Analyse de la protection du générateur de surtension foudre

1. Normes d'essai pour les ondes de foudre des équipements électroniques
La norme nationale des ondes de foudre des équipements électroniques est GB/T17626.5 (équivalente à la norme internationale IEC61000-4-5). La norme consiste principalement à simuler les différentes situations produites par les coups de foudre indirects :
(1) La foudre frappe les lignes médiane et externe, et une grande quantité de courant circule dans la ligne externe ou la résistance de terre, ce qui provoque la tension d'interférence.
(2) Les coups de foudre indirects (tels que les coups de lumière entre les nuages ​​ou dans les nuages) ressentent la tension et le courant sur la ligne externe.
(3) Les lignes de foudre sont proches des objets et les puissants champs électromagnétiques établis autour d'eux peuvent sentir la tension sur la ligne externe.
(4) La foudre frappe le sol voisin et le courant de terre est introduit lorsqu'il passe par le système de mise à la terre public.

En plus de simuler les coups de foudre, les normes simulent également la sous-station et d'autres occasions, ainsi que les interférences introduites en raison de l'action de commutation (provoque des transitoires de tension lors de la commutation), telles que :
(1) Les interférences générées lors de la commutation du système d'alimentation principal (comme la commutation du groupe de condensateurs).
(2) La même grille est une interférence lorsque le plus petit interrupteur près de l'appareil bat.
(3) Passez à l'équipement à tube de cristal avec une ligne résonnante.
(4) Divers défauts systématiques, tels que court-circuit et panne d'arc volant entre les réseaux de mise à la terre des équipements ou les systèmes de mise à la terre.

La norme décrit deux générateurs de formes d'onde différents : l'un est la forme d'onde induite par la foudre sur la ligne électrique ; l'autre est les formes d'onde qui sont induites sur la ligne de communication.

Comment fonctionne un générateur de surtension ?
Les SG61000-5 générateur de surtension fournit une base commune pour évaluer la résistance des cordons d'alimentation et des connecteurs internes de différents équipements aux interférences transitoires de haute énergie causées par l'induction naturelle de surtension par la foudre et la commutation de charge de grande capacité. Il répond pleinement à la IEC 61000-4-5, EN61000-4-5 ainsi que  GB / T17626.5 

Les deux lignes appartiennent à la ligne air rack, mais l'impédance des lignes est différente : les formes d'onde générées sur la ligne électrique sont relativement plus étroites (50 uS) et la frontière doit être pentue (1.2 US) ; et l'induction sur la ligne de communication est induite. L'émergence des vagues est plus large, mais l'avant-garde devrait être plus lente. Plus tard, nous analysons principalement le circuit avec les formes d'onde produites par la foudre sur la ligne électrique, et avons également brièvement introduit la technologie de protection contre la foudre du circuit de communication.

2. Le principe de fonctionnement de la simulation du circuit de génération d'impulsions de surtension d'onde de foudre

L'image ci-dessus montre la surtension générée par l'induction d'un choc électrique de foudre sur l'équipement de distribution d'énergie. Ou le courant de foudre du courant de foudre a traversé le circuit généré par impulsion anti-haute tension généré par le courant de foudre à travers la résistance de terre publique.
L'énergie d'impulsion unique de 4KV est de 100J

Dans la figure, Cs est un condensateur de stockage d'énergie (environ 10 UF, ce qui équivaut à la capacité de Leiyun) ; Us est une alimentation haute tension ; Rc est une résistance de charge ; Rs est la durée d'impulsion pour former une résistance (la courbe de décharge forme une résistance); Rm est la résistance correspondant à la résistance Ls lorsque le courant augmente pour former une inductance. Le test de résistance à la foudre et à l'anti-bang a des exigences de paramètres différentes pour différents produits. Les paramètres de la figure ci-dessus peuvent être légèrement modifiés en fonction des exigences standard du produit.

Exigences des paramètres de base :
(1) Tension de sortie ouverte : 0.5 ~ 6 kV, divisée en 5 niveaux de sortie, le dernier niveau est déterminé par l'utilisateur et le fabricant ;
(2) Courant de sortie de court-circuit : 0.25 ~ 2 KA, pour différents niveaux de tests ;
(3) Résistance interne : 2 ohms, résistance supplémentaire 10, 12, 40, 42 ohms, pour d'autres niveaux d'essais différents ;
(4)Polarité de sortie des ondes : positive/négative ; lorsque la sortie d'onde est synchronisée avec l'alimentation, la phase est de 0 à 360 degrés ;
(5) Fréquence de répétition : au moins une fois par minute.

Le niveau sévère du test de résistance à la foudre est divisé en niveau 5 :
Niveau 1 : Bon environnement de protection ;
niveau 2 : Il existe un certain environnement de protection ;
niveau 3 : environnement de harcèlement électromagnétique ordinaire, exigences d'installation spéciales pour les équipements, tels que les lieux de travail industriels ;
niveau 4 : milieu fortement harcelé. Par exemple, des lignes de rack à air civiles, des sous-stations à haute tension sans précédent.
Classe X : Elle est déterminée par l'utilisateur et le fabricant.

Le condensateur de 18 uF sur la figure peut être différent selon le niveau de dureté, et la valeur de sélection peut être différente, mais après une certaine valeur, elle n'est fondamentalement pas très significative.

La résistance de 10 ohms et les condensateurs de 9 uF peuvent être sélectionnés différemment selon le niveau de dureté. Cela n'a pas beaucoup de sens.

Les paramètres principaux:
(1) Tension de claquage CC. Cette valeur est déterminée par la valeur de tension d'un taux de faible montée (dv/dt = 100V/s).
(2) Tension de claquage intellectuelle (ou ondulatoire). Il représente les caractéristiques dynamiques du tube à décharge, et la valeur de tension du taux de montée est la valeur de tension de DV/DT = 1KV/uS.
(3) Courant de décharge d'impact nommé. Le courant de décharge nominal de la forme d'onde 8/20uS (8uS, durée de demi-crête de 20uS) est généralement déchargé 10 fois.
(4) Courant de décharge standard. Grâce à la valeur valide nominale du courant alternatif 50Hz, le temps pour chaque décharge est de 1 s et la décharge est de 10 fois.
(5) Le courant maximal de déclenchement par impact unique. Pour un seul courant de décharge maximum pour des ondes de courant 8/20US.
(6) Valeur courante fréquente du travail. Pour un seul courant de décharge maximum pour des ondes de courant 8/20uS. Pour une alimentation AC 50Hz, il peut supporter la valeur valide du courant maximum de 9 semaines consécutives.
(7) Résistance d'isolement. Pour un seul courant de décharge maximum pour des ondes de courant 8/20uS. Pour une alimentation AC 50Hz, il peut supporter la valeur valide du courant maximum de 9 semaines consécutives.
(8) Capacité. La capacité entre le tube à décharge est généralement comprise entre 2 et 10pF, ce qui est le plus petit de tous les dispositifs d'absorption des interférences transitoires.

Exemple de circuit de suppression de tension à ondes ultra-hautes
Exemple 1

La figure ci-dessus est un schéma de principe électrique qui peut résister à une tension d'impulsion de versement de foudre plus forte. Dans la figure : G1 et G2 sont des tuyaux d'évacuation de gaz, qui sont principalement utilisés pour supprimer l'impulsion de coulée co-module à haute tension. Il a la capacité de supprimer; VR est une résistance sensible à la pression, qui est principalement utilisée pour supprimer l'impulsion d'onde modulaire différentielle à haute tension. Après la suppression de G1, G2 et VR, l'amplitude et l'énergie des ondes co-mode et différentielles sont considérablement réduites.

La tension de claquage de G1 et G2 peut être sélectionnée entre 1000 Vp et 3000 Vp. La tension de VR est généralement 1.7 fois la valeur maximale de la tension de fréquence industrielle.
Après la panne de G1, G2, le courant de suivi sera généré. Assurez-vous d'ajouter un fusible pour éviter le court-circuit du courant suivant.

Exemple 2

Deux résistances sensibles à la tension VR1, VR2 et un tube à décharge G3 ont été ajoutés. L'objectif principal est de renforcer la suppression de la tension de la covaruance. En raison du courant de fuite de la résistance de tension, les produits électroniques généraux sont stricts avec le courant de fuite (inférieur à celui du courant de fuite (inférieur à 0.7 mAp), donc un tuyau de décharge G3 est ajouté à l'image, ce qui rend le courant de fuite du circuit actuel égal à 0. La tension de claquage de G3 est bien inférieure à la tension de claquage de G1 et G2. Après que le G3 isole la fuite, la tension de claquage de la résistance de tension VR1 ou VR2 peut être sélectionnée aussi basse en conséquence et provoquer un fort effet inhibiteur.

Le raccordement de divers dispositifs de protection contre la foudre
La séquence d'installation des dispositifs de protection contre la foudre ne peut pas être erronée. Le tube à décharge doit être au premier plan, suivi des ondes pour inhiber l'inductance et la résistance sensible à la pression (ou tube à décharge), puis les grilles TVS semi-conductrices ou les condensateurs X et les condensateurs Y.

Les SG61000-5 entièrement automatique générateur de surtension (également appelé test d'immunité aux surtensions, générateur d'ondes combiné, générateur de surtension / générateur de surtension, surtension et générateur de courant combinés). 

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