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电气设备设计用于处理特定电压。不幸的是,如果设备承受的电压高于其设计容量,则可能会发生损坏。一般来说,这些电压越大,承受时间越长,损坏可能就越大。
突然的严重电压浪涌(如雷击引起的电压浪涌)几乎会立即导致电子设备完全失效,需要昂贵的维修或更换工作。然而,即使是很小的电压浪涌也能够在很长一段时间内造成损坏。
电压过高可能导致损坏的一个常见示例涉及电线的快速加热和随后的冷却。随着时间的推移,这种反复的过热会导致“电子生锈”并最终导致设备故障。
同样重要的是要注意,轻微的电压浪涌经常会被忽视;如果这些不会立即导致故障,则所有者可能不知道他们的计算机或其他电子设备正在持续降级。因此,电涌可以被视为电子设备的“无声杀手”之一。
电压浪涌造成的损坏在家中可能已经足够严重;然而,当影响范围更广时,它们可能会造成更大的灾难性影响,影响昂贵的机器,甚至影响电网的整个部分。不出所料,对于这样一个灾难性的过程,使用某种形式的电涌保护是明智的,以减轻电涌可能造成的风险。
电压浪涌与电压尖峰
就提供给系统的电压的短期增加而言,我们可以考虑“电压浪涌”和“电压尖峰”。虽然这些乍一听像是相同的现象,但实际上由于它们的寿命长,它们被认为相当不同。
持续 3 纳秒或更长时间的电压突然上升通常被归类为“电压浪涌”,而尖峰通常是指持续时间较短的功率增加。
因此,虽然这两种现象都可能对系统造成破坏并造成相当大的损害,但一般来说,电压浪涌被认为更具破坏性。这是因为电路必须处理过大功率的时间较长。
电压浪涌的成因
工程师通常认识到电压浪涌的两个原因。这些被归类为“内部”来源,因为它们来自系统本身内部的变化或来自当前受浪涌影响的系统外部的“外部”原因。
内部电源 – 电压浪涌
许多电气系统通过打开和关闭电源或增加和减少功率流来运行。将恒温器或调光开关视为旨在增加/减少电力负载的电路示例。或者,想想你电脑中的风扇或冰箱上的压缩机反复打开和关闭,从而影响你家中的可用电力。
然而,这远非电涌的唯一内部来源。电涌的第二个来源涉及“磁耦合”。当电流流过电路时,会产生磁场。在某些情况下,该磁场会影响附近的电线,在电线中感应出电压,从而导致意外的电涌。
最后,静电会随着时间的推移在系统内积聚,当放电时,会导致明显的短期电压浪涌。
外部源 – 电压浪涌
电压浪涌的不同外部来源可能因地区而异。在发展中国家,电涌的常见来源是国家电网中电力使用方式的差异。例如,在晚上,当全国人民回家并打开电视时,空调等会耗尽电网的电力。当这些设备被集体关闭以备床位电涌时,可能会导致电涌。
在世界其他地方,电压浪涌最常见的外部原因可以说是雷电。虽然雷电实际上可能会击中电路本身,从而导致电涌,但电压电涌的更常见原因是雷电击中附近的电路。在这种情况下,架空电力电缆可能会发现自己处于雷击的接收端,从而导致周围物业的电气活动出现短期峰值。
电压浪涌保护器
很少有工程师或电工没有见过电压浪涌可能造成的毁灭性影响。因此,保护系统免受电压浪涌影响是最重要的,这并不奇怪。在极有可能发生电压浪涌的情况下,或者不受控制的电压浪涌的影响可能导致广泛或代价高昂的损害的情况下,尤其如此。
为此,现在有一系列电压浪涌保护器可供选择。从本质上讲,这些设备被设计为系统的“守门人”,有助于监控进入系统的电荷。在出现浪涌或尖峰的情况下,将从系统中去除多余的电压,例如通过接地的引线。
显然,在选择浪涌抑制器时,应考虑许多因素。一方面,电涌保护器的制造是为了处理围绕预期平均值的一系列电压。此范围越宽,为系统提供的保护就越多。因此,强烈建议选择功能范围广泛的保护器件。
第二个考虑因素是操作速度;电压浪涌保护器可以多快地消除不需要的多电流,因此系统将经历次优负载多长时间?您的保护器响应速度越快,将发生烧毁等损坏的风险降至最低。