Análisis de protección del generador de sobretensiones por rayos

1. Estándares de prueba para ondas de rayos de equipos electrónicos.
El estándar nacional de ondas de rayos de equipos electrónicos es GB/T17626.5 (equivalente al estándar internacional IEC61000-4-5). El estándar es principalmente para simular las diversas situaciones producidas por la caída indirecta de un rayo:
(1) Los rayos golpean las líneas media y externa, y una gran cantidad de corriente fluye hacia la línea externa o la resistencia a tierra, lo que provoca la tensión de interferencia.
(2) Los rayos indirectos (como rayos entre nubes o dentro de una nube) sienten el voltaje y la corriente en la línea externa.
(3) Las líneas de rayos están cerca de los objetos, y los poderosos campos electromagnéticos establecidos alrededor de ellos pueden sentir el voltaje en la línea externa.
(4) El relámpago golpea la tierra vecina y la corriente de tierra se introduce cuando pasa por el sistema público de puesta a tierra.

Además de simular la caída de un rayo, los estándares también simulan la subestación y otras ocasiones, y la interferencia introducida debido a la acción de conmutación (provoca transitorios de tensión al conmutar), tales como:
(1) La interferencia generada durante la conmutación del sistema de alimentación principal (como la conmutación del grupo de condensadores).
(2) La misma cuadrícula es interferencia cuando el interruptor más pequeño cerca del dispositivo está latiendo.
(3) Cambie al equipo de tubo de cristal con una línea resonante.
(4) Varias fallas sistemáticas, como cortocircuito y falla de arco volador entre redes de puesta a tierra de equipos o sistemas de puesta a tierra.

El estándar describe dos generadores de formas de onda diferentes: uno es la forma de onda inducida por rayos en la línea eléctrica; el otro son las formas de onda que se inducen en la línea de comunicación.

¿Cómo funciona un generador de sobretensión?
El SG61000-5 generador de sobretensión proporciona una base común para evaluar la resistencia de los cables de alimentación y los conectores internos de diferentes equipos a la interferencia transitoria de alta energía causada por la inducción de sobretensiones de rayos naturales y la conmutación de carga de gran capacidad. Cumple plenamente con IEC-61000 4 5-, EN61000-4-5 y GB / T17626.5 normas

Ambas líneas pertenecen a la línea de rack de aire, pero la impedancia de las líneas es diferente: las formas de onda generadas en la línea de alimentación son relativamente más estrechas (50uS) y la frontera debe estar empinada (1.2US); y se induce la inducción en la línea de comunicación. La salida de las olas es más ancha, pero el frente debe ser más lento. Más tarde, analizamos principalmente el circuito con las formas de onda producidas por los rayos en la línea eléctrica, y también presentamos brevemente la tecnología de protección contra rayos del circuito de comunicación.

2. El principio de funcionamiento de la simulación del circuito de generación de impulsos de sobretensiones de ondas de rayos

La imagen de arriba muestra la sobretensión generada por la inducción de una descarga eléctrica por rayo en el equipo de distribución de energía. O la corriente del rayo de la corriente del rayo pasó a través del circuito generado por pulsos anti-alto voltaje generado por la corriente del rayo a través de la resistencia de tierra pública.
La energía de un solo pulso de 4KV es 100J

En la figura, Cs es un capacitor de almacenamiento de energía (alrededor de 10 UF, que es equivalente a la capacitancia de Leiyun); Nosotros es una fuente de alimentación de alto voltaje; Rc es una resistencia de carga; Rs es la duración del pulso para formar resistencia (la curva de descarga forma resistencia); Rm es la resistencia que iguala la resistencia Ls a medida que la corriente aumenta para formar una inductancia. La prueba de resistencia a rayos y antiexplosión tiene diferentes requisitos de parámetros para diferentes productos. Los parámetros de la figura anterior se pueden cambiar ligeramente de acuerdo con los requisitos estándar del producto.

Requisitos de parámetros básicos:
(1) Tensión de salida abierta: 0.5 ~ 6kV, dividida en 5 niveles de salida, el último nivel lo determinan el usuario y el fabricante;
(2) Corriente de salida de cortocircuito: 0.25 ～ 2KA, para diferentes niveles de pruebas;
(3) Resistencia interna: 2 ohmios, resistencia adicional 10, 12, 40, 42 ohmios, para otros niveles de prueba diferentes;
(4) Polaridad de salida de ondas: positivo/negativo; cuando la salida de onda está sincronizada con la fuente de alimentación, la fase es de 0 a 360 grados;
(5) Frecuencia de repetición: Al menos una vez por minuto.

El duro nivel de la prueba de resistencia a la carrera del rayo se divide en el nivel 5:
Nivel 1: Buen entorno de protección;
nivel 2: Hay un cierto ambiente de protección;
nivel 3: entorno de acoso electromagnético ordinario, requisitos especiales de instalación de equipos, como lugares de trabajo industriales;
nivel 4: ambiente severamente acosado. Por ejemplo, líneas aéreas civiles, subestaciones de alta tensión sin precedentes.
Clase X: Lo determina el usuario y el fabricante.

El capacitor de 18uF en la figura puede ser diferente según el nivel severo, y el valor de selección puede ser diferente, pero después de cierto valor, básicamente no tiene mucho sentido.

La resistencia de 10 ohmios y los condensadores de 9uF se pueden seleccionar de manera diferente según el nivel de dureza. No tiene mucho sentido.

Los parámetros principales:
(1) Tensión de ruptura de CC. Este valor está determinado por el valor de voltaje de una tasa de baja altura (dv/dt = 100V/s).
(2) Tensión de ruptura intelectual (u ondulatoria). Representa las características dinámicas del tubo de descarga, y el valor de voltaje de la tasa creciente es el valor de voltaje de DV/DT = 1KV/uS.
(3) Corriente de descarga de impacto nombrada. La corriente de descarga nominal de forma de onda de 8/20uS (8uS, duración de pico medio de 20uS) generalmente se descarga 10 veces.
(4) Corriente de descarga estándar. A través del valor nominal válido de la corriente CA de 50 Hz, el tiempo para cada descarga es de 1 segundo y la descarga es de 10 veces.
(5) La corriente máxima de liberación de un solo impacto. Para una única corriente máxima de descarga para ondas de corriente 8/20US.
(6) Valor actual frecuente del trabajo. Para una única corriente de descarga máxima para ondas de corriente de 8/20uS. Para alimentación de CA de 50 Hz, puede soportar el valor válido de la corriente máxima de 9 semanas consecutivas.
(7) Resistencia de aislamiento. Para una única corriente de descarga máxima para ondas de corriente de 8/20uS. Para alimentación de CA de 50 Hz, puede soportar el valor válido de la corriente máxima de 9 semanas consecutivas.
(8) Capacidad. La capacitancia entre el tubo de descarga está generalmente entre 2 y 10 pF, que es el más pequeño de todos los dispositivos de absorción de interferencias transitorias.

Ejemplo de circuito de supresión de voltaje de onda ultra alta
ejemplo 1

La figura de arriba es un diagrama de principio eléctrico que puede resistir un voltaje de pulso de vertido de rayo más fuerte. En la figura: G1 y G2 son tuberías de descarga de gas, que se utilizan principalmente para suprimir el pulso de vertido de co-módulo de alto voltaje. Tiene la capacidad de reprimir; VR es una resistencia sensible a la presión, que se utiliza principalmente para suprimir el pulso de onda modular diferencial de alto voltaje. Después de la supresión de G1, G2 y VR, la amplitud y la energía de las ondas diferenciales y de modo comodo se reducen considerablemente.

El voltaje de ruptura de G1 y G2 se puede seleccionar 1000Vp ~ 3000Vp. El voltaje de VR es generalmente 1.7 veces el valor máximo del voltaje de frecuencia industrial.
Después de la ruptura de G1, G2, se generará la corriente de seguimiento. Asegúrese de agregar un fusible para evitar el cortocircuito de la corriente posterior.

ejemplo 2

Se han añadido dos resistencias sensibles al voltaje VR1, VR2 y un tubo de descarga G3. El objetivo principal es fortalecer la supresión del voltaje de la covaruancia. Debido a la corriente de fuga de la resistencia de voltaje, los productos electrónicos generales son estrictos con la corriente de fuga (menor que la corriente de fuga (menos de 0.7mAp), por lo que se agrega una tubería de descarga G3 a la imagen, lo que hace que la La corriente de fuga del circuito actual es igual a 0. El voltaje de ruptura de G3 es mucho menor que el voltaje de ruptura de G1 y G2. Después de que G3 aísla la fuga, el voltaje de ruptura de la resistencia de voltaje VR1 o VR2 se puede seleccionar como bajo en consecuencia y causar un fuerte efecto inhibidor.

La conexión de varios dispositivos de protección contra rayos.
La secuencia de instalación de los dispositivos de protección contra rayos no puede ser incorrecta. El tubo de descarga debe estar al frente, seguido de ondas para inhibir el inductor y la resistencia sensible a la presión (o tubo de descarga), y luego las puertas de semiconductores TVS o condensadores X y condensadores Y.

El SG61000-5 completamente automatico generador de sobretensión (también llamada prueba de inmunidad contra sobretensiones de rayos, generador de ondas combinado, generador de sobrecorriente / generador de sobretensión, generador combinado de sobretensión y corriente). 

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