(импульсное)

 

импульсное перенапряжение
В настоящее время в различных литературных источниках для описания процесса резкого повышения напряжения используются следующие термины:

• перенапряжение,
• временное перенапряжение,
• импульс напряжения,
• импульсная электромагнитная помеха,
• микросекундная импульсная помеха.

Мы в своей работе будем использовать термин « импульсное перенапряжение», понимая под ним резкое изменение напряжения с последующим восстановлением
амплитуды напряжения до первоначального или близкого к нему уровня за промежуток времени до нескольких миллисекунд вызываемое коммутационными процессами в электрической сети или молниевыми разрядами.
В соответствии с классификацией электромагнитных помех [ ГОСТ Р 51317.2.5-2000] указанные помехи относятся к кондуктивным высокочастотным переходным электромагнитным апериодическим помехам.
[Техническая коллекция Schneider Electric. Выпуск № 24. Рекомендации по защите низковольтного электрооборудования от импульсных перенапряжений]

EN

surge
spike
Sharp high voltage increase (lasting up to 1mSec).
[ http://www.upsonnet.com/UPS-Glossary/]

Параллельные тексты EN-RU

The Line-R not only adjusts voltages to safe levels, but also provides surge protection against electrical surges and spikes - even lightning.
[APC]

Автоматический регулятор напряжения Line-R поддерживает напряжение в заданных пределах и защищает цепь от импульсных перенапряжений, в том числе вызванных грозовыми разрядами.
[Перевод Интент]

Surges are caused by nearby lightning activity and motor load switching
created by air conditioners, elevators, refrigerators, and so on.
[APC]

---

ВОПРОС: ЧТО ЯВЛЯЕТСЯ ИСТОЧНИКОМ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ И ПОМЕХ?

Основных источников импульсов перенапряжений - всего два.
1. Переходные процессы в электрической цепи, возникающие вследствии коммутации электроустановок и мощных нагрузок.
2. Атмосферный явления - разряды молнии во время грозы

ВОПРОС: КАК ОПАСНОЕ ИМПУЛЬСНОЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЕ МОЖЕТ ПОПАСТЬ В МОЮ СЕТЬ И НАРУШИТЬ РАБОТУ ОБОРУДОВАНИЯ?

Импульс перенапряжения может пройти непосредственно по электрическим проводам или шине заземления - это кондуктивный путь проникновения.
Электромагнитное поле, возникающее в результате импульса тока, индуцирует наведенное напряжение на всех металлических конструкциях, включая электрические линии - это индуктивный путь попадания опасных импульсов перенапряжения на защищаемый объект.

ВОПРОС: ПОЧЕМУ ПРОБЛЕМА ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ОСТРО ВСТАЛА ИМЕННО В ПОСЛЕДНЕЕ ВРЕМЯ?

Эта проблема приобрела актуальность в связи с интенсивным внедрением чувствительной электроники во все сферы жизни. Учитывая возросшее количество информационных линий (связь, телевидение, интернет, ЛВС и т.д.) как в промышленности, так и в быту, становится понятно, почему защита от импульсных перенапряжений и приобрела сейчас такую актуальность.

[ http://www.artterm-m.ru/index.php/zashitaseteji1/faquzip]

---

 

Защита от импульсного перенапряжения. Ограничитель перенапряжения - его виды и возможности

Перенапряжением называется любое превышение напряжения относительно максимально допустимого для данной сети. К этому виду сетевых помех относятся как перенапряжения связанные с перекосом фаз достаточно большой длительности, так и перенапряжения вызванные грозовыми разрядами с длительностью от десятков до сотен микросекунд. Методы и средства борьбы зависят от длительности и амплитуды перенапряжений. В этом отношении импульсные перенапряжения можно выделить в отдельную группу.

Под импульсным перенапряжением понимается кратковременное, чрезвычайно высокое напряжение между фазами или фазой и землей с длительностью, как правило, до 1 мс.

Грозовые разряды - мощные импульсные перенапряжения возникающие в результате прямого попадания молнии в сеть электропитания, громоотвод или импульс от разряда молнии на расстоянии до 1,5 км приводящий к выходу из строя электрооборудования или сбою в работе аппаратуры. Прямое попадание характеризуется мгновенными импульсными токами до 100 кА с длительностью разряда до 1 мС.

При наличии системы громоотвода импульс разряда распределяется между громоотводом, сетью питания, линиями связи и бытовыми коммуникациями. Характер распределения во многом зависит от конструкции здания, прокладки линий и коммуникаций.

Переключения в энергосети вызывают серию импульсных перенапряжений различной мощности, сопровождающуюся радиочастотными помехами широкого спектра. Природа возникновения помех приведена на примере ниже.

Например при отключении разделительного трансформатора мощностью 1кВА 220\220 В от сети вся запасенная трансформатором энергия "выбрасывается" в нагрузку в виде высоковольтного импульса напряжением до 2 кВ.

Мощности трансформаторов в энергосети значительно больше, мощнее и выбросы. Кроме того переключения сопровождаются возникновением дуги, являющейся источником радиочастотных помех.

Электростатический заряд, накапливающийся при работе технологического оборудования интересен тем, что хоть и имеет небольшую энергию, но разряжается в непредсказуемом месте.

Форма и амплитуда импульсного перенапряжения зависят не только от источника помехи, но и от параметров самой сети. Не существует два одинаковых случая импульсного перенапряжения, но для производства и испытания устройств защиты введена стандартизация ряда характеристик тока, напряжения и формы перенапряжения для различных случаев применения.

Так для имитации тока разряда молнии применяется импульс тока 10/350 мкс, а для имитации косвенного воздействия молнии и различных коммутационных перенапряжений импульс тока с временными характеристиками 8/20 мкс.

Таким образом, если сравнить два устройства с максимальным импульсным током разряда 20 кА при 10/ 350 мкс и 20 кА при импульсе 8/20 мкс у второго, то реальная "мощность" первого примерно в 20 раз больше.
 

Существует четыре основных типа устройств защиты от импульсного перенапряжения:

1. Разрядник
Представляет собой ограничитель перенапряжения из двух токопроводящих пластин с калиброванным зазором. При существенном повышении напряжения между пластинами возникает дуговой разряд, обеспечивающий сброс высоковольтного импульса на землю. По исполнению разрядники делятся на воздушные, воздушные многоэлектродные и газовые. В газовом разряднике дуговая камера заполнена инертным газом низкого давления. Благодаря этому их параметры мало зависят от внешних условий (влажность, температура, запыленность и т.д.) кроме этого газовые разрядники имеют экстремально высокое сопротивление (около 10 ГОм), что позволяет их применять для защиты от перенапряжения высокочастотных устройств до нескольких ГГц.

При установке воздушных разрядников следует учитывать выброс горячего ионизированного газа из дуговой камеры, что особенно важно при установке в пластиковые щитовые конструкции. В общем эти правила сводятся к схеме установки представленной ниже.

Типовое напряжение срабатывания в для разрядников составляет 1,5 - 4 кВ (для сети 220/380 В 50 Гц). Время срабатывания порядка 100 нс. Максимальный ток при разряде для различных исполнений от 45 до 60 кА при длительности импульса 10/350 мкс. Устройства выполняются как в виде отдельных элементов для установки в щиты, так и в виде модуля для установки на DIN - рейку. Отдельную группу составляют разрядники в виде элементов для установки на платы с токами разряда от 1 до 20 кА (8/20 мкс).

2. Варистор
Керамический элемент, у которого резко падает сопротивление при превышении определенного напряжения. Напряжение срабатывания 470 - 560 В (для сети 220/380 В 50 Гц).

Время срабатывания менее 25 нс. Максимальный импульсный ток от 2 до 40 кА при длительности импульса 8/20 мкс.

Устройства выполняются как в виде отдельных элементов для установки в радиоаппаратуру, так и в виде DIN - модуля для установки в силовые щиты.

3. Разделительный трансформатор
Эффективный ограничитель перенапряжения - силовой 50 герцовый трансформатор с раздельными обмотками и равными входным и выходным напряжениями. Трансформатор просто не способен передать столь короткий высоковольтный импульс во вторичную обмотку и благодаря этому свойству является в некоторой степени идеальной защитой от импульсного перенапряжения.

Однако при прямом попадании молнии в электросеть может нарушиться целостность изоляции первичной обмотки и трансформатор выходит из строя.

4. Защитный диод
Защита от перенапряжения для аппаратуры связи. Обладает высокой скоростью срабатывания (менее 1 нс) и разрядным током 1 кА при токовом импульсе 8/20 мкс.

Все четыре выше описанные ограничителя перенапряжения имеют свои достоинства и недостатки. Если сравнить разрядник и варистор с одинаковым максимальным импульсным током и обратить внимание на длительность тестового импульса, то становится ясно, что разрядник способен поглотить энергию на два порядка больше, чем варистор. Зато варистор срабатывает быстрее, напряжение срабатывания существенно ниже и гораздо меньше помех при работе.

Разделительный трансформатор, при определенных условиях, имеет безграничный ресурс по защите нагрузки от импульсного перенапряжения (у варисторов и разрядников при срабатывании происходит постепенное разрушение материала элемента), но для сети 100 кВА требуется трансформатор 100кВА (тяжелый, габаритный и довольно дорогой).

Следует помнить, что при отключении первичной сети трансформатор сам по себе генерирует высоковольтный выброс, что требует установки варисторов на выходе трансформатора.

Одной из серьезных проблем в процессе организации защиты оборудования от грозового и коммутационного перенапряжения является то, что нормативная база в этой области до настоящего времени разработана недостаточно. Существующие нормативные документы либо содержат в себе устаревшие, не соответствующие современным условиям требования, либо рассматривают их частично, в то время как решение данного вопроса требует комплексного подхода. Некоторые документы в данный момент находятся в стадии разработки и есть надежда, что они вскоре выйдут в свет. В их основу положены основные стандарты и рекомендации Международной Электротехнической Комиссии (МЭК).

[ http://www.higercom.ru/products/support/upimpuls.htm]
 

---

 

Чем опасно импульсное перенапряжение для бытовых электроприборов?

Изоляция любого электроприбора рассчитана на определенный уровень напряжения. Как правило электроприборы напряжением 220 – 380 В рассчитаны на импульс перенапряжения около 1000 В. А если в сети возникают перенапряжения с импульсом 3000 В? В этом случае происходит пробои изоляции. Возникает искра – ионизированный промежуток воздуха, по которому протекает электрический ток. В следствии этого – электрическая дуга, короткое замыкание и пожар.

Заметьте, что прибой изоляции может возникнуть, даже если у вас все приборы отключены от розеток. Под напряжением в доме все равно останутся электропроводка, распределительные коробки, те же розетки. Эти элементы сети также не защищены от импульсного перенапряжения.

Причины возникновения импульсного перенапряжения.

Одна из причин возникновения импульсных перенапряжений это грозовые разряды (удары молнии). Коммутационные перенапряжения которые возникают в результате включения/отключения мощной нагрузки. При перекосе фаз в результате короткого замыкания в сети.

Защита дома от импульсных перенапряжений

Избавиться от импульсных перенапряжений - невозможно, но для того чтобы предотвратить пробой изоляции существуют устройства, которые снижают величину импульсного перенапряжения до безопасной величины.

Такими устройствами защиты являются УЗИП - устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Существует частичная и полная защита устройствами УЗИП.

Частичная защита подразумевает защиту непосредственно от пробоя изоляции (возникновения пожара), в этом случае достаточно установить один прибор УЗИП на вводе электрощитка (защита грубого уровня).

При полной защите УЗИП устанавливается не только на вводе, но и возле каждого потребителя домашней электросети (телевизора, компьютера, холодильника и т.д.) Такой способ установки УЗИП дает более надежную защиту электрооборудованию.

[ Источник]
 

Тематики

• УЗИП (устройства защиты от импульсных перенапряжений)

EN

• damaging surge
• damaging transient
• electrical surge
• high-voltage surge
• peak overvoltage
• power surge
• pulse surge
• spike
• surge
• surge overvoltage
• surge voltage

3.1.24 импульсное перенапряжение (surge): Резкий подъем напряжения, вызванный электромагнитным импульсом удара молнии и проявляющийся в виде повышения электрического напряжения или тока до значений, представляющих опасность для изоляции или потребителя.

Источник: ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010: Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 2. Оценка риска оригинал документа

3.35 импульсное перенапряжение (surge): Резкий подъем напряжения, вызванный электромагнитным импульсом удара молнии и проявляющийся в виде повышения электрического напряжения или тока до значений, представляющих опасность для изоляции или потребителя.

Источник: ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010: Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы оригинал документа

4.21 импульсное входное и выходное устройство (Impulsausgangs - und Impulseingangsvor-richtung): Установлены импульсные устройства двух видов:

a) импульсное выходное устройство;

b) импульсное входное устройство.

Оба устройства являются функциональными частями датчика расхода, ЭВМ или вспомогательных устройств, таких как дистанционные индикаторы или входные устройства систем регулировки.

Источник: ГОСТ Р ЕН 1434-1-2006: Теплосчетчики. Часть 1. Общие требования

4.21 импульсное входное и выходное устройство (pulse output and input device): Установлены импульсные устройства двух видов:

a) импульсное выходное устройство;

b) импульсное входное устройство.

Оба устройства являются функциональными частями датчика расхода, вычислителя или вспомогательных устройств, таких как дистанционные индикаторы или входные устройства систем регулировки.

Источник: ГОСТ Р ЕН 1434-1-2011: Теплосчетчики. Часть 1. Общие требования

 

импульсное прямое напряжение полупроводникового излучателя
импульсное прямое напряжение
U_пр.и
U_FM
Наибольшее мгновенное значение прямого напряжения на полупроводниковом излучателе при заданном импульсном прямом токе.
[ ГОСТ 27299-87]

Тематики

• полупроводниковые приборы

Обобщающие термины

• параметры полупроводниковых излучателей

Синонимы

• импульсное прямое напряжение

EN

• maximum peak forward voltage

18. Импульсное прямое напряжение полупроводникового излучателя

Импульсное прямое напряжение

Maximum peak forward voltage

U_пр.и

Наибольшее мгновенное значение прямого напряжения на полупроводниковом излучателе при заданном импульсном прямом токе

Источник: ГОСТ 27299-87: Приборы полупроводниковые оптоэлектронные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров оригинал документа

 

импульсное выдерживаемое напряжение
Наибольшее пиковое значение импульсного напряжения предписанной формы и полярности, не вызывающее пробоя в указанных условиях испытания.
[ ГОСТ Р 50030. 1-2000 ( МЭК 60947-1-99)]

EN

impulse withstand voltage
highest peak value of an impulse voltage, of prescribed form and polarity, which does not cause breakdown under specified conditions of test
[IEC 60947-1, ed. 5.0 (2007-06)]

FR

tension de tenue aux chocs
valeur de crête la plus élevée d'une tension de choc, de forme et de polarité prescrites, qui ne provoque pas de claquage dans des conditions d'essai spécifiées
[IEC 60947-1, ed. 5.0 (2007-06)]

 

Тематики

• электротехника, основные понятия

EN

• impulse withstand voltage
• insulation against an impulse voltage

FR

• tension de tenue aux chocs

3.6.4 импульсное выдерживаемое напряжение (impulse withstand voltage): Наибольшее пиковое значение импульсного напряжения предписанной формы и полярности, не вызывающее пробоя в заданных условиях.

[МЭК 60664-1, пункт 1.3.8.1]

Источник: ГОСТ Р 50345-2010: Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения. Часть 1. Автоматические выключатели для переменного тока оригинал документа

3.5.24 импульсное выдерживаемое напряжение (impulse withstand voltage): Наибольшее пиковое значение импульсного напряжения предписанной формы и полярности, которое не вызывает пробоя в указанных условиях испытания.

Источник: ГОСТ Р 51731-2010: Контакторы электромеханические бытового и аналогичного назначения оригинал документа

 

импульсное напряжение
—
[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]

Тематики

• электротехника, основные понятия

EN

• impulse voltage
• surge voltage

1.5.18 импульсное напряжение (impulse voltage): Импульсное напряжение - это апериодическое переходное напряжение определенной волны, охарактеризованной в МЭК 60060-1.

Источник: ГОСТ Р МЭК 60384-14-2004: Конденсаторы постоянной емкости для электронной аппаратуры. Часть 14. Групповые технические условия на конденсаторы постоянной емкости для подавления электромагнитных помех и соединения с питающими магистралями оригинал документа

 

импульсное напряжение в обратном проводящем состоянии тиристора
Наибольшее мгновенное значение напряжения в обратном проводящем состоянии тиристора, обусловленное импульсным током в обратном проводящем состоянии заданного значения.
Обозначение
U_пс,и
U_RCM
[ ГОСТ 20332-84] 

Тематики

• полупроводниковые приборы

EN

• peak reverse conducting voltage

FR

• tension de pointe à l’état conducteur dans le sens inverse

26. Импульсное напряжение в обратном проводящем состоянии тиристора

E. Peak reverse conducting voltage

F. Tension de pointe à l’état conducteur dans le sens inverse

U_пс,и

Наибольшее мгновенное значение напряжения в обратном проводящем состоянии тиристора, обусловленное импульсным током в обратном проводящем состоянии заданного значения

Источник: ГОСТ 20332-84: Тиристоры. Термины, определения и буквенные обозначения параметров оригинал документа

 

импульсное напряжение в открытом состоянии тиристора
Наибольшее мгновенное значение напряжения в открытом состоянии тиристора, обусловленное импульсным током в открытом состоянии заданного значения.
Обозначение
U_ос,и
U_TM
[ ГОСТ 20332-84] 

Тематики

• полупроводниковые приборы

EN

• peak on-state voltage

FR

• tension de pointe à l’état passant

16. Импульсное напряжение в открытом состоянии тиристора

E. Peak on-state voltage

F. Tension de pointe à l’état passant

U_ос.и

Наибольшее мгновенное значение напряжения в открытом состоянии тиристора, обусловленное импульсным током в открытом состоянии заданного значения

Источник: ГОСТ 20332-84: Тиристоры. Термины, определения и буквенные обозначения параметров оригинал документа

 

импульсное напряжение управления тиристора
Наибольшее мгновенное значение напряжения управления тиристора.
Обозначение
U_у,и
U_GM
[ ГОСТ 20332-84] 

Тематики

• полупроводниковые приборы

EN

• peak gate voltage

FR

• tension de pointe de gâchette

30. Импульсное напряжение управления тиристора

E. Peak gate voltage

F. Tension de pointe de gâchette

U_у,и

Наибольшее мгновенное значение напряжения управления тиристора

Источник: ГОСТ 20332-84: Тиристоры. Термины, определения и буквенные обозначения параметров оригинал документа

 

импульсное обратное напряжение диода
U_обр.и, U_RM
Наибольшее мгновенное значение обратного напряжения диода.
[ ГОСТ 25529-82]

Тематики

• полупроводниковые приборы

EN

• peak reverse voltage

DE

• Spitzensperrspannung der Diode

FR

• tension inverse de crête

4. Импульсное обратное напряжение диода

D. Spitzensperrspannung der Diode

E. Peak reverse voltage

F. Tension inverse de crête

U_обр.и

Наибольшее мгновенное значение обратного напряжения диода

Источник: ГОСТ 25529-82: Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров оригинал документа

 

импульсное отпирающее напряжение тиристора
-
Обозначение
U_от.и
[ ГОСТ 20332-84] 

Тематики

• полупроводниковые приборы

EN

• peak trigger voltage

FR

• tension d'amorçage de pointe

10. Импульсное отпирающее напряжение тиристора

E. Peak trigger voltage

F. Tension d’amorcage de pointe

U_от.и

-

Источник: ГОСТ 20332-84: Тиристоры. Термины, определения и буквенные обозначения параметров оригинал документа

 

импульсное прямое напряжение диода
U_пр.и, U_FM
Наибольшее мгновенное значение прямого напряжения, обусловленное импульсным прямым током диода заданного значения.
[ ГОСТ 25529-82]

Тематики

• полупроводниковые приборы

EN

• peak forward voltage

DE

• Spitzendurchlassspannung der Diode

FR

• tension directe de crête

2. Импульсное прямое напряжение диода

D. Spitzendurchlassspannung der Diode

E. Peak forward voltage

F. Tension directe de crête

U_пр.и

Наибольшее мгновенное значение прямого напряжения, обусловленное импульсным прямым током диода заданного значения

Источник: ГОСТ 25529-82: Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров оригинал документа

 

импульсное сопротивление
Величина, равная обобщенной производной по времени от переходного электрического сопротивления.
[ ГОСТ Р 52002-2003]

Тематики

• электротехника, основные понятия

Синонимы

• импульсное электрическое сопротивление

EN

• impulse resistance
• momentum resistance

 

импульсное формование
Формование металлического порошка или порошковой формовки, при котором уплотнение производится ударными волнами в интервале времени, не превышающем 1 с.
[ ГОСТ 17359-82]

Тематики

• порошковая металлургия

EN

• impulse forming

DE

• Formen durch Stosswellen

FR

• formage par explosion

23. Импульсное формование

D. Formen durch Stosswellen

E. Impulse forming

F. Formage par explosion

Источник: ГОСТ 17359-82: Порошковая металлургия. Термины и определения оригинал документа

20. Импульсное обратное напряжение полупроводникового излучателя

Импульсное обратное напряжение

Peak reverse voltage

U_обр.и

Наибольшее мгновенное значение обратного напряжения на полупроводниковом излучателе

Источник: ГОСТ 27299-87: Приборы полупроводниковые оптоэлектронные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров оригинал документа

 

импульсное анодирование
—
[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]

Тематики

• электротехника, основные понятия

EN

• pulse anodizing

 

импульсное возбуждение
—
[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]

Тематики

• электротехника, основные понятия

EN

• impulse excitation
• pulse excitation

 

импульсное воздействие
Воздействие, признак или параметр которого представляет собой импульс или последовательность импульсов.
Примечание
Различают одноимпульсное воздействие, если речь идет об одиночном импульсе, и многоимпульсное воздействие, если речь идет о группе импульсов.
[Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 107. Теория управления.
 Академия наук СССР. Комитет научно-технической терминологии. 1984 г.]

Тематики

• автоматизация, основные понятия

EN

• impulse action

 

импульсное воздействие с дискретизацией по времени
—
[Я.Н.Лугинский, М.С.Фези-Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо-русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.]

Тематики

• электротехника, основные понятия

EN

• sampling action

 

импульсное встряхивающее устройство электрофильтра
—
[А.С.Гольдберг. Англо-русский энергетический словарь. 2006 г.]

Тематики

• энергетика в целом

EN

• impulse rapper

 

импульсное гашение
—
[ http://www.iks-media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324]

Тематики

• электросвязь, основные понятия

EN

• pulse blanking