一、雷电电磁脉冲的物理特性
1、物理特性。从积雨云的密布到发生闪电,会出现三种物理现象。
A.云中静止电荷产生的静电场,产生静电感应现象,地面及各种导体会产生感应电荷,呈现静电场的作用。这种作用随着距离的增大而迅速减小,与距离的三次方成反比。
B.积雨云中电荷的移动会产生磁场,若磁场强度发生变化就会出现电磁感应现象,这就是感应场产生的作用,这种作用随着距离的增大而减小较快,与距离的平方成反比。
C.闪电发生时,会出现电磁波辐射。
除了上述三种物理现象,更要密切注意雷电流的变化特性,因为雷电的破坏作用与雷电流的峰值和波形密切相关。现代
防雷测试系统正是根据雷电流的物理特性设计的,其主要的物理特性是:
A.峰值电流决定闪电的机械力和电力的作用大小以及雷灾的危害程度
B.到达峰值的时间,数值越小,冲击力越大,在选用防雷元器件时要考虑响应速度
C.最大电流变化率,决定闪电的电磁感应强弱,是电子设备防雷技术中要特别重视的参量,因为电子设备防雷技术中主要防的是感应雷
D.半峰值时间或到达波尾中间的时间,它指回击电流减少到峰值一半的时间。
2、雷电电磁脉冲的频谱分析
雷电电磁脉冲的频谱是研究避雷的重要依据,从频谱结构可以获得雷电电磁脉冲电压、电流的能量在各频段的分布。根据这些资料可以估算通信设备在其频率范围内可能遭受雷电冲击的幅度和能量大小,并以此作为确定避雷措施的参数。
3、雷电电磁脉冲能量比率积累的频率分布
若负载为纯电阻,那么在同一负载上,功率只与通过它的电流平方成正比。雷电电磁脉冲能量比率积累的频率分布表明,低频部分增值快,频率越高增值越慢。
二、雷电电磁脉冲的传播途径
雷电电磁脉冲传播的途径主要为传导和辐射两大类。
1、传导耦合。阻抗耦合、静电感应耦合、电磁感应耦合、电容耦合产生的电压。
2、辐射耦合。是指雷电电磁脉冲干扰能量,通过空间以电磁场形式耦合到接收器。辐射耦合方式主要包括空间电磁波至接收天线的耦合;空间电磁波对电缆的耦合;电缆对电缆的耦合等。
三、雷电电磁脉冲的防护
雷电是自然界中强大脉冲能量的放电过程,是最强大的干扰源。其传播途径包括传导和辐射方式或两者的组合。根据雷电对地面电子设备和系统的危害方式不同,对雷电电磁脉冲可以采用不同的防护措施。(泰思特专业研发生产
雷电直接效应试验测试系统、
机载设备雷电间接效应试验测试系统)
1、接闪
2、屏蔽。屏蔽是防止任何形式电磁干扰的基本手段。屏蔽的目的是限制某一区域内部的电磁能量向外传播,以及防止或降低外界电磁辐射能量向被保护的空间传播。
3、均压。均压又称等电位连接,等电位连接就是把导体做良好的导电性连接,使它们近似达到电位相等,为雷电流提供低阻抗的连续通道,以便使它迅速导入大地泄流。
4、接地。接地是分流和排泄直接雷击和雷电电磁脉冲能量的最有效手段。没有接地装置或者接地不良的避雷设施,很可能对落雷点附近的电气和电子设备造成电感性、电容性等干扰耦合。因此防雷接地的目的就是把雷电流通过低电阻的接地体向大地泄放,保护建筑物、人员和设备的安全。