在電子電路設計上,我們經常可以聽到 "突波" 這個名詞,但是 "突波" 的真正定義究竟為何?所謂 "突波" ,顧名思義,就是 "突如其來的電波" ,它和 "電流脈衝" 、 "電壓脈衝" 所表達的是相同的現象。
從示波器上來看,在穩定的電流或電壓波形中,如果看到特別突出的異樣波形或雜訊,而且比正常的波幅要大上好幾倍甚至數十、數百倍的波形,此時的電流、電壓也是一樣數十、數百倍;我們便可以將它判定為突波。

首先需了解突波的來源

突波產生的方式很多,電路開閉所造成的開閉突波或自然界的雷電;但以雷暴發生時所帶來之突波造成的損害最為嚴重。

開閉突波是電路導通的瞬間所產生的突波,當突波產生的時候,如果在電路設計中並沒有所謂的 "突
波保護" ,那麼電路便容易因開閉突波而產生誤動作,嚴重一點的狀況可能會導致電路因過
載而損壞,或因長時間接受突波的干擾而使電子零件的壽命減短,因此在電路設計上,我們
必須儘量避免突波的產生,如果不能避免,則必須加入吸收突波的機制。

容易產生突波的電子零件,以控制電路開閉的相關零件為主,其中包含繼電器(Relay)、
開關(switch)、螺管線圈(solenoid)、保險絲(Fuse)、...而IC 中含有閘流體(thyristor)
的開閉控制元件,或是用電晶體所作的交換式穩壓器等等;只要有關於開閉控制的多數元件
都是突波的產生源。

雷電脈衝可能由直接雷擊或近處雷擊之電磁感應和電容合方式進入電力線,感應到電力線之雷擊放電電流視地區而定,平均而言大約在30-35KA,亦可能高達100KA,其中除了高電流和能量,主要的問題是非常高的電流上升率(di/dt)會導致過高的電壓位準被感應到導線上,雷擊放電電流之上升率可高達10KA/微秒及高達 12KV/微秒之高電壓上升率已被記錄過。

一般而言,遭突波襲擊的機率往往是遭直接雷擊的數十倍以上,甚至高達數百倍,因為避雷針之保護半徑大約為數十公尺或上百公尺但突波可能從一公里至數公里以外引進,造成所處建物內之電力、通信、電腦等精密電子設備毀損。

當建築物處於山區、郊外和都會區,其所承受之雷擊突波電流大小和機率均不同,故對並聯型突波消除器之耐雷突波等級應慎重選擇,才能達到經濟又安全之效果。

突波消除器在不同之電力系統其保護模態(架構)及使用數量
亦隨之不同;突波消除器之規格及選用時應考慮到之項目不外乎耐雷突波,例如25KA、50KA或100KA等,在比較此項目時必須註明其突波電流波形像8/20μS或10/350μS,因為對不同的電流波形其耐雷突波是不同的。

目前在市場上銷售之並聯型突波消除器(TVSS)很多,但大部份是以黑箱作業,只告訴客戶其耐雷突波有多少KA,乍聽之下會認為其KA值很大,但實際上該避雷器是何種突波電流波形像、其每一相能耐雷為多少KA、其實際保護模態(例如L-L,L-N,L-G,N-G)是如何均未交代清楚,這些條件與突波消除器(TVSS)
之選用及成本是息息相關的,若選用不當,其避雷效果是無法顯現的。

選用時機 建議依IEC61312 及ANSI/IEEE C62.41 規定;簡單來說 越靠近山區突波容量要用大一點材質要好一點,反之越近市區突波容量可以小一點但是材質要選敏感一點。

因為避雷器之材質不同:目前坊間避雷器材質可分為三種,即火花間隙(SPARK GAP),金屬氧化變阻器(MOV)和矽崩潰二極體(Zener Diode),其耐雷突波、殘餘電壓、能量排除能力等上述規格均不同,其價格當然也不同,故選用前必須針對前述各項規格全盤考慮,不能不慎重。

 

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