서지 전압의 원인

서지 전압이란 정확하게 무엇입니까? 서지 전압은 어떻게 발생합니까? 서지 전압이 장치와 시스템에 어떻게 들어옵니까? 이러한 질문에 대한 대답이 궁금할 것입니다. 다음 페이지에서는 서지 보호 기술에 대한 포괄적인 정보가 제공됩니다.

원인

서지 전압은 아주 잠깐 동안만 발생합니다. 따라서 트랜션트 전압 또는 트랜션트라고 부릅니다. 서지 전압은 몇 마이크로초의 매우 짧은 시간 동안 상승했다가 최대 100 마이크로초의 상대적으로 느린 시간 동안 다시 하강합니다.

서지 전압은 다음으로 인해 발생합니다.

낙뢰 방전의 기술적 용어는 LEMP입니다. 이 용어는 낙뢰 전자기 펄스를 나타냅니다.

폭풍우가 치는 동안의 낙뢰로 인해 매우 높은 트랜션트 과전압이 발생합니다. 이러한 서지 전압은 스위칭 작업 또는 정전기 방전으로 인한 서지 전압보다 훨씬 더 높습니다. 그러나 다른 원인보다 발생 빈도가 훨씬 적습니다.

스위칭 작업은 줄여서 SEMP라고 합니다. 이 용어는 스위칭 전자기 펄스를 나타냅니다.

여기서 스위칭 작업은 전원 공급 네트워크의 강력한 기계 또는 단락-회로를 스위칭하는 것을 의미합니다. 이러한 작업 도중 영향을 받은 케이블에서 아주 짧은 순간에 중요한 전류 변경이 발생합니다.

약어로 ESD는 정전기 방전을 나타냅니다.

다른 정전기 전위를 가진 물체가 근접하거나 서로 접촉할 경우 전하의 전송이 발생합니다. 바닥을 전부 덮은 카펫 위를 걷는 동안 정전기를 갖고 있다가 금속 레일과 같은 접지된 금속 물체에서 방전되는 경우를 흔한 예로 들 수 있습니다.

커플링 타입

서지 전압은 다양한 방법으로 회로에 들어올 수 있습니다. 이러한 방법은 커플링 타입으로 알려져 있습니다.

전기적 커플링(왼쪽), 유도성 커플링(가운데) 및 용량성 커플링(오른쪽)

전기적 커플링(왼쪽), 유도성 커플링(가운데) 및 용량성 커플링(오른쪽)

회로에 직접 커플링되는 서지 전압을 말합니다. 예를 들어, 낙뢰 도중에 관찰할 수 있습니다. 이 경우 영향을 받은 빌딩의 접지 저항에서 낙뢰 전류 진폭으로 인해 서지 전압이 발생합니다.

이 전압은 중앙 등전위 본딩에 연결된 모든 케이블에 영향을 줍니다. 또한 낙뢰 전류를 전송하는 전선을 따라 서지 전압이 발생합니다. 빠른 전류 증가율로 인해 주로 케이블 저항의 유도성 컴포넌트까지 거슬러 올라갈 수 있습니다. 이를 계산하기 위한 기준으로 Faraday의 유도 법칙인 u0 = L x di/dt가 사용됩니다.

이 프로세스는 변압기 원리에 따라 다른 전류 전송 전선의 자기장을 통해 발생합니다. 직접 커플링된 서지 전압은 영향을 받은 전선에서 높은 상승 속도의 서지 전류를 발생시킵니다.

이와 동시에 변압기의 1차 권선 기능과 같이 강력한 자기장이 이 전선 주위에 형성됩니다. 변압기의 2차 권선 기능과 같이 자기장은 근처에 있는 다른 케이블에서 서지 전압을 유도합니다. 커플링된 서지 전압은 케이블을 따라서 연결된 장치에 도달합니다.

이 타입의 커플링은 주로 큰 전위차를 갖는 두 지점 간의 전기장을 통해 발생합니다. 낙뢰로 인해 낙뢰 어레스터의 아래쪽 전선을 통해 높은 전위가 발생합니다. 전기장은 아래쪽 전선과 낮은 전위를 가진 다른 부품 사이에 생성됩니다.

예를 들어, 전원 공급 및 신호 전송용 케이블이나 빌딩 내의 장치가 여기에 해당합니다. 전하는 전기장을 통해 전송됩니다. 이로 인해 영향을 받은 케이블 및 장치에서 전압이 증가하고 결국에는 서지 전압이 발생합니다.

서지 전압의 작동 방향

서지 전압은 영향을 받은 회로에서 두 방향으로 작동합니다.

공통 모드 전압(왼쪽) 및 일반 모드 전압(오른쪽)

공통 모드 전압(왼쪽) 및 일반 모드 전압(오른쪽)

공통 모드 전압(UL)은 작동 전선 및 접지 사이에 서지 전압 또는 고주파 간섭 전압으로 인한 간섭이 있는 경우 발생합니다. 또한 비대칭 모드라는 용어가 자주 사용됩니다.

비대칭 전압은 주로 작동 전위 및 접지된 지면 사이에 있는 컴포넌트뿐만 아니라 작동 전위 및 지면 간의 절연에도 위험을 초래합니다. 이로 인해 스파크오버가 PCB에 발생하거나 전압 전송 장비 및 접지된 하우징 부품 사이에 발생합니다.

일반 모드 전압(UQ)은 회로의 작동 전선 사이에 서지 전압 또는 고주파 간섭 전압으로 인한 간섭이 있는 경우 발생합니다. 또한 대칭 및 차동 모드라는 용어가 사용됩니다.

대칭 서지 전압은 장치 및 인터페이스의 전압 및 신호 입력을 위험하게 만듭니다. 이로 인해 전원 공급 또는 신호 처리 컴포넌트 등에서 직접 과부하가 발생하거나 영향을 받은 장비가 파손됩니다.

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