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电子设备防雷击新观点

  本文是一篇电子论文,主要对当前电子设备防雷击有关问题的看法和管理新技术应用等等。文章选自:《电子技术》,《电子技术》坚持为社会主义服务的方向,坚持以马克思列宁主义、毛泽东思想和邓小平理论为指导,贯彻“百花齐放、百家争鸣”和“古为今用、洋为中用”的方针,坚持实事求是、理论与实际相结合的严谨学风,传播先进的科学文化知识,弘扬民族优秀科学文化,促进国际科学文化交流,探索防灾科技教育、教学及管理诸方面的规律,活跃教学与科研的学术风气,为教学与科研服务。

电子技术杂志投稿论文

  摘要:有关雷电冲击波的描述是用波形参数说明,它有峰值波前时间和下降半峰值时间。如图2所示。观测的数据和波形均具有统计特.硅,服从某种分布规律,从而统计出雷电流幅值,波头、波尾、陡度、能量等概率分布。多年来,国内外在对线路结构上或进人电子设备的雷电冲击波形进行了很多观测工作,获得了大量的观测资料。

  关键词:雷击,雷击措施,电子技术,电子论文

  l 雷击电子设备的途径及损坏机理

  雷击过电压损坏设备可分为两种情况,一种是受雷电直击,另一种受感应雷影响所致。据统计电子设备受雷电直击而损坏的机率很小,而绝大多数损坏为感应雷造成,雷电行波通过传输信息的电路线传至电子设备使其某些电子元件受损。

  还有一种情况值得重视的是电子设备附近的大地或其他设备的接地体,因受直击雷引起的电位升高,会使电子设备造成反击,使之对地绝缘击穿。根据传统经验电子设备的地线与电源设备的地线分开设置是减少这种雷电侵入途径的有效措施之一。所以凡联结有输人或输出线路的电子设备应考虑以上三条侵入途径。不论那种途径侵入的雷击过电压加在电子设备上冲击引起两种过电压,一种是:使平衡电路某点出现超过允许的对地过电压,称为纵向过电压,地电位上升引起的反击也属于从地系统侵入的纵向过电压;另一种是平衡电路线间或不平衡电路线对地出现的过电压称为横向过电压。使用对称传输线的设备,横向过电压是因线路两线间存在不同的纵向过电压;或因纵向防护元件放电性能的分散性(如动作时间有快慢的差别)是造成横向过电压的原因,如果在平衡线路上的两个纵向防护元件,其中一路故障或失效这就造成了横向过电压的极限情况。对不平衡电路如对连接同轴电缆的电子设备其纵向过电压即横向过电压。雷电冲击过电压可导致绝缘击穿,也可产生过电流。进行纵向雷击试验的目的,在于检验设备在纵向过电压下元器件对地的绝缘。横向雷击试验则是检验两线间出现冲击过电压时设备耐受冲击的能力。

  在电子设备中,易受雷击过电压损坏的元部件,大多数是靠近设备的入口端,如纵向过电压会击穿线路和设备间起匹配作用的变压器匝间、层间、或线对地绝缘等。横向过电压可随信息同时传至设备内部,损坏设备内的阻容元件及固体元件。设备中元器件受损的程度,取决于元器件绝缘水平,即耐受冲击的强度,对具有白复能力的绝缘,击穿只是暂时的,一旦过压消失,即可恢复。有些非自复性的绝缘介质,冲击时只有小电流流过,一次冲击不会立即中断设备,但经过多次冲击,随着多次冲击的累积可能会使元件逐渐受损最终导致毁坏,这就是为什么在试验时要试验冲击次数,极性和间隔的原因所在。

  电子元件受雷击损坏的情况,概括起来不外下列三种:(1)受过电压损坏的,如电容器、变压器及电子元件的反向耐压。(2)受过电压冲击能量损坏的,如二极管PN结正向损坏,冲击危险程度在于流过元器件的过电流大小和持续时间,即能量大小。(3)易受冲击功率损坏的,对元件的危害决定于冲击电压峰值和由此而产生的过电流。

  2 雷电波形

  一些国家通过现场观测发表了很多测试结果。因观测的地理环境和条件的不同。即使在同样条件下,观测得到的数据也不尽相同。早先,有些国家观测得到的几百个波形中,对主放电波形的叙述,当不区另别第一次放电或随后各次闪电时,一般认为雷电流在1—4微秒上升到幅值,然后在40一50微秒内下降到幅值的一半。这就是所谓传统的雷电流波形。正极性闪电的电流波形一般较负极性闪电的波形平坦一些,持续时间较长,上升到幅值的时间约数十微秒,下降到半值时间约为数百微秒。

  一般习惯于用两个指数曲线之差的形式来表示雷电流波形,并且认为这种表示方式和大多数实际测得的波形比较相似。但是经过近年的观测得到大多数的第一次主放电电流波形在其上升到幅值之前时比较缓慢,然后再转入陡的部分,其波头接近于用余弦来表示的波形。用余弦曲线表示时,因为雷电流最大陡度出现在Im/2处,以此进行雷击的电位计算时可以得到较高的结果而偏于可靠。但是,余弦曲线计算较为繁琐,因而往往简化为直线,也就是用斜角波来表示,通过最大陡度和平均陡度的转化,可以使采用斜角波的计算结果和采用余弦波的计算结果基本一致。

  对于雷电流波形的各个量的标志方法各国也不是统一的。典型的雷电流波形是以IEC规定的如图4所示,在幅值Im 以前叫波头部分,幅值Im以后叫波尾部分。早先规定由O点到幅值的时间叫波头长度,由0点到波尾半幅值的时间叫全部波长。但是在实际测量中发现,0点及幅值这两点的时间很难精确测定的。为了避免测量中出现的含混,IEC建议测量脉冲电流的实测值按下列方法定义:实效波头时间T1:脉冲电流的实效波头时间,是指脉冲电流在10%幅值及90~/6幅值两个瞬间之间的间隔时间再乘以1.25倍(两个瞬间点A和B见图4(a)。实效半幅值时间T2:脉冲电流的实效半幅值时间T2,是指实效原点O-与波形下降到半幅值的瞬间之间的间隔时间。

  测量脉冲电压的方法与脉冲电流相似,所不同的只是选择参考点A的方法不一样。脉冲电压的实效波头时间T1是指从脉冲电压在30~/6幅值及90~/6幅值两瞬间之间的间隔时间乘以1.67倍。实效原点O。是指A点之前0.3T1的一点,如图4b。一般以分式符号表示波头时间及半值时间(又称波尾),例如1.5/40便是指波头时间为1.5微秒,半值时间为40微秒的波形。通常将雷电流由零增长到幅值这一部分称为波头,只有几个微秒;电流值下降的部分称为波尾,长达数十微秒到几百微秒。

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