常見電源噪聲及解決方案

??????? 1．電壓的變化范圍過(guò)大

　　電網(wǎng)供電不足，供電部門采取降壓供電，或地處偏遠(yuǎn)地帶，損耗過(guò)多，導(dǎo)致電壓偏低。電網(wǎng)用電太少，導(dǎo)致電壓偏高電壓低負(fù)載不能正常工作，電壓太高，負(fù)載使用壽命縮短，或?qū)⒇?fù)載燒毀。

　　2．波形失真（或稱諧波Waveform Distortion）

普遍的波形失真指標(biāo)準(zhǔn)電源波形的多種諧波。電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的原因是整流器、UPS電源、電子調(diào)速裝備、熒光燈系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、微波爐、節(jié)能燈、調(diào)光器等電力電子設(shè)備和電器設(shè)備中開關(guān)電源的使用或二次電源本身自身產(chǎn)生。

　　諧波對(duì)公用電網(wǎng)的危害主要包括：

　　1）使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸變電設(shè)備的效率，大量的3次諧波流過(guò)中性線時(shí)，會(huì)引起線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)；

　　2）影響各種電氣設(shè)備的正常工作，除了引起附加損耗外，還可使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過(guò)電壓，使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱，使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短，以致?lián)p壞；

　　3）會(huì)引起公用電網(wǎng)中局部并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，使前述的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故；

　　4）會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，并使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確；

　　5）會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪聲，降低通信質(zhì)量，重者導(dǎo)致信息丟失，使通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作。

　　3.突波（或稱電涌Power Surges）

　　指在瞬間內(nèi)（數(shù)毫秒間）輸出電壓有效值高于額定值110%，持續(xù)時(shí)間達(dá)一個(gè)或數(shù)個(gè)周期。是破壞精密電子設(shè)備的主要元兇。除受到雷擊產(chǎn)生外另外主要是由于在電網(wǎng)上連接的大型電氣設(shè)備關(guān)機(jī)開機(jī)時(shí)，電網(wǎng)因突然卸載而產(chǎn)生的高壓。

　　電涌的危害：

　　計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展至今，多層、超規(guī)模的集層芯片，電路密集，趨向是集成度更高、元器件間隙更小、導(dǎo)線更細(xì)。幾年前，一平方厘米的計(jì)算機(jī)芯片有 2,000個(gè)晶體管而現(xiàn)在的奔騰機(jī)則超過(guò)10,000,000個(gè)。從而增加了計(jì)算機(jī)受電涌損壞的概率。 由于計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)決定了它應(yīng)在特定的電壓范圍內(nèi)工作。當(dāng)電涌超出計(jì)算機(jī)能承受的水平時(shí)，計(jì)算機(jī)將出現(xiàn)數(shù)據(jù)亂碼，芯片被損壞，部件提前老化，這些癥狀包括：出乎預(yù)料的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，接收/輸送數(shù)據(jù)的失敗，丟失文檔，工作失常，經(jīng)常需要維修，原因不明的故障和硬件問(wèn)題等等。 雷電電涌遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了計(jì)算機(jī)和其它電氣設(shè)備所能承受的水平，絕大多數(shù)情況下，造成計(jì)算機(jī)和其它電器設(shè)備的當(dāng)即毀壞，或數(shù)據(jù)的永遠(yuǎn)丟失。即使是一個(gè)20馬力的小型感應(yīng)式發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)或關(guān)閉也會(huì)產(chǎn)生3,000－5,000伏的電涌，使和它共用同一配電箱的計(jì)算機(jī)在每一次電涌中都會(huì)受到損壞或干擾，這種電涌的次數(shù)非常頻繁。

　　電涌對(duì)敏感電子電器設(shè)備的影響有以下類型：

　　破壞

　　電壓擊穿半導(dǎo)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(diǎn)

　　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(shù)據(jù)文件部分破壞

　　數(shù)據(jù)處理程序出錯(cuò)

　　接收、傳輸數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤和失敗

　　原因不明的故障……

　　過(guò)早老化

　　零部件提前老化、電器壽命大大縮短

　　輸出音質(zhì)、畫面質(zhì)量下降

　　● 電涌會(huì)毀壞哪些電氣設(shè)備？

　　含有微處理器的電氣設(shè)備極易受到電涌的毀壞，這包括計(jì)算機(jī)及輔助設(shè)備、程序控制器、PLC、傳真機(jī)、電話機(jī)、留言機(jī)等；程控交換機(jī)、廣播電視發(fā)送機(jī)、影視設(shè)備、微波中繼設(shè)備；家電行業(yè)的產(chǎn)品包括電視機(jī)、音響、微波爐、錄象機(jī)、洗衣機(jī)、烘干機(jī)、電冰箱等。調(diào)查數(shù)據(jù)表明：在保修期出現(xiàn)問(wèn)題的電氣設(shè)備中，有63%是由于電涌造成的。

　　4.尖波（或高壓尖脈沖Spikes）

　　指峰值達(dá)6000V，持續(xù)時(shí)間從萬(wàn)分之一秒至二分之一周期（10ms）的電壓。這主要是由于雷擊、電弧入電、靜態(tài)放電或大型電氣設(shè)備的開關(guān)操作而產(chǎn)生。

　　危害：

　　在煉鋼廠、 軋鋼廠或者大量使用晶閘管設(shè)備、電火花設(shè)備、電力機(jī)車等地方，這種尖峰干擾為害尤厲。其幅度大的可達(dá)數(shù)百伏甚至上千伏，而脈寬一般為μS數(shù)量級(jí)。雷電也常以尖峰脈沖方式入侵。尖峰脈沖幅度很大時(shí)，會(huì)破壞工控機(jī)開關(guān)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(huì)竄入計(jì)算機(jī)造成干擾。

　　5．瞬態(tài)過(guò)電壓（transient overvoltage）和暫態(tài)過(guò)電壓
（temporary overvoltage）

　　指峰值電壓高達(dá)20000V，但持續(xù)時(shí)間界于百萬(wàn)分之一秒至萬(wàn)分之一秒的脈沖電壓。其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。

　　危害：

　　以大規(guī)模集成電路為核心組件的測(cè)量、監(jiān)控、保護(hù)、通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等先進(jìn)電子設(shè)備廣泛運(yùn)用于電力、航空、國(guó)防、通信、廣電、金融、交通、石化、醫(yī)療以及其它現(xiàn)代生活的各個(gè)領(lǐng)域，以大型CMOS集成元件組成的這些電子設(shè)備普遍存在著對(duì)暫態(tài)過(guò)電壓、過(guò)電流耐受能力較弱的缺點(diǎn)，暫態(tài)過(guò)電壓不僅會(huì)造成電子設(shè)備產(chǎn)生誤操作，或者造成電子設(shè)備受到干擾，數(shù)據(jù)丟失，或暫時(shí)癱瘓；嚴(yán)重時(shí)可引起元器件擊穿及電路板燒毀，使整個(gè)系統(tǒng)陷于癱瘓。

　　6．電壓下陷/下降（Sags & Brownouts）

　　指市電電壓有效值界于額定值的80-85%之間的低壓狀態(tài)，并且持續(xù)時(shí)間達(dá)一個(gè)到數(shù)個(gè)周期，甚至更長(zhǎng)。其產(chǎn)生原因包括：大型設(shè)備啟動(dòng)和應(yīng)用、大型電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、或大型電力變壓器接入、主電力線切換、線路過(guò)載等。

　　危害：

　　電壓下陷是最常見的電力問(wèn)題，它占了電力問(wèn)題的87％。電源可能因某種原因而造成短時(shí)間的電壓下降。它對(duì)計(jì)算機(jī)的影響輕則使keyboard等接口設(shè)備暫停作業(yè)，重則使數(shù)據(jù)流失、檔案毀壞。電壓的下陷同時(shí)也會(huì)使計(jì)算機(jī)內(nèi)的組件毀壞，以致于壽命減短。

　　7.三相電壓不平衡

　　指各相之間電壓不相等或相角不相等，由于各相負(fù)載不平衡造成。

　　三相不平衡的危害和影響

　　三相不平衡是指三相電源各相的電壓不對(duì)稱。是各相電源所加的負(fù)荷不均衡所致，屬于基波負(fù)荷配置問(wèn)題。發(fā)生三相不平衡即與用戶負(fù)荷特性有關(guān)，同時(shí)與電力系統(tǒng)的規(guī)劃、負(fù)荷分配也有關(guān)?！峨娔苜|(zhì)量三相電壓允許不平衡度》(GB/T15543-1995)適用于交流額定頻率為50赫茲。在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，由于負(fù)序分量而引起的PCC點(diǎn)連接點(diǎn)的電壓不平衡。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常運(yùn)行方式下不平衡度允許值為2%，短時(shí)間不得超過(guò)4%。

　　對(duì)變壓器的危害。在生產(chǎn)、生活用電中，三相負(fù)載不平衡時(shí)，使變壓器處于不對(duì)稱運(yùn)行狀態(tài)。造成變壓器的損耗增大(包括空載損耗和負(fù)載損耗)。根據(jù)變壓器運(yùn)行規(guī)程規(guī)定，在運(yùn)行中的變壓器中性線電流不得超過(guò)變壓器低壓側(cè)額定電流的25%。此外，三相負(fù)載不平衡運(yùn)行會(huì)造成變壓器零序電流過(guò)大，局部金屬件升溫增高，甚至?xí)?dǎo)致變壓器燒毀。

　　對(duì)用電設(shè)備的影響。三相電壓不平衡的發(fā)生將導(dǎo)致達(dá)到數(shù)倍電流不平衡的發(fā)生。誘導(dǎo)電動(dòng)機(jī)中逆扭矩增加，從而使電動(dòng)機(jī)的溫度上升，效率下降，能耗增加，發(fā)生震動(dòng)，輸出虧耗等影響。各相之間的不平衡會(huì)導(dǎo)致用電設(shè)備使用壽命縮短，加速設(shè)備部件更換頻率，增加設(shè)備維護(hù)的成本。斷路器允許電流的余量減少，當(dāng)負(fù)載變更或交替時(shí)容易發(fā)生超載、短路現(xiàn)象。中性線中流入過(guò)大的不平衡電流，導(dǎo)致中性線增粗。

　　對(duì)線損的影響。三相四線制結(jié)線方式，當(dāng)三相負(fù)荷平衡時(shí)線損最小；當(dāng)一相負(fù)荷重，兩相負(fù)荷輕的情況下線損增量較?。划?dāng)一相負(fù)荷重，一相負(fù)荷輕，而第三相的負(fù)荷為平均負(fù)荷的情況下線損增量較大；當(dāng)一相負(fù)荷輕，兩相負(fù)荷重的情況下線損增量最大。當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，無(wú)論何種負(fù)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Noises）

　　指射頻干擾（RFI）和電磁干擾（EFI）及其它和種高頻干擾。源于電磁波或高頻波感應(yīng)，它是高頻率的變化，在正常電力50Hz頻率上介于15-100%電位擾動(dòng)。馬達(dá)運(yùn)行、斷電器動(dòng)作、馬達(dá)控制器工作、廣播發(fā)射、微波輻射及電氣風(fēng)暴都會(huì)造成噪聲。

　　危害：

　　雜訊過(guò)大，可能讓電腦CPU產(chǎn)生誤判，嚴(yán)重者可能燒壞CPU和其他電腦配件，可造成無(wú)線電傳輸中斷。

　　感應(yīng)傳導(dǎo)到四周環(huán)境，導(dǎo)致其他電子設(shè)備. 無(wú)法正常工作。

　　可使民航系統(tǒng)工作失效，通信不暢，計(jì)算機(jī)運(yùn)行錯(cuò)誤，自動(dòng)設(shè)備誤動(dòng)作。

　　澳其斯交流參數(shù)電源綜合調(diào)節(jié)器，對(duì)提高配網(wǎng)的供電質(zhì)量有著重要的作用。該裝置具有如下功能：

　?。?）在原側(cè)電壓波動(dòng)或2-3周波短時(shí)停電的條件下，維持負(fù)載側(cè)電壓恒定；

　　（2）在原側(cè)電壓不平衡且諧波條件下，維持負(fù)載側(cè)三相電壓平衡；

　?。?）可補(bǔ)償負(fù)載側(cè)電流諧波和無(wú)功，使網(wǎng)側(cè)只提供有功電流；

　?。?）可補(bǔ)償負(fù)載側(cè)不平衡的電流諧波，使網(wǎng)側(cè)電流為三相平衡；

　?。?）可排除各種微觀電源干擾污染。