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什么是浪涌电压?它是如何发生的?-查看详情--易造防雷

1.浪涌电压

什么是浪涌电压?它是如何发生的?电气设备和电子系统中会出现各种类型的浪涌电压。 它们的区别主要在于它们的持续时间和功率。 根据原因,浪涌电压可持续几百微秒、几小时甚至几天。 幅度可以从几毫伏到几万伏不等。 雷击的直接或间接后果是产生浪涌电压的特殊原因之一。 在这里,在浪涌电压期间,可能会出现幅度高达几万安培的高浪涌电流。 在这种情况下,后果尤其严重。 这是因为破坏作用首先全部取决于相应浪涌电压脉冲的功率。

什么是浪涌电压?它是如何发生的?无耦合现象

1.1浪涌电压现象

每个电气设备都有特定的介电强度。 如果浪涌电压水平超过此强度,可能会发生故障或损坏。 千伏范围内的浪涌电压通常是持续时间相对较短的瞬态过电压。 它们通常持续几百微秒到几毫秒。 由于此类瞬变的最大幅度可达数千伏,因此结果往往是电压急剧增加和差异。 电涌保护是唯一有帮助的。 实际上,电气系统的操作员通常用相应的保护来代替对系统的物质损坏。 然而,系统故障到维护之间的时间差本身就代表了一种风险。 这种故障通常不在保险范围内,并且在短时间内可能会成为沉重的经济负担,尤其是与雷电和浪涌保护概念的成本相比。

1.2 原因

什么是浪涌电压?它是如何发生的?浪涌电压的典型持续时间和幅度因原因而异。

雷击

在所有发生原因中,雷击(闪电电磁脉冲,LEMP)最有可能造成损害。 它们会导致瞬态过电压,可以跨越很远的距离,并且通常与高幅度浪涌电流有关。 即使是雷击的间接影响,也会导致几千伏的电压浪涌,并导致数万安培的浪涌电流。 尽管持续时间非常短——几百微秒到几毫秒——但这样的事件可能导致完全失败,甚至可能导致受影响的设施遭到破坏。

切换操作

开关操作(开关电磁脉冲,SEMP)会产生感应浪涌电压,并传播到电源线。 在大的接通电流或短路的情况下,非常高的电流可以在几毫秒内流动。 这些短期电流变化会导致瞬态过电压。

静电放电

如果具有不同静电电位的物体相互靠近并导致电荷交换,就会发生静电放电 (ESD)。突然的电荷交换会导致短暂的浪涌电压。 这会带来危险,尤其是对于敏感的电子元件。

什么是浪涌电压?它是如何发生的? 

1:雷击具有极高的破坏潜力

什么是浪涌电压?它是如何发生的?高性能 

2:高功率电动机因高接通电流而感应浪涌电压

什么是浪涌电压?它是如何发生的?

3:静电放电存在危险,尤其是对敏感电子设备

1.3 联轴器类型

浪涌电压可以通过多种方式到达电路。实际上,这通常是各个耦合类型之间重叠的情况。

 

耦合

以导电方式相互连接的两个电路可以直接相互影响。电路中电压或电流的变化会在另一个电路中产生相应的反应。

 

电感耦合

快速上升的电流流过导体会产生磁场,导体周围的强度会迅速变化。如果另一个导体位于这个磁场中,那么根据感应原理,由于磁场的变化,这里会产生电压差磁场强度。

 

电容耦合

在具有不同电位的两点之间产生电场。该电场内物体的电荷载流子根据电场方向和强度排列,符合影响的物理原理。因此,物体内部也会出现电位差,即电压差。

1.4 行动方向

共模电压(非对称电压)

首先,共模浪涌电压对位于有源电位(相线和中性导体)和地电位之间的物体构成危险。

模电压(对称电压,差模)

在第一种情况下,对称的浪涌电压会对位于两个有效电位之间的物体造成危害。

共模 差模什么是浪涌电压?它是如何发生的?-

4:共模电压                       5:常模电压

1.5 影响

什么是浪涌电压?它是如何发生的?德国保险协会 (GDV) 会定期发布统计数据,以便对各种原因造成的总损失得出结论。在火灾和风暴之后,雷击和浪涌电压造成的损害最大。 2012 年,他们对所有保险物品的损坏份额总计为 18%。换句话说,几乎五分之一的保险损坏可以追溯到浪涌电压。

由浪涌电压引起的设备故障或缺陷比预期更频繁。根据 GDV 的统计,浪涌电压实际上是最常见的损坏原因。这些数字仅适用于导致火灾的损坏。

从图6可以看出,2013年雷击和浪涌电压造成的损害比例比上年下降了20%,而保险公司的财务支付仅下降了10%。如果以 2010 年可比年度的价值为基础,那么成本增加约 20% 就变得明显了。保险公司认为原因之一是越来越敏感的电子设备正在进入家庭。平均而言,2013 年因浪涌电压造成的单个罢工或损坏金额为 800 欧元。这是自统计开始以来的最高水平。

然而,对于非私有系统,故障的后果通常要严重得多,例如停机或数据丢失。在专业环境中使用的设备或机器的故障通常会导致比修理有缺陷的设备高出许多倍的成本。

例如,如果移动通信桅杆出现故障,运营商的成本可能在每秒几欧元的范围内。按一天计算,这相当于超过 100,000 欧元的损失。为此,工业和商业系统迫切需要一致的浪涌保护概念。这不仅是对火灾和人员的有效保护的情况,也是为了排除较大的财务风险的可能性。

什么是浪涌电压?它是如何发生的?统计数据显示,未来将强调雷击和浪涌保护需求的另一个方面是雷击的增加。各种研究已经表明,作为全球气候变化的一部分,风暴的频率将会增加。因此,这种发展不仅限于迄今为止尚未表现出高罢工风险的地区,而且还扩展到地球上的所有地区。

什么是浪涌电压?它是如何发生的?

6:雷击和浪涌电压造成的损坏案例数量和保险赔付水平

什么是浪涌电压?它是如何发生的?

16:避雷区概念


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