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)。還hai有you一yi些xie浪lang湧yong抑yi製zhi器qi隻zhi能neng承cheng受shou幾ji百bai伏fu的de電dian壓ya，依yi此ci類lei推tui。盡jin管guan電dian湧yong保bao護hu器qi設she計ji為wei可ke在zai短duan時shi間jian內nei承cheng受shou高gao電dian壓ya尖jian峰feng
，但dan仍reng不bu能neng承cheng受shou更geng長chang的de持chi續xu時shi間jian。

 

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

 

chujidianyongbaohuzhuangzhianzhuangzaifangwu
，bangongshihuojianzhuwudedianxianrukouchu。tajiangbaohujinrudianzhihoulianjiexianludesuoyoushebeihuodianqi。tongchang，chujidianyongbaohuqigongnengfeichangqiangda。danshi，tajipangdayoupangdayouanggui。

 

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。

 

haiyouyizhongdianyongbaohuqi
，tabutigongdianyaguanduangongneng
，erzhishiqianzhidianyashunbianbingxishounengliang。zhezhongdianyongbaohuqitongchangyongzuoneizhidianyongbaohuqi
，liruzaikaiguanmoshidianyuanzhong。cileibaohuzaishuqianfuyixiadedianyaxiajunyouxiao。ruxiatusuoshi，zuihaozaidianluzhongmiaoshuzhezhongdianyongbaohu。

 

 

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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