Análise de proteção do gerador de surtos de raios

1. Padrões de teste para ondas de raios de equipamentos eletrônicos
O padrão nacional das ondas de raios de equipamentos eletrônicos é GB/T17626.5 (equivalente ao padrão internacional IEC61000-4-5). O padrão é principalmente para simular as várias situações produzidas por descargas atmosféricas indiretas:
(1) Um raio atinge as linhas intermediária e externa e uma grande quantidade de corrente flui para a linha externa ou resistência de aterramento, o que causa a tensão de interferência.
(2) Relâmpagos indiretos (como raios leves entre nuvens ou em nuvens) sentem a tensão e a corrente na linha externa.
(3) As linhas de raios estão próximas a objetos, e os poderosos campos eletromagnéticos estabelecidos ao seu redor podem sentir a tensão na linha externa.
(4) Um raio atinge o solo vizinho e a corrente de terra é introduzida quando passa pelo sistema público de aterramento.

Além de simular descargas atmosféricas, as normas também simulam a subestação e outras ocorrências, e as interferências introduzidas devido à ação de chaveamento (causa transiente de tensão ao chavear), tais como:
(1) A interferência gerada durante a comutação do sistema de energia principal (como a comutação do grupo de capacitores).
(2) A mesma grade é interferência quando o interruptor menor perto do dispositivo está batendo.
(3) Mude para o equipamento de tubo de cristal com uma linha ressonante.
(4) Várias falhas sistemáticas, como curto-circuito e falha de arco voador entre redes de aterramento de equipamentos ou sistemas de aterramento.

O padrão descreve dois geradores de formas de onda diferentes: um é a forma de onda que é induzida por relâmpagos na linha de energia; o outro são as formas de onda que são induzidas na linha de comunicação.

Como funciona um gerador de surto?
A SG61000-5 gerador de sobretensão fornece uma base comum para avaliar a resistência dos cabos de alimentação e conectores internos de diferentes equipamentos à interferência transitória de alta energia causada pela indução de sobretensão natural e comutação de carga de grande capacidade. Ele atende plenamente a IEC 61000-4-5, EN61000-4-5 e GB / T17626.5 .

Ambas as linhas pertencem à linha do rack de ar, mas a impedância das linhas é diferente: as formas de onda geradas na linha de energia são relativamente mais estreitas (50uS), e a fronteira deve ser inclinada (1.2US); e a indução na linha de comunicação é induzida. A emergência das ondas é mais larga, mas a vanguarda deve ser mais lenta. Posteriormente, analisamos principalmente o circuito com as formas de onda produzidas por descargas atmosféricas na linha de energia e também apresentamos brevemente a tecnologia de proteção contra raios do circuito de comunicação.

2. O princípio de funcionamento da simulação do circuito de geração de pulso de onda de relâmpago

A figura acima mostra a sobretensão gerada pela indução do choque elétrico da descarga atmosférica nos equipamentos de distribuição de energia. Ou a corrente do raio da corrente do raio passou pelo circuito gerado pelo pulso anti-alta tensão gerado pela corrente do raio através da resistência do aterramento público.
A energia de pulso único de 4KV é 100J

Na figura, Cs é um capacitor de armazenamento de energia (cerca de 10UF, que é equivalente à capacitância de Leiyun); Us é uma fonte de alimentação de alta tensão; Rc é um resistor de carga; Rs é a duração do pulso para formar resistência (a curva de descarga forma resistência); Rm é a resistência correspondente à resistência Ls à medida que a corrente aumenta para formar uma indutância. O teste de resistência a raios e anti-bang tem diferentes requisitos de parâmetros para diferentes produtos. Os parâmetros na figura acima podem ser ligeiramente alterados de acordo com os requisitos padrão do produto.

Requisitos básicos dos parâmetros:
(1) Tensão de saída aberta: 0.5 ~ 6kV, dividida em 5 níveis de saída, o último nível é determinado pelo usuário e pelo fabricante;
(2) Corrente de saída de curto-circuito: 0.25 ~ 2KA, para diferentes níveis de testes;
(3) Resistência interna: 2 ohms, resistência adicional 10, 12, 40, 42 ohms, para outros níveis de ensaios diferentes;
(4) Polaridade de saída das ondas: positivo/negativo; quando a saída da onda é sincronizada com a fonte de alimentação, a fase é de 0 a 360 graus;
(5) Frequência de repetição: Pelo menos uma vez a cada minuto.

O nível severo do teste de resistência ao raio é dividido em nível 5:
Nível 1: Bom ambiente de proteção;
nível 2: Existe um certo ambiente de proteção;
nível 3: ambiente de assédio eletromagnético comum, requisitos especiais de instalação para equipamentos, como local de trabalho industrial;
nível 4: ambiente severamente assediado. Por exemplo, linhas aéreas civis, subestações de alta tensão sem precedentes.
Classe X: É determinada pelo usuário e pelo fabricante.

O capacitor de 18uF na figura pode ser diferente de acordo com o nível severo, e o valor de seleção pode ser diferente, mas depois de um certo valor, basicamente não é muito significativo.

A resistência de 10 ohm e os capacitores de 9uF podem ser selecionados de forma diferente de acordo com o nível severo. Não faz muito sentido.

Os principais parâmetros:
(1) Tensão de ruptura CC. Este valor é determinado pelo valor da tensão de uma taxa de subida baixa (dv/dt = 100V/s).
(2) Tensão de ruptura intelectual (ou onda). Representa as características dinâmicas do tubo de descarga, e o valor de tensão da taxa crescente é o valor de tensão de DV/DT = 1KV/uS.
(3) Corrente de descarga de impacto nomeada. A corrente de descarga nominal da forma de onda de 8/20uS (8uS, duração de meio pico de 20uS) geralmente é descarregada 10 vezes.
(4) Corrente de descarga padrão. Através do valor nominal válido da corrente CA de 50Hz, o tempo para cada descarga é de 1s e a descarga é de 10 vezes.
(5) A corrente máxima de liberação de impacto único. Para uma única corrente de descarga máxima para ondas de corrente de 8/20US.
(6) Valor atual frequente do trabalho. Para uma única corrente de descarga máxima para ondas de corrente de 8/20uS. Para alimentação CA de 50 Hz, pode suportar o valor válido da corrente máxima de 9 semanas consecutivas.
(7) Resistência de isolamento. Para uma única corrente de descarga máxima para ondas de corrente de 8/20uS. Para alimentação CA de 50 Hz, pode suportar o valor válido da corrente máxima de 9 semanas consecutivas.
(8) Capacidade. A capacitância entre o tubo de descarga é geralmente entre 2 e 10pF, que é o menor de todos os dispositivos de absorção de interferência transitória.

Exemplo de circuito de supressão de tensão de onda ultra alta
Exemplo 1

A figura acima é um diagrama de princípio elétrico que pode resistir a uma tensão de pulso de descarga de raio mais forte. Na figura: G1 e G2 são tubos de descarga de gás, que são usados ​​principalmente para suprimir o pulso de vazamento de co-módulo de alta tensão. Tem a capacidade de suprimir; VR é uma resistência sensível à pressão, que é usada principalmente para suprimir o pulso de onda modular diferencial de alta tensão. Após a supressão de G1, G2 e VR, a amplitude e a energia do modo co e das ondas diferenciais são bastante reduzidas.

A tensão de ruptura de G1 e G2 pode ser selecionada 1000Vp ~ 3000Vp. A tensão de VR é geralmente 1.7 vezes o valor máximo da tensão de frequência industrial.
Após a quebra de G1, G2, a corrente de acompanhamento será gerada. Certifique-se de adicionar um fusível para evitar o curto-circuito da corrente subsequente.

Exemplo 2

Duas resistências sensíveis à tensão VR1, VR2 e um tubo de descarga G3 foram adicionados. O objetivo principal é fortalecer a supressão da tensão da covaruância. Devido à corrente de fuga da resistência de tensão, os produtos eletrônicos em geral são rigorosos com a corrente de fuga (menor que a corrente de fuga (menos que 0.7mAp), então um tubo de descarga G3 é adicionado à imagem, o que torna o corrente de fuga do circuito atual igual a 0. A tensão de ruptura de G3 é muito menor do que a tensão de ruptura de G1 e G2. Após o G3 isolar o vazamento, a tensão de ruptura da resistência de tensão VR1 ou VR2 pode ser selecionada como baixa de acordo e causar um forte efeito inibitório.

A conexão de vários dispositivos de proteção contra raios
A sequência de instalação dos dispositivos de proteção contra raios não pode ser errada. O tubo de descarga deve estar na frente, seguido por ondas para inibir o indutor e a resistência sensível à pressão (ou tubo de descarga) e, em seguida, os portões semicondutores TVS ou capacitores X e capacitores Y.

A SG61000-5 Totalmente automatizado gerador de sobretensão (também chamado de teste de imunidade a surtos de raio, gerador de onda combinado, gerador de corrente de surto / gerador de tensão de surto, gerador de tensão de surto e gerador de corrente combinados). 

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