过电压的起源

瞬态过电压有四个主要原因:

  • 闪电

  • 工业和开关操作电涌

  • 静电放电(ESD)

  • 核电磁脉冲(NEMP)在幅值、持续时间和频率特征方面有所不同。闪电和工业过电压已经伴随我们很长一段时间了,但是ESD和NEMP的干扰更加具体并且随着最近技术的进步而逐渐发展起来了(前者大量使用半导体,后者大量使用热核武器)。

间接雷击效应

间接电效应有三种:

对架空线路的影响 此类线路高度暴露在环境中,可能会被闪电直接击中,闪电首先会部分或完全损坏电缆,然后产生的电涌电压沿导线自然传输至与线路连接的设备。损伤的程度取决于雷击位置及其与设备之间的距离。

地电位抬升 雷击放电电流在地面上的流动会导致地面电位的增加,这种增加会随着电流强度和局部地面阻抗而变化。在可能连接到多个接地点的装置中(例如建筑物之间的连接),雷击将造成非常大的地电位差异,互联的网络设备可能 会损坏或严重中断。

电磁辐射 闪电可以被看作是一个几公里高的天线,携带着几万安培的脉冲电流,辐射着强烈的电磁场。这些电磁场在设备附近或设备上的线路中产生强大的感应电压和电流,具体感应数值取决于到闪电的距离和连接的方式。 这是闪电对电气和电子设备最主要的的破坏形式,主要通过安装SPD和屏蔽等措施(SPM)降低此过电压影响。

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工业和开关操作电涌

此术语涵盖了由开关电源引起的现象。

开关操作引起的浪涌是由以下原因引起的: -启动电机或变压器 -霓虹灯和钠灯起动器 -开关供电网络 -感性电路中的开关切换 -保险丝和断路器的操作 -相线意外接地...

这些现象会产生几千伏的瞬变电压,其上升时间约为几微秒,对与之相连的网络设备等造成干扰。

静电过电压(ESD) 从电学上讲,人的电容范围在100到300皮法之间,在地毯上行走可以产生高达15千伏的电压,然后触摸一些导电物体,在几纳秒内放电,电流约为10安培。所有集成电路(CMOS等)都很容易受到这种干扰,通常通过屏蔽和 接地来消除这种干扰。

NEMP现象(核电磁脉冲) 在大气层上方的高空核爆炸会产生一个强电磁场(10ns内高达50kV/m),在地面的辐射半径可达1200公里。
在地面,电磁场会在电力传输线、天线等处产生非常大的瞬态过电压,破坏终端设备(电源电路、计算机终端、电话设备等)。
电磁场强度上升速度可达每纳秒几千伏,虽然很难消除由电磁脉冲引起的所有过电压,但通过减少过电压侵袭并加强需保护系统是必要的措施。尽管这种现象引起的浪涌幅度很高,但可以通过适用于NEMP的屏蔽和滤波/电涌保护的方式来提供保护。