SURGE浪涌原理與整改(EMC)

SURGE浪涌原理與整改(EMC)第一頁，共20頁。目錄一、浪涌介紹二、GB/T17626.5-2008相關(guān)規(guī)定三、YY0505相關(guān)規(guī)定第二頁，共20頁。一、浪涌介紹概述浪涌也被稱為瞬態(tài)過電壓，是電路中出現(xiàn)的一種短暫的電流、電壓波動(dòng)，在電路中通常持續(xù)約1us。220V電路系統(tǒng)中持續(xù)瞬間（1us數(shù)量級(jí)）的5000~10000V的電壓波動(dòng)，即為浪涌或瞬態(tài)過電壓。持續(xù)時(shí)間極短而幅值極大的電流波動(dòng)，為瞬態(tài)電流沖擊。開關(guān)操作和雷擊浪涌會(huì)在配電線路中引起瞬態(tài)過電壓（流）。浪涌的來源

對(duì)于低壓系統(tǒng)來說浪涌來自兩個(gè)方面，即外部浪涌和內(nèi)部浪涌。

外部的浪涌最主要的來源是雷電，它可以是通過電源線傳導(dǎo)的，也可能是在電源線上感應(yīng)而產(chǎn)生的；外部浪涌的另一個(gè)來源是公用電網(wǎng)開關(guān)操作在電力線上產(chǎn)生的過電壓。內(nèi)部浪涌是指入戶配電盤以下的用電設(shè)備產(chǎn)生的浪涌。低壓電源線上88％的浪涌產(chǎn)生于建筑物內(nèi)部的設(shè)備，諸如來自空調(diào)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、電弧焊機(jī)、電泵、電梯、開關(guān)電源和其它一些感性負(fù)荷的浪涌。

第三頁，共20頁。波形分析根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于8/20μs

的雷電電壓、電流聯(lián)合波形，其函數(shù)表示為：式中I(t)表示電流；Ip為電流峰值；t為時(shí)間。對(duì)于1.2/50μs

波形，其函數(shù)描述為：式中V(t)為雷電電壓；Vp是電壓峰值。操作浪涌呈現(xiàn)得是衰減的振蕩波，如對(duì)于IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定0.5μs，100kHz振蕩波和5kHz振蕩波，它們一般用下式代表：式(1)~(3)中描述的不同形狀的標(biāo)準(zhǔn)浪涌的補(bǔ)償系數(shù)k、波前系數(shù)τ1和波長系數(shù)τ2在表1中給出第四頁，共20頁。第五頁，共20頁。第六頁，共20頁。第七頁，共20頁。浪涌波形的頻譜分析對(duì)8/20μs聯(lián)合波形即式(1)進(jìn)行傅立葉變換，得出其幅值頻譜公式：對(duì)于ω=0，則有對(duì)公式(2)進(jìn)行傅立葉變換，得出其幅值頻譜公式為：當(dāng)ω=0時(shí)電壓幅值為：同樣可以決定幅值頻譜的第一拐點(diǎn)和第二拐點(diǎn)頻率為：式中第八頁，共20頁。顯然，第一拐點(diǎn)頻率由波長指數(shù)決定，第二拐點(diǎn)頻率由波前指數(shù)決定。對(duì)公式(4)、(5)、(6)、(7)利用MATLAB軟件可分別計(jì)算出幾種典型浪涌波的幅值頻譜，結(jié)果如下圖所示。從幅值頻譜圖可以看出，浪涌波形的波前時(shí)間越短，則其所包含的頻帶越寬，頻率越高。幅值頻譜分析表明許多浪涌呈現(xiàn)低頻特征，即主要能量集中在頻率較低的頻段。但是由于非常低的能量就會(huì)引起集成電路的狀態(tài)混亂或損壞，因此在浪涌波形中所含的高頻能量即使比例較小也足以影響半導(dǎo)體電路的正常運(yùn)行。事實(shí)上采用集成電路技術(shù)的電子設(shè)備的損害或誤動(dòng)大多都是由于浪涌能量造成的。通常認(rèn)為集成電路裝置的受損能量級(jí)為100mJ。

低頻能量可以通過硅二極管、壓敏電阻、接地和控制環(huán)路面積進(jìn)行消除；而高頻能量則可以通過濾波和屏蔽技術(shù)控制。

第九頁，共20頁。浪涌抑制低壓交流電源線上的浪涌是與過電壓有聯(lián)系的，但又不等同于過電壓，因?yàn)槔擞考劝妷旱乃沧冇职娏鞯乃沧?。同理，浪涌抑制也不等同于過電壓保護(hù)。過電壓保護(hù)的目的是保障線路和電氣設(shè)備絕緣完好，而浪涌抑制則是低壓系統(tǒng)和電子設(shè)備可靠運(yùn)行及電磁兼容的保障。

浪涌抑制器的分類大致如下：

（1）限幅型氧化鋅壓敏電阻具有較高電能吸收能力和納秒級(jí)響應(yīng)時(shí)間；

（2）開關(guān)型主要指氣體放電管，它響應(yīng)較慢，瞬態(tài)的發(fā)生可能快于它的響應(yīng)時(shí)間；

（3）混合型這主要是指金屬氧化物壓敏電阻（MOV）與開關(guān)管的聯(lián)合使用；浪涌抑制的原理常用的浪涌抑制器件為氣體放電管、氧化鋅壓敏電阻、瞬態(tài)電壓抑制器、硅二極管等。它們的工作原理不同，但有相似的伏安特性，即兩端電壓低于規(guī)定電壓時(shí)，通過電流很小，而當(dāng)兩端電壓高于規(guī)定電壓后，通過電流會(huì)呈指數(shù)規(guī)律增長。這一伏安特性使其能同時(shí)滿足浪涌抑制瀉流和限幅的要求，因而也就成為浪涌抑制的主導(dǎo)器件。尤其是氧化鋅壓敏電阻，不僅限幅電壓可以很低，導(dǎo)通電流也可以很大，價(jià)格又便宜，已經(jīng)成為工程師首選的浪涌抑制器件。第十頁，共20頁。二、GB/T17626.5-2008相關(guān)規(guī)定試驗(yàn)等級(jí)：試驗(yàn)等級(jí)應(yīng)根據(jù)安裝情況來選擇；安裝類別在B.3中給出。所有較低試驗(yàn)等級(jí)的電壓應(yīng)得到滿足（見8.2）。對(duì)不同界面的試驗(yàn)等級(jí)的選擇見附錄A。第十一頁，共20頁。第十二頁，共20頁。第十三頁，共20頁。第十四頁，共20頁。第十五頁，共20頁。試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)依據(jù)受試設(shè)備在試驗(yàn)中的功能喪失或性能降低現(xiàn)象進(jìn)行分類，相關(guān)的性能水平由設(shè)備的制造商或需要方確定，或由產(chǎn)品的制造商和購買方雙方協(xié)商同意。推薦按如下要求分類：

a)在制造商、委托方或購買方規(guī)定的限制內(nèi)性能正常；

b)功能或性能暫時(shí)喪失或降低，但在騷擾停止后能自行恢復(fù)，不需要操作者干預(yù)；

c)功能或性能暫時(shí)喪失或降低，但需操作者干預(yù)才能恢復(fù)；

d)因設(shè)備硬件或軟件損壞，或數(shù)據(jù)丟失而造成不能恢復(fù)的功能喪失或性能降低。第十六頁，共20頁。第十七頁，共20頁。三、YY0505相關(guān)規(guī)定第十八頁，共20頁。36.202.1j：符合性準(zhǔn)則在36.202規(guī)定的試驗(yàn)條件下，設(shè)備或系統(tǒng)應(yīng)能提供基本性能并保持安全，不允許下列與基本性能和安全有關(guān)的性能降低：1）器件故障；2）可編程參數(shù)的改變；3）工程默認(rèn)值的復(fù)位（制造商的預(yù)設(shè)值）；4）運(yùn)行模式的改變；5）虛假報(bào)警；6）任何預(yù)期運(yùn)行的終止或中斷，即使伴有報(bào)警；7）任何非預(yù)期運(yùn)行的產(chǎn)生，包括非預(yù)期或非受控的動(dòng)作，即使伴有報(bào)警；8）顯示數(shù)值的誤差大道足以影響診斷或治療；9）會(huì)干擾診斷、治療或監(jiān)護(hù)的波形噪聲；10）會(huì)干擾診斷、