保护电源免受雷击。方案、说明

免费技术库

无线电电子与电气工程百科全书
免费图书馆 / 无线电电子和电气设备方案

保护电源免受雷击。无线电电子电气工程百科全书

免费技术库

无线电电子与电气工程百科全书 / 保护设备免受网络紧急操作的影响

文章评论

为了保护设备免受雷击放电引起的脉冲的影响，电信和安全设备以及视频监控系统的电源，由于运行条件而无法关闭的，应按照要求进行，通常，不间断电源具有内置网络保护装置。

但是，那些将打开的设备留在别墅中、通知业主未经授权的人员进入受控区域的人应该怎么做呢？为了减少雷雨期间安全设备损坏的可能性，其电源必须补充一些能够急剧减弱网络中高压脉冲的元件，我们将其进一步称为网络干扰。

相同元件抑制此类干扰的效果各不相同。这意味着第一个特征——保护装置必须是多级的

保护装置设计的第二个特点是需要有一个零电位的导体，即“地”。在现代公寓中，这种条件很容易满足，因为现代公寓的电气接线是根据三线电路（“相”（L）、“零”（N）、“保护接地”（PE））进行的。如果供电网络没有保护接地，那么您要么必须自己创建接地回路，要么忍受它。干扰抑制不够有效。如果噪声从相线转移到中性线，则令人满意；良好 - 从相线分别转移到中性线到接地线；优秀 - 从相线分别转移到中性线和接地线，并且也从零到地线。

为了衰减雷电放电产生的长期强干扰，采用真空和充气避雷器作为脉冲能量吸收器。据统计，此类干扰的比例约为20%。其余 80% 是短期的，可通过与受保护电路并联的电容器和串联势垒元件（扼流圈）有效抑制。当通过并联吸收元件（限压器）和串联低功率吸收元件来衰减强干扰时，也可以使用组合方法。

保护装置中最常用电压限制器的一般特性如下表所示：

充气避雷器可用于两电极和三电极版本，具体取决于保护装置的设计 - 两线或三线。在操作可靠性和最大脉冲电流方面，该限压器优于所有其他限压器（图 1）。这是一个两端带有放电电极、充满惰性气体的圆柱体。火花隙的缺点是与其他保护元件相比其运行速度较低，这是由于气体电离需要一定的时间间隔。

电源防雷
图。 1

让我们考虑直径为 23、长度为 230 mm 的三电极火花隙 T8-A10X。尽管尺寸如此之小，该保护元件仍可在 8/20 μs（边缘/下降）的多个单脉冲中实现高达 20 kA 的峰值放电电流，或承受 1 的交流放电电流和 10 Hz 频率持续 50 秒。这种保护效率是通过避雷器的特殊设计来保证的，如图1所示。在初始状态下，其电阻超过10欧姆。

当放电间隙中的电压产生能够引起气体电离的电场强度时，就会发生放电，其结果是火花间隙的电阻急剧下降。在脉冲结束时，惰性气体恢复其绝缘性能。放电间隙的击穿电压由电极的尺寸和设计以及填充气体的特性（成分和压力）决定。电极和它们之间的陶瓷绝缘体的特殊复合涂层可激活其发射率。中心电极的环形形状允许最大限度地利用端电极1和2的表面，提供大的放电电流而不腐蚀载流表面。

为了补偿陡峭前沿（1 kV/μs或以上）干扰的响应延迟，多级保护装置中的避雷器通常辅以压敏电阻和保护二极管，它们在初始时吸收部分脉冲干扰能量。它出现在电网的那一刻。

金属氧化物压敏电阻类似于对称齐纳二极管——当超过所施加电压的某个阈值时，元件的电阻急剧下降。压敏电阻的分类电压必须超过电源电压的最大幅度至少5%。例如，电源电压 220 V 的最大允许增加 20% (264 V) 对应于 374 V 的幅值。因此，压敏电阻的分类电压必须至少为 393 V。如果使用压敏电阻，与许多工业制造的保护装置一样，其标准分类电压为390B，由于该参数存在允许的技术误差，因此存在损坏的风险。因此，最好使用分级电压稍高的压敏电阻，压敏电阻还有一个特点，就是有一定的最大脉冲能量，可以吸收而不破坏。

这个特性具有累积性。这意味着该设备能够在不降低参数的情况下吸收具有特定最大允许能量的单个脉冲或一定数量的较低能量的脉冲。例如，直径为20毫米的金属氧化物压敏电阻吸收最大允许能量为410焦耳的脉冲或10个能量为40焦耳的脉冲。压敏电阻耗尽其预期资源后，其分级电压会略有增加，然后，随着每个后续脉冲，它将开始急剧下降，结果压敏电阻将“烧坏”。因此，一旦出现最轻微的外部退化现象（漆面变暗），就必须更换。需要监控位于封闭电涌保护器内的变速器的技术状况是其缺点

瞬态电压抑制二极管，如齐纳二极管，当施加的电压增加到高于开关电压时，会非常快地导通。这种设备（尤其是无引线设备）的响应时间仅为几皮秒。当然，引线和引线的电感会降低二极管的性能，但它仍然是所使用的电压限制器中最高的。有单极性保护二极管和具有对称电流电压特性的保护二极管，这使得它们可以在交流电路中无需附加整流二极管而使用。与充气避雷器相比，在非常高的电流下，保护二极管中发生的电击穿变得不可逆。必须更换该元件。国内外工业制造的电网高压脉冲防护装置必须符合已批准的国际标准的要求。国际电工委员会（IEC）根据普遍接受的术语，分为防护等级I、II和III。

I类设备设计用于保护电能表前面的建筑物入口处的电网。此类装置的主要元件是真空和充气避雷器，能够中和每脉冲高达 150 kA 的强大雷电放电，考虑到电流在遭受电击的表面上的传播，这相当于直接雷击。

II 类设备可衰减地板和车间配电板中的脉冲噪声。此类设备中最常用的保护元件是压敏电阻。

III类器件设计用于保护电流消耗不超过16A的单个器件。它们通常由保护二极管制成。

当然，为了无线电设备的安全运行，用户可以在别墅或公寓的配电网络上配备这样的工业设备，但实施这样的解决方案可能在经济上很困难。自己制造网络保护设备会便宜得多。

笔者在分析现代思想对防雷装置的要求和实际实施方法的基础上，开发了一种多级防雷装置，其示意图如图2所示。 XNUMX.

电源防雷
图。 2

该设备使用电源插头连接到网络。 XP1 带接地触点。熔断器 FU1、FU2 设计用于高达 1 kW 的负载，连接到 XS1 插座；它们的存在显着提高了保护装置的可靠性，并延长了其中使用的其他元件的使用寿命。短期干扰无法触发避雷器F1，将通过扼流圈L2-L4衰减并被保护二极管VD1吸收。放置在网络电缆上的铁氧体圆柱体也对此类干扰的衰减做出了重大贡献，从而形成了扼流圈L1。最后，对称的短期网络干扰由电容器 C1 抑制，不对称的短期网络干扰由 C2 和 C3 抑制。

雷击放电产生的前端连续网络干扰主要由保护二极管VD1和压敏电阻RU1-RU3抑制。 250 ns 后，接通的火花隙 F1 将干扰转移到自身，并且跳闸的熔断器 FU1、FU2 断开设备的电源与网络的连接，直到发生严重后果。

网络滤波器中的保护元件耗散的脉冲噪声能量以热的形式释放出来，元件的温度可达200℃以上。因此，出于消防安全原因，设备主体必须仅由金属制成。将外壳连接至插头接地触点的电线。 XP1 在紧邻滤波器外壳的网络电缆输入处执行。 XS1 插座用短线连接到设备印刷电路板图上所示的相应接触垫（图 3）。

电源防雷
图。 3

电路板的照片如图所示。四。

电源防雷
图。 4

印刷电路板由厚度为 1,5 毫米的单面镀箔玻璃纤维层压板制成。将板上保护元件接地的印刷导体用焊料剥离以增加横截面积，形成 1...1,5 mm 高的焊珠。网线使用横截面积至少为 1 mm2 的电线。铁氧体圆柱体放置在其上。 K18*9x30 mm（如图4左侧所示）。国外制造商将此类圆柱体安装在电缆上，以将各种设备连接到计算机。

扼流圈 L2 和 L3 用直径为 2 毫米的 PEV-1 线缠绕在两个折叠在一起的环形磁芯上。 KP27>15-6mm来自坡莫合金MP 140。绕制为两层全层，无层间绝缘；作者使用现成的涂有搪瓷的扼流圈进行防潮。您也可以使用磁路。电脑AT开关电源中的多绕组电感K28>14-12mm。

L4 扼流圈采用 M28NM 铁氧体制成的 K15-10-2000mm 环制成。磁路的锋利边缘用锉刀修圆，然后用漆布或氟塑料胶带绝缘。每个绕组包含 15 匝电线。 PEV-2直径为1毫米，出于设计原因，为了方便将引线连接到印刷电路板，其中一个绕组的绕制方向与另一个绕组的绕制方向相反。在这种情况下，磁路中输入和输出电流产生的磁场将相互补偿，从而排除磁饱和。可以通过测量电感来检查电感器的设计是否正确。在本设计中，每个绕组的电感为 270 μH。如果连接绕组的输出端并测量输入电感，则不会超过10μH。

压敏电阻 RU1-RU3 - SIOV S20K420。可以用直径为 20 mm、分级电压为 420 V 的其他金属氧化物代替。作为最后的手段，您可以使用相同直径、分级电压为 430 V 的氧化锌，例如标记为：由制造商之一生产，称为 MYG20K431。高压电容器 C1 - C3 - 来自 K78-2 系列。

对称保护二极管 1,5KE440CA 可以用两个相同的单极二极管（无 CA 指数）或其类似物替换。在这种情况下，建议为保护装置补充电源电压和保护二极管可用性的指示器。

在设备运行过程中，要定期特别是雷雨天后，监测设备的技术状况，及时更换已达到使用寿命的元件。

作者：Kosenko S.

查看其他文章 部分保护设备免受网络紧急操作的影响.

读和写 有帮助对这篇文章的评论.

<< 返回

科技、新电子最新动态：

交通噪音会延迟雏鸡的生长 06.05.2024

现代城市中我们周围的声音变得越来越刺耳。然而，很少有人思考这种噪音如何影响动物世界，尤其是像尚未从蛋中孵出的小鸡这样娇嫩的动物。最近的研究揭示了这个问题，表明它们的发展和生存会产生严重后果。科学家发现，斑马小菜斑幼鸟暴露在交通噪音中会严重影响其发育。实验表明，噪音污染会显着延迟它们的孵化，而那些孵化出来的雏鸟则面临着许多健康问题。研究人员还发现，噪音污染的负面影响也延伸到了成年鸟类身上。繁殖机会减少和繁殖力下降表明交通噪音对野生动物产生长期影响。研究结果凸显了需要 ... >>

无线音箱三星音乐框 HW-LS60D 06.05.2024

在现代音频技术领域，制造商不仅追求无可挑剔的音质，而且追求功能与美观的结合。这一方向的最新创新举措之一是在 60 年三星世界活动上推出的新型三星音乐框架 HW-LS2024D 无线扬声器系统。三星 HW-LS60D 不仅仅是一个扬声器系统，它还是框架式声音的艺术。 6 扬声器系统与杜比全景声支持和时尚相框设计的结合使该产品成为任何室内装饰的完美补充。新款三星音乐框架采用先进技术，包括可在任何音量级别提供清晰对话的自适应音频，以及可实现丰富音频再现的自动房间优化。这款扬声器支持 Spotify、Tidal Hi-Fi 和蓝牙 5.2 连接，以及智能助手集成，可满足您的需求。 ... >>

控制和操纵光信号的新方法 05.05.2024

现代科学技术发展迅速，每天都有新的方法和技术出现，为我们在各个领域开辟了新的前景。其中一项创新是德国科学家开发了一种控制光信号的新方法，这可能会导致光子学领域取得重大进展。最近的研究使德国科学家能够在熔融石英波导内创建可调谐波片。这种方法基于液晶层的使用，可以有效地改变通过波导的光的偏振。这一技术突破为开发能够处理大量数据的紧凑高效光子器件开辟了新的前景。新方法提供的偏振电光控制可以为新型集成光子器件提供基础。这为以下人员提供了绝佳的机会： ... >>

来自档案馆的随机新闻

谷歌自动驾驶汽车上路 15.05.2012

内华达州成为美国第一个在公共道路上发布自动驾驶谷歌汽车的州。

谷歌的自动驾驶汽车是第一个允许在公共道路上行驶的汽车。据《拉斯维加斯太阳报》报道，美国内华达州机动车辆部向该公司颁发了首张此类许可证。但是，如果没有人工干预，就不可能驾驶这样的汽车。每辆自动驾驶车辆必须由至少两名技术人员陪同。第一个必须坐在驾驶员座位上并准备好从自动化中控制，而第二个坐在乘客座位上的技术人员的任务是帮助控制情况。

所有谷歌自动驾驶汽车都将获得一张带有无限符号的红牌——这就是在公共道路上行驶的许可证的样子。颁发执照的部门主任布鲁斯·布雷斯洛说：“我认为无限符号是代表‘未来汽车’的最佳方式。”作为该部门的一部分，部门官员在拉斯维加斯短暂驾驶这些汽车。授牌仪式。

谷歌将至少投放八辆汽车：六辆丰田普锐斯汽车、一辆奥迪 TT 和一辆雷克萨斯 RX450h。谷歌表示：“我们很高兴获得在内华达州测试自动驾驶汽车的第一个许可证。我们相信，这将使我们能够加速技术开发，最终让道路更安全、驾驶更愉快。”

CNet 指出，2011 年，内华达州通过了一项法律，允许自动驾驶汽车在公共道路上进行测试。美国其他州的当局，包括加利福尼亚、俄克拉荷马、夏威夷和佛罗里达，也在考虑在公共道路上发布自动驾驶汽车。加州在这方面领先于其他地区。该州正准备通过一项法律，要求警方制定自动驾驶汽车生产的规章制度。首先，计划为测试车辆制定适当的规则和规定，然后 - 为了使用它们已经是消费者，通知旧金山纪事报。

据拉斯维加斯太阳报报道，谷歌最终计划将自动驾驶汽车推向大众。这家搜索巨头计划通过向汽车制造商出售生产此类机器的许可证来实现这一目标。 “我们相信，能够在道路上自行行驶而无需驾驶员的汽车将有助于使道路交通更加安全，让人们有更多时间处理个人事务，并通过根本性的改变减少温室气体排放。” 作为论据，该公司引用了世界卫生组织的数据，根据该数据，每年有超过 1,2 万人死于交通事故。

自 2010 年以来，谷歌的“未来汽车”已经测试了超过 220 公里。车辆管理系统由摄像机、雷达和激光测距仪组成，用于监控道路上的其他车辆，还包括使用谷歌地图车辆收集的数据。在开始实验之前，对未来路线进行了调查，记录了道路标志、道路宽度、跨度高度和其他数据，包括天气状况。

其他有趣的新闻：

免费技术图书馆的有趣材料：

▪ 网站部分有关劳动保护的规范性文件。文章精选

▪ 阿威罗伊（Abul Waleed Muhammad ibn Ahmad ibn Rushd）的文章。名言警句

▪ 文章加加林第一次太空飞行后立即获得了什么奖项？详细解答

▪ 建筑工程师文章。职位描述

▪ 文章强大的手电筒转换器。无线电电子电气工程百科全书

▪ 文章笨拙的星号。焦点秘密

留下您对本文的评论：

本页所有语言

主页 | 图书馆 | 用品 | 网站地图 | 网站评论