工作故障如何解决浪涌的产生、表现和危害

1．什么是浪涌？

浪涌也叫突波，顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。可能引起浪涌的原因有：重型设备、短路、电源切换或大型发动机。而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量，以保护连接设备免于受损。

2．浪涌的特点

浪涌产生的时间非常短，大概在微微秒级。浪涌出现时，电压电流的幅值超过正常值的两倍以上。由于输入滤波电容迅速充电，所以该峰值电流远远大于稳态输入电流。电源应该限制AC开关、整流桥、保险丝、EMI滤波器件能承受的浪涌水平。反复开关环路，AC输入电压不应损坏电源或者导致保险丝烧断。

3．浪涌的表现

浪涌普遍的存在于配电系统中，也就是说浪涌无处不在。浪涌在配电系统主要表现有：

— 电压波动

— 在正常工作情况下，机器设备会自动停止或启动

— 用电设备中有空调、压缩机、电梯、泵或电机

— 电脑控制系统经常出现无理由复位

— 电机经常要更换或重绕

— 电气设备由于故障、复位或电压问题而缩短使用寿命

浪涌对敏感电子电器设备的影响有以下类型：

破坏

电压击穿半导体器件

破坏元器件金属化表层

破坏印刷电路板印刷线路或接触点

破坏三端双可控硅元件/晶闸管……

干扰

锁死、晶闸管或三端双向可控硅元件失控

数据文件部分破坏

数据处理程序出错

接收、传输数据的错误和失败

原因不明的故障……

过早老化

零部件提前老化、电器寿命大大缩短

输出音质、画面质量下降

4．浪涌的危害

浪涌的危害主要分成两种：灾难性的危害和积累性的危害。

— 灾难性危害：一个电涌电压超过设备的承受能力，则这个设备完全被破坏或寿命大大降低。如下图所示：

电机通常的绝缘电压为正常工作电压的 2 倍加 1000V 左右，故 220V 电机的绝缘电压一般为 1500V。电涌不断地冲击电机的绝缘层，导致绝缘层被击穿。

— 积累性危害：多个小电涌累积效应造成半导体器件性能的衰退、设备发故障和寿

命的缩短，最后导致停产或是生产力的下降。

上图是一个实际的例子，这是从美国空军计算机上取下的芯片，圆圈处的凹陷造成 IC 芯片的永久损坏导致停机和器件更换，上下部的裂痕造成停机、出错和复位。需要指出的是，该芯片在安装了昂贵的UPS系统中工作。

二．浪涌保护器的工作原理

电涌保护器是一种高效能的电路保护器，当它承受瞬态高压、高能量脉冲时，快速（10

-9S）由原来的高阻抗变为低阻抗，并将瞬变高压干扰脉冲抑制到预定电压，从而有效地保护设备和敏感器件不受损坏，电路工作不受干扰。

1．浪涌的来源？

以配电系统为参照物，则浪涌可以分成系统外的和系统内的两种。根据统计，系统外的浪涌主要来自于雷电和其它系统的冲击，大约占 20%；系统内的浪涌主要来自于系统内部用电负荷的冲击，大约占 80%。

2．浪涌的类型及采取的有效措施

系统外的浪涌是一种脉冲性的浪涌，形状如下图所示，这种类型的浪涌主要来自于系统外，它的特点是瞬间峰值很高，在几微秒内可以从几百伏上升到 2 万伏。根据这种现象，我们采用了门限抑制网络技术，把在正弦波峰值电压上固定值以外的浪涌抑制掉，是有效的保护电气设备的广泛方案，对系统外部产生的高能量脉冲型浪涌特别有效。