Analisi della protezione del generatore di fulmini

1. Standard di prova per le onde dei fulmini delle apparecchiature elettroniche
Lo standard nazionale delle onde del fulmine delle apparecchiature elettroniche è GB/T17626.5 (equivalente allo standard internazionale IEC61000-4-5). Lo standard è principalmente quello di simulare le varie situazioni prodotte da fulmini indiretti:
(1) I fulmini colpiscono le linee centrali ed esterne e una grande quantità di corrente fluisce nella linea esterna o nella resistenza di terra, causando la tensione di interferenza.
(2) I fulmini indiretti (come i fulmini tra le nuvole o all'interno delle nuvole) avvertono la tensione e la corrente sulla linea esterna.
(3) Le linee dei fulmini sono vicine agli oggetti e i potenti campi elettromagnetici stabiliti intorno a loro possono percepire la tensione sulla linea esterna.
(4) Il fulmine colpisce il terreno vicino e la corrente di terra viene introdotta quando passa attraverso il sistema di messa a terra pubblico.

Oltre a simulare i fulmini, gli standard simulano anche la sottostazione e altre occasioni e l'interferenza introdotta a causa dell'azione di commutazione (provoca transitori di tensione durante la commutazione), come ad esempio:
(1) L'interferenza generata durante la commutazione del sistema di alimentazione principale (come la commutazione del gruppo di condensatori).
(2) La stessa griglia è un'interferenza quando l'interruttore più piccolo vicino al dispositivo sta battendo.
(3) Passare all'apparecchiatura del tubo di cristallo con una linea risonante.
(4) Vari guasti sistematici, come cortocircuito e guasto dell'arco volante tra reti di messa a terra delle apparecchiature o sistemi di messa a terra.

Lo standard descrive due diversi generatori di forme d'onda: uno è la forma d'onda indotta dai fulmini sulla linea elettrica; l'altro sono le forme d'onda indotte sulla linea di comunicazione.

Come funziona un generatore di sovratensioni?
I SG61000-5 generatore di sovratensioni fornisce una base comune per la valutazione della resistenza dei cavi di alimentazione e dei connettori interni di diverse apparecchiature alle interferenze transitorie ad alta energia causate dall'induzione di sovratensioni da fulmini naturali e dalla commutazione di carichi di grande capacità. Soddisfa pienamente il IEC 61000-4-5, EN61000-4-5 ed GB / T17626.5 standard.

Entrambe le linee appartengono alla linea Air Rack, ma l'impedenza delle linee è diversa: le forme d'onda generate sulla linea elettrica sono relativamente più strette (50uS) e la frontiera dovrebbe essere ripida (1.2US); e viene indotta l'induzione sulla linea di comunicazione. L'emergere delle onde è più ampio, ma la prima linea dovrebbe essere più lenta. Successivamente, analizziamo principalmente il circuito con le forme d'onda prodotte dai fulmini sulla linea elettrica e introduciamo anche brevemente la tecnologia di protezione dai fulmini del circuito di comunicazione.

2. Il principio di funzionamento della simulazione del circuito di generazione di impulsi di picchi di onde di fulmini

L'immagine sopra mostra la sovratensione generata dall'induzione di scosse elettriche da fulmine all'apparecchiatura di distribuzione dell'alimentazione. Oppure la corrente di fulmine della corrente di fulmine è passata attraverso il circuito generato dall'impulso anti-alta tensione generato dalla corrente di fulmine attraverso la resistenza di terra pubblica.
L'energia del singolo impulso di 4KV è 100J

Nella figura, Cs è un condensatore di accumulo di energia (circa 10UF, che è equivalente alla capacità di Leiyun); Us è un alimentatore ad alta tensione; Rc è un resistore di carica; Rs è la durata dell'impulso per formare resistenza (la curva di scarica forma resistenza); Rm è la resistenza che corrisponde alla resistenza Ls mentre la corrente sale per formare un'induttanza. Il test di resistenza ai fulmini e antiurto ha requisiti di parametri diversi per prodotti diversi. I parametri nella figura sopra possono essere leggermente modificati in base ai requisiti standard del prodotto.

Requisiti dei parametri di base:
(1) Tensione di uscita aperta: 0.5 ~ 6kV, divisa in 5 livelli di uscita, l'ultimo livello è determinato dall'utente e dal produttore;
(2) Corrente di uscita di cortocircuito: 0.25 ～ 2KA, per diversi livelli di test;
(3) Resistenza interna: 2 ohm, resistenza aggiuntiva 10, 12, 40, 42 ohm, per altri diversi livelli di prove;
(4) Polarità uscita onde: positiva/negativa; quando l'uscita dell'onda è sincronizzata con l'alimentazione, la fase va da 0 a 360 gradi;
(5) Frequenza di ripetizione: almeno una volta al minuto.

Il duro livello del test di resistenza alla corsa del fulmine è suddiviso nel livello 5:
Livello 1: Buon ambiente di protezione;
livello 2: esiste un certo ambiente di protezione;
livello 3: normale ambiente di molestie elettromagnetiche, requisiti di installazione speciali per apparecchiature, come luoghi di lavoro industriali;
livello 4: ambiente gravemente molestato. Ad esempio, linee aeree civili, sottostazioni ad alta tensione senza precedenti.
Classe X: è determinata dall'utente e dal produttore.

Il condensatore da 18uF nella figura può essere diverso a seconda del livello duro e il valore di selezione può essere diverso, ma dopo un certo valore, in pratica non è molto significativo.

La resistenza da 10 ohm e i condensatori da 9uF possono essere selezionati in modo diverso a seconda del livello duro. Non ha molto senso.

I parametri principali:
(1) Tensione di rottura CC. Questo valore è determinato dal valore di tensione di una bassa velocità di salita (dv/dt = 100V/s).
(2) Tensione di rottura intellettuale (o onda). Rappresenta le caratteristiche dinamiche del tubo a scarica e il valore di tensione della velocità di salita è il valore di tensione di DV/DT = 1KV/uS.
(3) Corrente di scarica per impatto nominale. La corrente di scarica nominale della forma d'onda 8/20uS (8uS, durata di mezzo picco di 20uS) viene solitamente scaricata 10 volte.
(4) Corrente di scarica standard. Attraverso il valore nominale valido della corrente CA 50Hz, il tempo per ogni scarica è 1s e la scarica è 10 volte.
(5) La massima corrente di rilascio per impatto singolo. Per una singola corrente di scarica massima per onde di corrente 8/20US.
(6) Valore corrente frequente del lavoro. Per una singola corrente di scarica massima per onde di corrente 8/20uS. Per l'alimentazione CA a 50 Hz, può sopportare il valore valido della corrente massima di 9 settimane consecutive.
(7) Resistenza di isolamento. Per una singola corrente di scarica massima per onde di corrente 8/20uS. Per l'alimentazione CA a 50 Hz, può sopportare il valore valido della corrente massima di 9 settimane consecutive.
(8) Capacità. La capacità tra il tubo a scarica è generalmente compresa tra 2 e 10 pF, che è il più piccolo di tutti i dispositivi di assorbimento delle interferenze transitorie.

Esempio di circuito di soppressione della tensione ad onde ultra alte
esempio 1

La figura sopra è un diagramma di principio elettrico che può resistere a una tensione di impulso di fulmine più forte. Nella figura: G1 e G2 sono tubi di scarico del gas, utilizzati principalmente per sopprimere l'impulso di versamento del co-modulo ad alta tensione. Ha la capacità di sopprimere; VR è una resistenza sensibile alla pressione, che viene utilizzata principalmente per sopprimere l'impulso dell'onda modulare differenziale ad alta tensione. Dopo la soppressione G1, G2 e VR, l'ampiezza e l'energia delle onde co-mode e differenziali sono notevolmente ridotte.

La tensione di rottura di G1 e G2 può essere selezionata 1000Vp ~ 3000Vp. La tensione di VR è generalmente 1.7 volte il valore massimo della tensione di frequenza industriale.
Dopo la rottura di G1, G2, verrà generata la corrente di follow-up. Assicurarsi di aggiungere un fusibile per evitare il cortocircuito della corrente successiva.

esempio 2

Sono state aggiunte due resistenze sensibili alla tensione VR1, VR2 e un tubo a scarica G3. Lo scopo principale è rafforzare la soppressione della tensione della covarianza. A causa della corrente di dispersione della resistenza di tensione, i prodotti elettronici generali sono rigorosi con la corrente di dispersione (inferiore a quella della corrente di dispersione (inferiore a 0.7 mAp), quindi all'immagine viene aggiunto un tubo di scarica G3, che rende il corrente di dispersione del circuito di corrente uguale a 0. La tensione di rottura di G3 è molto inferiore alla tensione di rottura di G1 e G2.Dopo che G3 isola la dispersione, la tensione di rottura della resistenza di tensione VR1 o VR2 può essere selezionata come bassa di conseguenza e causare un forte effetto inibitorio.

Il collegamento di vari dispositivi di protezione contro i fulmini
La sequenza di installazione dei dispositivi di protezione contro i fulmini non può essere errata. Il tubo a scarica deve essere in prima linea, seguito dalle onde per inibire l'induttore e la resistenza sensibile alla pressione (o tubo a scarica), e quindi le porte TVS a semiconduttore o condensatori X e condensatori Y.

I SG61000-5 Completamente automatico generatore di sovratensioni (chiamato anche test di immunità alle sovratensioni da fulmini, generatore di onde combinate, generatore di sovratensioni / generatore di picchi di tensione, generatore di picchi combinato di tensione e corrente). 

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