防雷专业用4瞬态干扰的抑制(2)

1、第七章瞬态干扰的抑制瞬态干扰对设备的威胁浪涌瞬态噪声（例如电快速瞬变脉冲群（EFT）、 浪涌噪声SURGE （鏈浪涌、投切过电压、 核电磁脉冲等）、静电放电（ESD）等）特点：幅度大，时间短，频谱宽用时域法描述比较方便，相应地，必须采 用一些特殊的、方便易行的抑制这些瞬态 干扰的方法三种瞬态干扰的比较：1脉冲上升时间：ESD 极快，vlns, EFT 很快，约5ns,浪涌一慢，ys数量级 2能量：ESD 低，EFT （单个脉冲）一中等, 浪涌一高 3电压（负载阻抗高）：ESD 15kV以上， EFT 10kV以下，浪涌一10kV 4电流（负载阻抗低）：ESD 人体放电为几 十A,装置放电可达数

2、百A, EFT几十A,浪 涌一几千A至上百千安说明：NEMP （核电磁脉冲）也会在电缆中感应 出浪涌，但它的上升时间很短，在ns级。2触点开关噪声及其抑制(EFT) 一个载流的触点开关在断开或闭合的瞬间, 两个触头之间可能会发生短时间的电击穿 现象辉光放电和弧光放电。这些由电击穿引起的放电过程，一方面会 损伤开关的触头，降低它们的使用寿命； 另一方面会同时产生短时间的高频辐射和 在线路中引起电流、电压的浪涌，这些浪 涌电流和电压又可能干扰其他电路，感性负载断开时产生的干扰电源回路中的电流（电压）对应的EMC实验：EFT特点：脉冲串放电噪声机理辉光放电当两触头之间的空气隙击穿产生辉光放电时，存在

3、一个 维持辉光放电的最低辉光放电电压Ug。例如，当两触头 之间的间隙为7. 62pm时，Ug约为300V左右（参看图） 辉光放电造成的干扰与电晕放电情况类似，属于辐射 性质的干扰。通常，这种放电是发生在设备内部，其产 生的干扰要比电晕放电的影响更为明显和严重。6I0A:昭电漩段CD-.正常辉光放电段（电帑放电醱）DE:异席梓光放电段F：弧光放电段触头间隙辉光放电击穿电压与间隙的关系 （空气、标准气压、标准湿度）图2-5一个大气压的空气中气体放电的全伏安特性示意图弧光放电当两触头之间的距离继 续减/j、时,辉光放电电 流增大，进入异常辉光 放电区，会导致热弧光 放电。弧光胺电也存在 一个维孑寺9

4、瓜丸放电的最 低孤丸放电电庄Ua和最 彳氐弧光放电电流Ia,它 的典型值参见表25。表触头材料金金合金（69%金，25%银铠）I耙钳受热区域触头距离-愛热区域弧光放电起瓠示壷图融头弧光特性最低弧光电压最低张光电流(S)12400 mA15400 mAg400 mA16800 mA17. 5700 mA在实际工业现场和正常生活中，除了前述那些持续的或断续的辉光、弧光放 电造成的电磁辐射干扰以外，还有许多电力电子设备（如汽车发动机点火装置、 继电器、马达、变压器、电焊机、高频电火花切割机等）更是直接的电磁干扰 源（EFT）,这些设备的电火花能量很大，电磁干扰的强度也很强。峰值=Iq /l/c触头分

5、开时间Igf启始斜率=A也）电感负载开关电路3）3两端紹可能的开路电压”月8-3帶电感负载的开关电路中，开关打开时开关两端产生“可能的开路电压”对所有有触点开关控制的电路（特别是电感性负载电路）而言， 在开关断开或闭合瞬间，开关触头间部可能因电感存贮磁能 的释放，造成瞬态高电压或瞬态冲击电流，而出现触头气隙 击穿刑w过程町能的开路电压（不击穿）击穿特性T实际触头岂压（击穿）1h时间妝图弘4对应图弘3）电路，在开关3断开时触头开路电压波形瞬态干扰的频谱瞬态类型trT1/7TTEFT5ns50ns6. 4MHzESDIns30ns10MHz浪涌1.2jis50(is6.3kHz1/ml/7ttr频

6、率l/7ttrA2At64MHz4kV0.4V/MHz320MHz30A1.8|iA/MHz265kHz4kV0.4V/MHz消除感性负载干扰blnujLAHITR cbiHTRbAU.LfbiHuJTbiHT阻尼电路参数确定越大，开关闭合 时限流作用越好折衷V/Ia R Rl越小，开关断开时反充电压越小C:由于没有弧光，L中的能量全部进入C, Vc = I (L/C)12=J=|为了防止发生辉光，Vc (I/300)2L为了防止发生弧光，电容充电速率要小于lV/ys,C 10 61瞬态干扰抑制原理正温度系数电阻分压法:分流法:负温度系数电阻 （压敏电阻）瞬态抑制二极管I气体放电管低通滤波器：

7、截止频率小于1/眈低通滤波器对險2At输入脉冲频谱f 滤波器特性fco韦态干扰的作用2At输出脉冲频谱Feo 1 / 兀tVOUT = Vp(f) fj = 2Vin t/kt = 2Vin / 7t输出脉冲的幅度略有降低fcoFeo 1 / 兀tParseval 定律:时域中的能量等于频域中的能量:Poutfco0Cf V2(f)df =0fcof (2VINz)2df =0 OCV2(t)dt 十(=1 / 7tfC00(2Vint)2 fco = V 2out / n fcoVout/V2 7冗 fco T低通滤波器对險0.0010.01 0.1障态干扰的抑制1/26钳位不紧瞬态干扰抑制

8、器件压敏电阻5002201000浪涌电压瞬态抑制二极管气体放电管电流容量不大有跟随电流气体放电管的跟随电流放电首与压敏电阻组合钳位电压低雷击浪涌 LEMP是强度很大，干扰空间范围很 广、频谱很宽的电磁干扰源，需要专 门研究雷电流的波形如图，先由纵轴上的0.1、0.9、和10三个刻度作三条横轴的平 行俎前两条平行线分别与波形曲线的头部分相交于A、B两点，过A、B两点作一条直线，该直线与第三条平行线和横轴分别相交于C、D两点，由C点引 横轴的垂线，其垂足E点与D点之间的时间即定义为波头时间丿用匚表示。 为了定义波长时间，再由纵轴上0.5刻度作横轴的平行线，该平行线与波 形曲线的波尾部分相交于F点，

9、从 F点引横轴的垂线，垂足G点与 D点之间的时间即定义为波长 时间，用t2表示由于波长时间 也是波形曲线衰减到半幅值所 需要的时间/它习惯上也被称 为半幅值时间。在定义了波头 和波长时间后/单极性雷电流 脉冲波形可计为ti/t2,这里t和 上2般采用ys作单位。根据 IEC61312-1：雷电流可分为三种典型的波形200 kAf 150 kA, 100 kA(Nlmux de Protection l.ll el III)60 kA, 37,5 kA, 25 kA100A.75A.5DA(Niveaiix de Prated ton III el III (Niueaux de Protection 1,11 et III)I (kA)0100 200300 400 500 600 700 800 900 1000一个雷击放电的能量效应可以通过10/350US脉冲电流波形来进行模拟。五雷电流的实测波形雷击概率分析（符合IEC61024-1）2520O0W66L OE vom L ocoLOZ 厂 * 5 - 09耳L OS LO寸 L 口寸耳L 00 5 L OC LO二 0 二00 - 0050 Boco OCOO0 0吟09 耳09 OSO寸 ot?oE OEOC OEOL