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首頁 >> 技術應用 >>電源質量問題的危害及解決方案
電源質量問題的危害及解決方案
發布日期:2011-9-5   |   閱讀:3279

  在現代電子設備中有許多繼電器用于電源開關。但在開關過程中,常伴隨著幾個到幾十個毫秒的觸點回跳和抖動過程,單次抖跳的時間可達幾十微秒到幾毫秒,因此會引起被控電路的多次誤動作。同時存在不同程度的機械碰撞噪聲,由于觸點電弧火花,會引發嚴重的EMI和RFI,關斷時的線圈反電勢高達幾百到幾千伏,嚴重時會危及驅動電路,由于超過規定的尖峰電壓、浪涌電流會使觸點擊穿、燒損或粘結,從而誤導通或喪失功能。如何解決這些問題已成為現代電子設備的一個不可忽視的問題。一般在電流較大時采取如下兩種方法:

  1) 繼電器與負載之間串接熱敏電阻。但正常工作時始終有一電阻存在。同時關斷時仍有問題。

  2)在繼電器與負載之間串接電阻,電阻兩端并接一個繼電器。但控制關系復雜,而且增加一個繼電器及其控制電路。

一、電源質量問題       

1. 電壓的變化范圍過大,電網供電不足,供電部門采取降壓供電,或地處偏遠地帶,損耗過多,導致電壓偏低;電網用電太少,導致電壓偏高。電壓太低,負載不能正常工作;電壓太高,負載使用壽命縮短,或將負載燒毀。

2. 波形失真(或稱諧波)產生的原因是整流器、UPS電源、電子調速裝備、熒光燈系統、計算機、微波爐、節能燈、調光器等電力電子設備和電器設備中開關電源的使用。諧波對公用電網的危害主要包括:

1)使公用電網中的元件產生附加的諧波損耗,降低了發電、輸變電設備的效率,大量的3次諧波流過中性線時,會引起線路過熱甚至發生火災;

2)影響各種電氣設備的正常工作,除了引起附加損耗外,還可使電機產生機械振動、噪聲和過電壓,使變壓器局部嚴重過熱,使電容器、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短,以致損壞;

3)會引起公用電網中局部并聯諧振和串聯諧振,從而使諧波放大,使前述的危害大大增加,甚至引起嚴重事故;

4)會導致繼電保護和自動裝置誤動作,并使電氣測量儀表計量不準確;

5)會對鄰近的通信系統產生干擾,輕者產生噪聲,降低通信質量,重者導致信息丟失,使通信系統無法正常工作。

3. 突波(或稱電涌、浪涌)指在瞬間內(數毫秒間)輸出電壓有效值高于額定值110%,持續時間達一個或數個周期,是破壞精密電子設備的主要元兇。除受到雷擊產生外,另外主要是由于電網上連接的大型電氣設備關機開機時,電網因突然卸載而產生的高壓。

1) 電涌對敏感電子電器設備的影響有以下類型。

破壞:電壓擊穿半導體器件;破壞元器件金屬化表層;破壞印刷電路板印刷線路或接觸點;破壞三端雙可控硅元件/晶閘管……。

干擾:鎖死、晶閘管或三端雙向可控硅元件失控;數據文件部分破壞數據處理程序;出錯:接收、傳輸數據的錯誤和失??;原因不明的故障……。

過早老化:零部件提前老化、電器壽命大大縮短;輸出音質、畫面質量下降。

2) 電涌會毀壞哪些電氣設備含有微處理器的電氣設備極易受到電涌的毀壞,這包括計算機及輔助設備、程序控制器、PLC、傳真機、電話機、留言機等;程控交換機、廣播電視發送機、影視設備、微波中繼設備;家電行業的產品包括電視機、音響、微波爐、錄象機、洗衣機、烘干機、電冰箱等。調查數據表明:在保修期出現問題的電氣設備中,有63%是由于電涌造成的

4. 尖波(或高壓尖脈沖)指峰值達6000V,持續時間從10-4-10ms的電壓。這主要由于雷擊、電弧入電、靜態放電或大型電氣設備的開關操作而產生。

它的危害主要是:尖峰脈沖幅度很大時,會破壞工控機開關電源輸入濾波器、整流器甚至主振管。再加之其頻譜很寬,也會竄入計算機造成干擾。

5.瞬態過電壓和暫態過電壓指峰值電壓高達20000V,但持續時間10-6s-10-4s的脈沖電壓。其產生的主要原因及可能造成的破壞類似于高壓尖脈沖,主要由雷電所致。

它的主要危害是:以大規模集成電路為核心組件的測量、監控、保護、通信、計算機網絡等先進電子設備、以大型CMOS集成元件組成的等電子設備普遍存在著對暫態過電壓、過電流耐受能力較弱的缺點,暫態過電壓不僅會造成電子設備產生誤操作,或者造成電子設備受到干擾,數據丟失,或暫時癱瘓;嚴重時可引起元器件擊穿及電路板燒毀,使整個系統陷于癱瘓。

6. 電壓下陷/下降指市電電壓有效值界于額定值的80-85%之間的低壓狀態,并且持續時間達一個到數個周期,甚至更長。其產生的原因包括大型設備啟動和應用、大型電動機啟動、或大型電力變壓器接入、主電力線切換、線路過載等。

它的危害主要是:對計算機的影響輕則使keyboard等接口設備暫停作業,重則使數據流失、檔案毀壞。電壓的下陷同時也會使計算機內的組件毀壞,以致于壽命減短。電壓下陷是最常見的電力問題,它占了電力問題的87%。

7. 三相電壓不平衡指各相之間相電壓不相等或線電壓不相等。是由于各相負載不平衡造成的,即與用戶負荷特性有關,同時也與電力系統的規劃、負荷分配也有關。有關標準規定:電力系統公共連接點正常運行方式下不平衡度允許值為2%,短時間不得超過4%。對變壓器的危害:三相負載不平衡時,使變壓器處于不對稱運行狀態,造成變壓器的損耗增大(包括空載損耗和負載損耗)。根據變壓器運行規程規定,在運行中的變壓器中性線電流不得超過變壓器低壓側額定電流的25%。此外,三相負載不平衡運行會造成變壓器零序電流過大,局部金屬件升溫增高,甚至會導致變壓器燒毀。對用電設備的影響:三相電壓不平衡的發生將導致達到數倍電流不平衡的發生,誘導電動機中逆扭矩增加,從而使電動機的溫度上升,效率下降,能耗增加,發生震動,輸出虧耗;導致用電設備使用壽命縮短,加速設備部件更換頻率,增加設備維護的成本;使中性線中流入過大的不平衡電流,導致中性線增粗。對線損的影響:加大線損損耗,其中負荷方式不同影響也不同。以三相四線制結線方式為例,當一相負荷重,兩相負荷輕的情況下線損增量較??;當一相負荷重,一相負荷輕,而第三相的負荷為平均負荷的情況下線損增量較大;當一相負荷輕,兩相負荷重的情況下線損增量最大 。當三相負荷不平衡時,無論何種負荷分配情況,電流不平衡度越大,線損增量也越大。

8. 雜訊干擾(或稱噪聲)指射頻干擾(RFI)和電磁干擾(EFI)及其它各種高頻干擾,源于電磁波或高頻波感應。電機運行、斷電器動作、馬達控制器工作、廣播發射、微波輻射及電氣風暴都會造成噪聲。它的危害主要是:讓電腦CPU產生誤判動作,嚴重者可能燒壞CPU和其他電腦配件,可造成無線電傳輸中斷;感應傳導到四周環境,導致其他電子設備. 無法正常工作;可使民航系統工作失效,通信不暢,計算機運行錯誤,自動設備誤動作。

奧其斯設計的交流參數穩壓電源由于有以下特性能解決以上電源問題。

1. 穩壓范圍寬,輸出精度高:輸入電壓實際工作范圍單相可達120V∽300V,三相可達210V∽515V可有效解決電壓變化過大問題。

2. 10-40ms的總恢復時間,有效解決電壓下陷/下降問題。

3. 輸入輸出隔離設計及獨特的選頻參數激勵振蕩功能可實現輸入,輸出雙向抗干擾,有效解決雜訊干擾、諧波、突波、尖波、瞬態過電壓等感應雷擊電源質量問題。

4. 獨特的磁路設計所取得的三相磁通平衡互補功能,使它在輸入電壓和負載阻抗參差波動或嚴重不平衡時仍能輸出穩定、平衡的三相相、線電壓。有效解決解決三相相、線電壓不平衡問題。

5. 磁飽和路磁路設計,具有輸出負載短路自動保護功能,幾乎零反應時間將電壓降為零,有效保護負載及自身設備不至損壞。

6. 電路設計無電子元器件,無機械調整裝置、結構簡單、運行可靠、故障率低、可視為半永久性設備,將免除后顧之憂。

澳其斯參數穩壓電源由隔離變壓器,防雷抗干擾濾波器,寬范圍平衡快速穩壓器組成??勺詣?、快速、無級地穩定電壓,消除各種電力污染,輸出優質電能,有效保證電氣設備的可靠運行,從而其使用壽命也將成倍增加。

正常工作狀態時,輸入電能通過穩壓器相互隔離的初、次級電磁耦合與付邊電感參數的2被頻率的變化來實現能量傳輸。LC儲能元件吸收系統能量產生激勵振蕩。使局部磁路進入非線性工作狀態。同時利用其等效參數振蕩狹窄的矩形特性。振蕩回路中的強制濾波器以及較大的時間常數來獲得良好的選頻抗干擾凈化性能。當因輸入電壓或負載變化時,同步跟蹤變化的補償電磁路即時產生逆向跟蹤補償量,實現快速、無極、無過渡地加到輸出端,從而快速維持輸出電壓地穩定。 

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