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浪涌電流的產(chǎn)生 危害和抑制方法

2018-03-15

說(shuō)到“電流”,相信大家并不會(huì)感到陌生。但是,什么是浪涌電流呢?它與電流之間又存在什么樣的關(guān)系?下面讓我們一起來(lái)了解一下。

浪涌電流是指在電源接通或斷開瞬間,電網(wǎng)中出現(xiàn)的短時(shí)間像“浪”一樣由高電壓引起的流入電源設(shè)備的峰值電流。當(dāng)某些大容量的電氣設(shè)備接通或斷開瞬間,由于電網(wǎng)中存在電感,將在電網(wǎng)中產(chǎn)生浪涌電壓,從而產(chǎn)生浪涌電流。?

浪涌電流的產(chǎn)生 危害和抑制方法

典型浪涌電流波形圖

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上圖是一個(gè)典型的浪涌電流(Inrush current)波形。它有兩個(gè)尖峰。第一個(gè)浪涌尖端電流峰值是輸入電壓電源(input voltage source)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的。這個(gè)峰值電流流入EMI濾波器電容和直流-直流轉(zhuǎn)換器的輸入端電容,并被充電至穩(wěn)態(tài)值(steady state value)。第二個(gè)是電流峰值是直流-直流轉(zhuǎn)換器啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的。這個(gè)峰值電流通過(guò)直流-直流電源變壓器流入到輸出端電容器和所有負(fù)載電容,充電至穩(wěn)態(tài)值。
? ? ? 由于輸出濾波電容迅速充電,所以該峰值電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)輸出電流。一般不管設(shè)備容量大小,都會(huì)存在浪涌電流,小容量的設(shè)備產(chǎn)生的浪涌電流較小,不會(huì)產(chǎn)生大的危害,因此常常被我們所忽視。但是大容量的電氣設(shè)備會(huì)產(chǎn)生一個(gè)大電流即浪涌電流,浪涌電流比系統(tǒng)正常電流要大幾倍甚至幾十倍,因而可能使AC線路的電壓降落,從而影響連在同一AC線路的所有設(shè)備的正常運(yùn)行,有時(shí)會(huì)燒斷保險(xiǎn)絲和整流二極管等元件。
? ? ??為了避免浪涌電流對(duì)我們?nèi)粘I顜?lái)的影響,為了保護(hù)電器設(shè)備的正常使用。因此電源通常會(huì)限制整流橋、保險(xiǎn)絲、AC開關(guān)、EMI濾波器件所能承受的浪涌水平,使反復(fù)開關(guān)環(huán)路,AC輸入電壓不應(yīng)損壞電源或者導(dǎo)致保險(xiǎn)絲燒斷。
? ? ? ?如何測(cè)量浪涌電流呢?目前其實(shí)有一些比較成熟的測(cè)試方法。比如:使用R&S示波器搭配電流探頭可以測(cè)量到浪涌電流。另外,可以使用Chroma的交流電源自身的測(cè)量功能來(lái)做浪涌電流的測(cè)試。另外,功率計(jì)或者功率分析儀通常都具有浪涌電流的測(cè)試功能。? ? ? ??

前面我們圍繞“什么是浪涌電流?浪涌電流是如何產(chǎn)生的?如何測(cè)量浪涌電流?”這幾個(gè)問(wèn)題展開了討論。經(jīng)過(guò)上一章節(jié)的學(xué)習(xí),我們都知道了浪涌電流是在電源接通瞬間的時(shí)候,由于輸入濾波的電容快速的充電而產(chǎn)生的。該浪涌電流要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)輸入電流,那么浪涌電流也勢(shì)必會(huì)對(duì)我們產(chǎn)生一定的危害。浪涌電流到底有哪些危害呢?我們又該如何去抑制浪涌電流?下面就讓我們一起來(lái)了解一下。

浪涌電流的危害主要有:電源輸入熔斷器熔斷、機(jī)械開關(guān)或斷路器粘連失效、插入插座時(shí)產(chǎn)生打火現(xiàn)象、電源前端接入的整流橋容易被擊穿損壞、電網(wǎng)波形瞬間下跌等。這些現(xiàn)象會(huì)給電源廠商和用戶帶來(lái)很多麻煩,尤其是在需要可靠性和安全性較高的場(chǎng)合,為了避免這類現(xiàn)象的發(fā)生,必須采取一些方法來(lái)抑制浪涌電流。
抑制浪涌電流的方法:
1、 串聯(lián)溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)。利用溫度系數(shù)上電時(shí)限制浪涌電流,啟動(dòng)后,NTC流過(guò)電流發(fā)熱,使其電阻值降低。這種方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單,但是由于受自身發(fā)熱及熱啟動(dòng)特性差的限制,這種方法一般只適用于500W以下并且對(duì)電源的使用要求不高的場(chǎng)合。

浪涌電流的產(chǎn)生 危害和抑制方法

利用NTC抑制上電浪涌電流


2、 電磁繼電器式,電源上電經(jīng)一定延時(shí)后電磁繼電器的觸點(diǎn)將限流電阻短路,其缺點(diǎn)是體積大,吸和時(shí)產(chǎn)生噪音大、繼電器觸點(diǎn)壽命短、耐沖擊振動(dòng)性差。
3、 固態(tài)繼電器式,用可控硅代替機(jī)械觸點(diǎn),其缺點(diǎn)是外圍電路較繁瑣,雙向可控漏電流大,因此也不能有效控制浪涌電流。

浪涌電流的產(chǎn)生 危害和抑制方法

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?機(jī)械觸點(diǎn)短接? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 電子觸點(diǎn)短接

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浪涌電流的保護(hù)技術(shù):

1、 瞬變二極管(選擇合適的保護(hù)電壓,單向或雙向,吸收電流),其特點(diǎn)是反應(yīng)速度快,吸收電流大。通??缃佑诰€間或線和大地。
2、 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲,串接于線路中在瞬變二極管前,當(dāng)瞬變二極管吸收電流后通過(guò)自恢復(fù)保險(xiǎn)絲的電流增大切斷通路,特點(diǎn)是反應(yīng)較慢,但可阻止電流繼續(xù)增大應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)選擇合適的電壓和電流參數(shù)
3、 空氣放電管,用于雷電等高壓擊穿空氣放電,放在最前面,接在保護(hù)線和大地間或線間。
4、 壓敏電阻,過(guò)壓保護(hù)線和底線,實(shí)際的應(yīng)用就等于自己做了一個(gè)浪涌保護(hù)器,以此達(dá)到抑制浪涌電流的目的。

用電阻抑制浪涌電流

? ? ? 通過(guò)以上學(xué)習(xí),我們知道浪涌電流的產(chǎn)生會(huì)對(duì)我們?cè)斐筛鞣N或大或小的危害。為保證我們?cè)谑褂秒娖鬟^(guò)程中的安全,我們應(yīng)該學(xué)習(xí)掌握浪涌電流的抑制方法,盡量把這種危害降到最低。