电路板测试基础

2012-10-26 11:56:12来源: 21ic

一、为什么要关心供电质量?

在办公室和家里的“单相”供电环境里,总希望有持续不断的220V电源为电路中的设备供电。事实上,电压是持续变化的。为更好地理解电能质量,可以用路上行驶的汽车做比喻:道路质量影响着汽车的寿命,有些影响会立即被看到(如轮胎磨损),但有些影响需要一定时间后才会显露。同理,电源质量不好会增加设备的耗电;增加质保成本、增加停机时间、减少设备寿命。当电源指标超限时,电压/谐波监测仪(例如美国理想工业公司的电压/谐波监测仪61-830简称VPM)将及时告知给您具体信息。

二、为何电压会出现异常?

在很多情况下,接入建筑内的“电路”是相对平坦的,由于设备之间相互影响,“路面”会变得崎岖不平。下图中能看到电压(所谓“电路”)的变化情况。

 

 

例如,当您开启家用空调时,灯会变暗,就是由于电路中负荷短暂增加,影响了维持电灯亮度的电压。如上图所示,电路中电压与电流的关系,负载电流增加,使电压在相应时段内降低。类似这类事件可能导致计算机死机、敏感加工程序中断、数据传输错误以及其他很多问题。

电能质量不好可能造成很多不易诊断的、时有时无的问题。电能质量的影响因设备敏感度及其对电压的适应能力而异。通常设备都被设计为对供电有一定的适应范围。只有当电压超出设备设计范围时,问题才会被注意到,就如同某些汽车只适于在平坦路面行驶,而某些车能越野一样。电压/谐波监测仪能捕捉导致出现问题的事件,利用它您就能确定设备问题是否与电源性能相关,并可验证现有电路能否支持添加敏感设备。

目前电能故障定位工具不是太简单就是太复杂。简单的数据记录设备通常是对电压进行周期性采样,只能提供有限信息。事件捕获有可能影响您的设备,而重要的事件可能被错过。复杂的电能分析仪需要进行设置并对记录数据进行解读,而且不是为墙壁插座而设计的。由于电器直接接入墙壁插座,所以这里是测量电压最重要的地方。

三、何谓电能质量

除非离变电站距离太远而受到过多因素的影响,电源接入建筑物时通常是洁净的。影响电源质量的情况往往发生在插座处。如果用示波器给交流电拍照的话,您就会发现,其波形是正弦波,这与交流电的发电原理有关。平滑或完好的正弦波形代表着您所用交流电源的质量好。负载、导线及外在因素可能干扰平滑的正弦波形,使电源入口附近和下游设备的供电质量下降。电压事件和谐波都会造成电能质量下降。

还用行驶中的汽车比喻,对运行在有电压事件的电路中设备而言,就如同在“颠簸的道路”上行驶的汽车。为了更好地理解电压事件的不同形式,首先要对它们有个明确的定义。电压事件是根据其规模和持续时间来描述的。所谓规模,即:事件有多么严重;持续时间,即:事件存在了多久。

电压骤降 (SAGS)

电压瞬间降低称为骤降。其降低值可能很小(比如,降10%)或持续很短的时间。电压下降持续超过1分钟,则称为“欠压”;完全停电,则称为“中断”。电压骤降可能因重负载启动造成,例如:电机、重型机械甚至吸尘器启动。电力系统的容量以及电路阻抗都会影响电压骤降的规模。

电压骤升 (SWELLS)

电压骤升与电压骤降正好相反。电压短暂升高,并持续0.5秒至1分钟。这种能量的释放是由于电机或重型机械突然关断引起的。电压骤升较电压骤降不常见但危害更大。持续超过1分钟的电压骤升,被称为“过压”。有时,在负载开启时会出现电压骤降,由于系统过补偿作用,紧跟着会出现电压骤升。

脉冲(IMPULSES)

短时的非常高的电压骤升或尖峰被称为脉冲,其规模可能从正常电压的2倍到几千伏,持续时间从不足微秒到几百微秒甚至几秒。脉冲的特征是在正常电压波形上叠加了极高的电压尖峰。脉冲是由于在电力系统中,蓄积在电感或电容里的能量短时间释放造成的。

谐波(HARMONICS)

与道路的颠簸起伏不同,谐波产生的影响是一系列重复出现的小波动,就像在路肩上驾驶。电路中存在的谐波会造成额外的发热、干扰通信线路、造成电子设备误动作、降低功率因数。

非线性负载,如:计算机、复印机、调速设备,会产生谐波。这些设备在电路中产生高于50Hz的频率。电压波形出现连续的“平顶”,意味着电源不能为负载提供其运行所需要的电压峰值。

使用电子设备越多,电压受干扰的可能性越大。谐波影响传统负载和导线,使其发热量增加、误触发、通信设备产生噪声。

谐波存在的数量以总谐波含量(Total Harmonic Distortion (THD))的百分数表示。THD 超过 5% 就应调查其原因。

电压性能和电能质量是等价的。了解电压骤降、骤升、脉冲及总谐波含量(%THD),可以为您节约时间和金钱。

三、电压超限会造成何种影响?

电压骤降Voltage Sags

 

 

上图所示:某电压在连续7天内的变化,在第1天出现了1次电压短暂跌落。您可能会问,如果电压随时都在变化,为何用电设备没有随即出现故障?其原因是,电子设备的电压适应范围是正常电压的±10%。而且,设备类型不同其承受电压变化的持续时间也不同。电压的首次变化不一定使设备损坏,但如果电压波动持续时间过长或电压事件频繁出现,超出了设备的耐受能力,设备就会损坏。

当电压不满足设备供电指标要求时,设备运行就会变得困难、过热或导致绝缘性能不能满足实际电压的变化。

例如某冰箱的电压适应范围是正常电压的±10%,如果出现上图所示的电压骤降,冰箱的输入电压降为108V (以北美120V电压制式为例),则电机就会发热、效率降低。长期的或反复的电压骤降会降低冰箱电机的使用寿命,导致电压下降的原因有多种,包括线径过细,线路过长、用电设备过多等。

[1] [2]

关键字:电路板测试  绝缘性能  电压骤升

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/1026/article_6179.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
电路板测试
绝缘性能
电压骤升

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved