力(li)中(zhong)，浪(lang)湧(yong)通(tong)常(chang)用(yong)於(yu)描(miao)述(shu)電(dian)壓(ya)瞬(shun)變(bian)，電(dian)壓(ya)浪(lang)湧(yong)或(huo)電(dian)壓(ya)尖(jian)峰(feng)。電(dian)壓(ya)浪(lang)湧(yong)，尖(jian)峰(feng)或(huo)瞬(shun)變(bian)不(bu)是(shi)永(yong)久(jiu)性(xing)事(shi)件(jian)。它(ta)僅(jin)在(zai)短(duan)時(shi)間(jian)內(nei)發(fa)生(sheng)，但(dan)如(ru)果(guo)沒(mei)有(you)對(dui)策(ce)，則(ze)足(zu)以(yi)破(po)壞(huai)設(she)備(bei)。

 

電(dian)壓(ya)浪(lang)湧(yong)不(bu)僅(jin)存(cun)在(zai)於(yu)電(dian)力(li)線(xian)中(zhong)，而(er)且(qie)還(hai)存(cun)在(zai)於(yu)具(ju)有(you)電(dian)感(gan)特(te)性(xing)的(de)電(dian)路(lu)中(zhong)。但(dan)是(shi)，電(dian)力(li)線(xian)中(zhong)的(de)電(dian)壓(ya)浪(lang)湧(yong)最(zui)具(ju)破(po)壞(huai)性(xing)，因(yin)為(wei)它(ta)可(ke)能(neng)高(gao)達(da)幾(ji)千(qian)伏(fu)特(te)範(fan)圍(wei)。

 

下圖顯示了交流電源線上的電湧。

 

 

交(jiao)流(liu)線(xian)路(lu)瞬(shun)變(bian)電(dian)湧(yong)保(bao)護(hu)器(qi)通(tong)常(chang)安(an)裝(zhuang)在(zai)房(fang)屋(wu)，辦(ban)公(gong)室(shi)和(he)建(jian)築(zhu)物(wu)中(zhong)
，以(yi)防(fang)止(zhi)損(sun)壞(huai)設(she)備(bei)或(huo)裝(zhuang)置(zhi)。應(ying)該(gai)將(jiang)其(qi)安(an)裝(zhuang)在(zai)所(suo)有(you)設(she)備(bei)或(huo)裝(zhuang)置(zhi)都(dou)可(ke)獲(huo)取(qu)其(qi)源(yuan)代(dai)碼(ma)的(de)部(bu)分(fen)。這(zhe)樣(yang)，所(suo)有(you)設(she)備(bei)將(jiang)受(shou)到(dao)線(xian)路(lu)浪(lang)湧(yong)和(he)尖(jian)峰(feng)的(de)保(bao)護(hu)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)稱(cheng)為(wei)通(tong)用(yong)電(dian)湧(yong)保(bao)護(hu)。如(ru)果(guo)所(suo)有(you)設(she)備(bei)或(huo)設(she)備(bei)都(dou)具(ju)有(you)本(ben)地(di)電(dian)湧(yong)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)，則(ze)可(ke)能(neng)不(bu)需(xu)要(yao)通(tong)用(yong)電(dian)湧(yong)保(bao)護(hu)器(qi)。

 

電力線中使用的電湧保護電路的兩個主要類別

 

1.主電湧保護器

 

初(chu)級(ji)電(dian)湧(yong)保(bao)護(hu)裝(zhuang)置(zhi)安(an)裝(zhuang)在(zai)房(fang)屋(wu)，辦(ban)公(gong)室(shi)或(huo)建(jian)築(zhu)物(wu)的(de)電(dian)線(xian)入(ru)口(kou)處(chu)。它(ta)將(jiang)保(bao)護(hu)進(jin)入(ru)點(dian)之(zhi)後(hou)連(lian)接(jie)線(xian)路(lu)的(de)所(suo)有(you)設(she)備(bei)或(huo)電(dian)器(qi)。通(tong)常(chang)
，初(chu)級(ji)電(dian)湧(yong)保(bao)護(hu)器(qi)功(gong)能(neng)非(fei)常(chang)強(qiang)大(da)。但(dan)是(shi)

，它(ta)既(ji)龐(pang)大(da)又(you)龐(pang)大(da)又(you)昂(ang)貴(gui)。

 

2.二次電湧保護器

 

二級電湧保護器不如初級電湧保護器有效和強大。

 

但dan是shi，它ta便bian攜xie且qie使shi用yong方fang便bian。通tong常chang
，這zhe種zhong電dian湧yong保bao護hu器qi很hen容rong易yi插cha入ru電dian源yuan插cha座zuo。它ta僅jin對dui從cong安an裝zhuang了le第di二er電dian湧yong保bao護hu器qi的de電dian源yuan插cha座zuo獲huo取qu電dian源yuan的de設she備bei提ti供gong保bao護hu。

 

下圖顯示了建築物中主要和次要電湧保護器的安裝方式。

 

 

二次電湧保護電路的常見類型

 

yizhidecijidianyongbaohudianluhenshao。yizhongshisuoweidepeidianpan。peidianpanhenrongyicharudianyuanchazuo。chucizhiwai，tahaidaiyouduogedianyuanchazuo，duogeshebeihedianqikeyicharuqizhong，bingshoudianyongbaohu。peidianpandezuizhongyaogongnengshizaichuxiandianyongshinenggouzhongzhidianyuan。

 

另一種已知類型的次級電湧保護器是眾所周知的UPS或不間斷電源。一些複雜的UPS具有內置的電湧保護器，可提供與配電盤相同的安全保護功能。

 

電湧保護器如何工作?

 

有一種電湧保護器

 

一旦出現電湧，可以切斷電源。這種類型的電湧保護器複雜，複雜，當然也很昂貴。這種類型的基本組件是電壓傳感器，控製器和鎖存/解鎖電路。電壓傳感器將監視線路電壓，控製器將讀取感測電壓並決定何時向鎖存/解鎖電路發信號通知終止電壓。鎖存/解鎖電路是可控製的電源接觸器或電源開關，可以連接或斷開線路電壓。

 

還(hai)有(you)一(yi)種(zhong)電(dian)湧(yong)保(bao)護(hu)器(qi)，它(ta)不(bu)提(ti)供(gong)電(dian)壓(ya)關(guan)斷(duan)功(gong)能(neng)，而(er)隻(zhi)是(shi)鉗(qian)製(zhi)電(dian)壓(ya)瞬(shun)變(bian)並(bing)吸(xi)收(shou)能(neng)量(liang)。這(zhe)種(zhong)電(dian)湧(yong)保(bao)護(hu)器(qi)通(tong)常(chang)用(yong)作(zuo)內(nei)置(zhi)電(dian)湧(yong)保(bao)護(hu)器(qi)
，例(li)如(ru)在(zai)開(kai)關(guan)模(mo)式(shi)電(dian)源(yuan)中(zhong)。此(ci)類(lei)保(bao)護(hu)在(zai)數(shu)千(qian)伏(fu)以(yi)下(xia)的(de)電(dian)壓(ya)下(xia)均(jun)有(you)效(xiao)。如(ru)下(xia)圖(tu)所(suo)示(shi)，最(zui)好(hao)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)描(miao)述(shu)這(zhe)種(zhong)電(dian)湧(yong)保(bao)護(hu)。

 

 

ACLINE 1和AC2上的電湧保護器1稱為差模電湧抑製。而電湧保護器2和3均稱為共模電湧抑製。差模浪湧抑製器可鉗製ACLINE1和AC線2上的任何電壓尖峰。之所以稱為差模
，是因為它安裝在兩條熱線上。另一方麵

，共模是用於電湧保護器2和3的術語，因為兩者都將相對於大地的單個熱線上的電壓瞬變鉗位。在不太嚴格的電湧要求中，電湧保護器1已經足以通過標準。然而，對於更高的浪湧電壓等非常嚴格的要求，增加了浪湧保護器2和3。

 

電壓浪湧的原因

 

電壓浪湧發生的原因有很多。這可能是由於雷電
，電源係統切換(如電容器組)，帶有開關設備的諧振電路，布線錯誤以及突然打開和關閉開關，電動機和其他高電感性電器和設備造成的。AC線電壓浪湧在世界任何地方都存在。因此，建議保護設備和設備免受此破壞性事件的影響。

 

一些常見的浪湧介質

 

這些是電湧或電壓尖峰可以進入使用它的設備或設備的常見路徑。

 

電源線 –這是電湧的第一介質
，因為所有電氣和電子設備都使用交流電源。AC線電湧在世界範圍內很普遍。

 

射頻線 –包括天線。天線容易受到雷擊。雷電能夠在短時間內產生非常高的電壓尖峰。當雷擊天線時，它將穿透射頻接收器。

 

汽車交流發電機 –在汽車電子產品中，還定義了電壓浪湧。這是因為交流發電機能夠在負載突降期間產生高電壓尖峰。

 

電感電路/負載 –任何電感電路或負載總是會引入浪湧電壓。通常，這種激增稱為感應反衝。

 

IEC定義的浪湧標準

 

IEC61000-4-5定義了交流電源線浪湧的標準。下表提供了有關類別和電壓電平的具體說明。表格摘自以下鏈接

 

 

根據該標準，設備在等級4下應承受和通過的最大瞬態電壓為4kV(盡管有等級5，但仍稱為等級4)。

 

IEC61000-4-5定義的瞬態電壓如下圖所示。它具有1.2us的上升時間
，而脈衝寬度為50us。表格摘自上海雷卯電子鏈接

 

 

IEC61000-4-5還定義了短路電流形狀，如下圖所示。它具有8us的上升沿和20us的脈衝寬度。表取自上海雷卯電子網站。

 

 

下表是每類對應的浪湧電流或短路電流水平。最差值是2000A。

 

 

IEC61000-4-5規定的短路電流是多少?

 

為wei了le回hui答da這zhe個ge問wen題ti，我wo首shou先xian要yao說shuo
，所suo有you連lian接jie到dao電dian源yuan線xian的de設she備bei都dou必bi須xu具ju有you電dian湧yong保bao護hu功gong能neng。電dian湧yong保bao護hu通tong過guo將jiang瞬shun態tai電dian壓ya鉗qian製zhi到dao一yi個ge更geng安an全quan的de水shui平ping而er起qi作zuo用yong。一yi旦dan電dian湧yong保bao護hu電dian路lu鉗qian位wei，從cong電dian源yuan到dao保bao護hu裝zhuang置zhi再zai到dao電dian源yuan地di的de短duan路lu路lu徑jing將jiang出chu現xian。

 

 

如何設計電湧保護電路

 

設計電湧保護裝置並不難。實際上
，某些電子設備的內置電湧保護隻能是一個設備。這可以是MOV或金屬氧化物壓敏電阻或瞬態電壓抑製器TVS。在下圖中，電湧保護器1至3可以是MOV或TVS。

 

 

 

有時，交流線路之間的電湧保護設備足以通過IEC標準。在少數情況下
，需要在線路和地之間跨接電湧保護電路。特別是在更高的浪湧電壓要求(4kV及以上)時。

 

使用MOV作為電湧保護裝置

 

基本性質

 

MOV代表金屬氧化物壓敏電阻;是電力線中常用的電湧保護器

 

MOV是電壓依賴性電阻器

 

MOV操作就像一個二極管

，具有非線性和非歐姆電流和電壓特性，但雙向

 

它的操作也可以與雙向瞬態電壓抑製器TVS進行比較

 

當鉗位電壓沒有達到時，它就開路

 

下麵是MOV的電壓-電流曲線。如您所見，它在象限1和3上具有幾乎恒定的電壓
，這使其成為雙向設備。ZnO和SiC分別代表氧化鋅和碳化矽。這是MOV製成的兩種常見材料。

 

 

型號選擇

 

對於通用的90-264Vac線路，通常的MOV額定電壓為300Vrms。300Vrms是MOV可以承受的RMS或連續施加的電壓。這還不是鉗位電壓。例如，根據數據表
，我們將使用leiditech的14D471KJ，其交流額定電壓為300Vac，但在50A峰值電流下的鉗位電壓為775V。

 

接下來要驗證的是
，MOV的浪湧電流額定值能夠處理上麵表2中指定的水平(考慮最大水平)。根據下麵所選的MOV數據表，在2000A和20us脈衝持續時間下，MOV能夠處理超過15次的撞擊但少於100次的撞擊。設備圖上用虛線估計了2000A。

 

 

盡管數據表中規定了鉗位電壓

，但在2000A時可能不再有效。下圖顯示了使用所選MOV時在2000A處的相應鉗位電壓。黃線的交點是鉗位電壓。請注意，它已經超過1000V。確保設備中使用的所有設備都能承受此電壓水平。否則，請考慮另一個鉗位電壓較低的MOV。

 

 

MOV電力線電湧保護的理想位置

 

如下圖所示，必須將MOV用作電湧保護裝置
，並緊靠保險絲安裝。通過這種布線

，一旦浪湧電流太大，MOV無法處理，則保險絲將斷開並斷開電路，並避免可能的災難性故障。

 

 

汽車中的浪湧抑製

 

如上所述，浪湧不僅發生在交流電源線上。電壓浪湧在汽車係統中也很常見。汽車係統僅使用鉛酸電池，對於6個串聯的電池

，典型的完全充電電壓約為12.9V，每個電池為2.15V。在計算中，通常使用最大14V的電池電壓。此電平不是破壞性的，額定電壓為30V的設備足以長期生存。但是，這種感覺僅在穩態下才是正確的，而在所謂的“甩負荷”期間則不正確。負載突降是一個術語，用於描述在發電機充電時突然斷開電池連接的時間。對於12V係統，如果不考慮負載突降，可能會導致高達120V的尖峰電壓，並且足以破壞設備。

 

 

為了抵消這種負載突降的情況，經常使用電湧保護電路

，如TVS和壓敏電阻。

 

在汽車中，甩負荷波形由ISO7637定義
，如下圖。峰值電壓最大為125V。與IEC61000-4-5定義的標準相比
，上升和脈衝寬度持續時間(T1和T)更長。

 

 

汽車電湧抑製器的理想位置

 

 

關於如何為汽車係統等低壓直流選擇TVS的示例

 

設計要求

 

輸入：24VDC

 

浪湧電流波形為8/20μs;電壓為1.2/50μs

 

峰值浪湧電流：800A

 

應能承受40次電湧

 

敏感設備的最大保護額定值為60V

 

耐壓測試

 

汽車的耐壓測試包括2類，12V係統和24V係統

 

最新國標規定，

 

 

定義TVS直流電壓

 

對於12V係統，因要通過24V直流測試，所以選擇電壓應大於24V動作TVS。相反，應包括至少20%的安全裕度。但是，也不要誇大裕量
，因為它將對應於物理上較高的鉗位電壓VC。

 

所以
，TVS電壓選擇LEIDITECHSM8S24CA SM8S26CA等

 

對於24V係統因要通過36V直流測試，所以同理，TVS電壓選擇SM8S33CA  SM8S36CA SM10S33CA SM10S36CA.

 

選擇符合浪湧電流和脈衝數的部分

 

 

 

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