眾所周知,雷擊有直接雷擊和感應(yīng)雷擊兩大類之分。顧名思義,雷擊直接對其放電所造成的雷擊傷害為之直接雷擊。感應(yīng)雷擊又稱為感應(yīng)大氣過電壓,當(dāng)雷云出現(xiàn)在較近的上空時,積累的電荷形成很高的感應(yīng)浪電壓,一般幾百米范圍內(nèi)的電子設(shè)備均有可能遭其過電壓損壞。
目前,各種大型電氣設(shè)備和高大建筑物(廠房)都設(shè)有較為完善的防雷擊措施,能有效地防止雷電的直接侵害,但防感應(yīng)雷電的效果確實很一般?;蛘哒f是感應(yīng)雷電防不勝防,致使電子衡器設(shè)備仍不可免遭其害。雖然防雷電傷害是一個老話題,但對衡器行業(yè)來講,卻是一個需要討論的新課題,因為衡器全面地由機(jī)械改為電子完成不久。為了能有的放矢地制定出切實可行的防雷措施,我們對近兩年來(04年05年)馬鞍山地區(qū)電子衡器遭受雷電傷害情況,做不完全統(tǒng)計如下:
a) 兩臺動態(tài)電子軌道衡的數(shù)據(jù)采集通道到計算機(jī)的接口電路板損壞(8255芯片)
b) 三臺電子汽車衡計算機(jī)的通訊接口板中調(diào)制解調(diào)器(Modem)損壞
c) 兩臺電子汽車衡稱重儀表到計算機(jī)的串行數(shù)據(jù)接口(RS232)損壞
d) 兩臺電子汽車衡稱重儀表到大屏幕顯示器的串行接口電路的光電耦合器(P521)和稱重儀表到打印機(jī)接口電路(74HC244)損壞
e) 一臺電子汽車衡儀表到打印機(jī)接口電路(74HC245)損壞
f) 一臺電子汽車衡一只稱重傳感器損壞(輸入端開路)
g) 隨著計算機(jī)的普及,不論是軌道衡還是汽車衡都配置了計算機(jī)與衡器儀表構(gòu)成稱重管理系統(tǒng),有兩臺主機(jī)和兩臺CRT顯示器的電源部分損壞。
從以上情況和處理過程來看,不難得出這樣一些結(jié)論:
1)損壞的元器件明顯的不同于往年,稱重傳感器的損壞已占少數(shù),這可能是因為稱重傳感器都接有可靠的大電流回路保護(hù)線,稱重傳感器的上、下短路接地,整個稱重傳感器形成對地等電位狀態(tài)。加之又采用了防浪涌接線盒,實質(zhì)上就是PCB板上焊有防浪涌及防感應(yīng)雷的保護(hù)元器件,在供橋電壓和信號輸出端各并聯(lián)一只TVS管,如P6KE18CA,適當(dāng)?shù)靥岣吡朔览讚裟芰Α?br style="box-sizing: border-box;" />
2)稱重儀表和計算機(jī)又幾乎都是電源電路和接口電路損壞,這樣看來,雷電的感應(yīng)浪涌電壓的入侵途徑除了電源,主要是通過信號線竄進(jìn)設(shè)備內(nèi)部,隔離、接口芯片當(dāng)然首當(dāng)其沖,遭其擊穿破壞。
3) 一旦發(fā)現(xiàn)電子衡器故障,不論原先是開機(jī)運行還是停機(jī)狀態(tài),只要是雷雨過后出現(xiàn)故障,絕大部分屬于雷電傷害所致,真可謂病因明確。
4)計算機(jī)主機(jī)和顯示器一般都采用無電源變壓器的開關(guān)電源,不論是否開機(jī),只要電源插頭插在插座上,因為電源開關(guān)的動、靜觸點分離時的間隙只有2mm左右,瞬時的雷電感應(yīng)浪涌電壓的火花閃絡(luò)足以進(jìn)入,使其電源電路中的整流元件、濾波電容受到感應(yīng)雷擊傷害。
5)受雷電傷害的電子衡器故障比較明顯,容易查找發(fā)現(xiàn),只要對“進(jìn)、出口”電路稍加留心觀察就能看到過電壓擊穿損壞的元器件(有的發(fā)黑,有的鼓包,甚至于炸裂)。除更換傳感器外,更換接口芯片,基本上不需要重新標(biāo)定,因而維修相對順利。
鑒于以上情況,為了進(jìn)一步降低雷擊傷害,我們參照計算機(jī)房防雷設(shè)施,擬定并協(xié)助用戶單位實施了電子衡器房防止雷擊的預(yù)防方案,主要針對防止雷電感應(yīng)電壓從電源線竄入,特別注意到防止從信號線入侵。其接線框圖如圖一所示。其方案具體安裝實施的特點如下:
① 將三相四線制電源在進(jìn)戶處把零線做重復(fù)接地,其接地電阻小于4歐姆,并將地線同時引入戶內(nèi),形成三相五線制供電。這樣地線既作接地保護(hù)用,又可預(yù)防共用零線斷路時三相負(fù)荷不均衡引起的高電壓危害(如僅接入單相電源,零線同樣做重復(fù)接地后引入戶內(nèi))。
② 在室內(nèi)配電箱中,對A、B、C三相各裝一只DZ47-63/C16型空氣斷路器(空氣開關(guān))作為保護(hù)之用。據(jù)我們實踐使用情況,此類開關(guān)比老式DZ12系列靈敏度要高很多,可靠性較好。在空氣開關(guān)的下端火線與零線之間并聯(lián)一只過壓保護(hù)的壓敏電阻。當(dāng)遇到雷擊感應(yīng)浪涌高電壓竄入時,達(dá)到壓敏電阻的動作值,壓敏電阻會立即由高阻轉(zhuǎn)為導(dǎo)通,短路電流致使空氣開關(guān)C16立即跳閘,起到過電壓的保護(hù)。
③ 防雷濾波器主要由壓敏電阻和LC濾波電路組成,其自制的實用電路如圖二。L1、L2是用¢0.5~1.0mm 的高強(qiáng)漆包線在同一磁環(huán)的兩側(cè)各繞6~8匝。
(圖二)
④ 信號避雷器是借鑒目前市場上有不少加裝避雷器的家用電器,主要是將體積甚小的金屬氧化物避雷器埋藏在家用電器中。其實質(zhì)就是一個過壓保護(hù)元件如壓敏電阻(YM471)或TVS管。
另外,我們還主動熱情地給有關(guān)人員介紹電子衡器不同于機(jī)械衡器,講明電子衡器的儀表和其他電子儀器儀表一樣需要注意防雷電傷害。幫助司磅人員增強(qiáng)防雷電意識。建議企業(yè)各衡器房所,在雷雨季節(jié),當(dāng)不稱量下班時,盡可能注意,把稱重系統(tǒng)設(shè)備的電源插頭拔掉。以阻斷感應(yīng)雷擊由電源線竄入。
平時注意檢查各稱重傳感器大電流旁路線和接地線是否完好。每年至少測量接地電阻一次,看是否達(dá)到不大于4歐姆的要求,否則要及時處理。并注意安排在雷雨季節(jié)之前完成。
按照圖一方案實施的衡器房所,從05年冬到目前,經(jīng)過06年的雷雨季節(jié),尤其是07年3月底和7月、8月較強(qiáng)的雷雨,尚未發(fā)生一起雷電傷害的事故。而未安裝的,在06年7月就有一例是耀華XK3190—D2+表中接口芯片HD74HC224P損壞。說明上述的預(yù)防措施是行之有效的,達(dá)到了預(yù)期目的。故介紹給同行參考。然而由于所經(jīng)時間較短,尚不能充分說明問題。加之因雷擊傷害的成因很復(fù)雜,采取這些經(jīng)濟(jì)實用的防雷措施只能降低雷擊的侵害,要想百分之百地避免雷擊傷害是難以做到的。