Giải quyết vấn đề xung nhiễu như thế nào?
Với các phân tích bên trên, tổng kết lại, ta thấy xung nhiễu thường ở 2 dạng sau
1. Xung nhiễu cường độ lớn :
- Theo chuẩn ANSI/IEEE C62.41 & C62.45 là các xung A1 2kV, 67A 100KHz Ring Wave; B3/C1 6kV, 3kA Impulse Wave; C3 20kV, 10kA Impulse Wave… gọi là surge (đột biến điện) cường độ lớn.
- Thể hiện thực tế: sét đánh, hư hỏng trên lưới điện, mô tơ công suất lớn vận hành
2. Xung nhiễu tần suất lớn: là các xung nhiễu xảy ra nhiều lần trong một chu kỳ sóng sine, cho ra hàng triệu xung nhiễu trong một giờ
Xung nhiễu và đột biến điện gây ra 2 tác hại sau :
1. Hư hỏng tức thì:
Hư hỏng này có tính tàn phá, gây hư hỏng, cháy nổ thiết bị tức thì
2. Hư hỏng tích tụ:
Hư hỏng do nhiệt sinh ra làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, điện tử, đến một mức nào đó sẽ làm hư chíp, mạch điện tử dẫn đến hư hỏng thiết bị, hư hỏng trong mạch điện tử ngày nay thường dẫn đến phải thay cả board mạch, khi nhiệt độ tăng cao có thể làm cháy thiết bị
Vậy phải làm như thế nào để triệt các xung nhiễu này?
1. Giải quyết hiện tượng Xung nhiễu cường độ lớn gây ra hư hỏng tức thì: Theo "Current Scene" một tạp chí về công nghệ bảo vệ mạch điện của hãng General Electric, thì các hiện tượng sét đánh, hư hỏng trên lưới điện (nổ máy biến áp, gãy trụ điện, đứt dây…) gây ra khoảng 20% sự cố hư hỏng cho thiết bị điện, điện tử. Con số 80% còn lại là do các thiết bị điện điện tử trong hệ thống của khách hàng tự sinh ra và lây lan trên lưới điện (ví dụ vận hành máy móc công nghiệp sinh ra xung nhiễu trung bình 6KV, máy photocopy khi tụ điện xả điện sinh ra xung nhiễu 2KV), khi các xung nhiễu này đến được bên trong thiết bị vi xử lý sử dụng điện 5 - 12 – 24 V thì sẽ gây hư hỏng thiết bị điện.
1a. Sét đánh trực tiếp: là sét đánh thẳng vào đường dây, trường hợp này rất ít xảy ra, xác suất xảy ra là dưới 1%, lúc đó cường độ xung sét là rất lớn, nhưng ta vẫn có cách chống triệt để qua việc bố trí bảo vệ nhiều lớp như theo sơ đồ thí nghiệm sau
Đây là sơ đồ nguyên lý mô tả việc bảo vệ 3 lớp trong phòng thí nghiệm, với xung sét giả lập là 70.000V (mô phỏng sét đánh trực tiếp), qua cấp bảo vệ thứ nhất sẽ còn 3640V, qua cấp bảo vệ thứ 2 sẽ còn 234V, qua cấp bảo vệ thứ 3 sẽ còn 0V.
1b. Sét đánh lan truyền: Cường độ sét trực tiếp lớn nhất đo được là trên 200KA, khi sét đánh lan truyền (đánh xuống đất và vào thiết bị qua đường dây đất, trung tính) thông thường cường độ sẽ giảm xuống gần mười lần, vì vậy xung sét lan truyền giả lập thường là xung 2KA ANSI/IEEE C62.41.
Khi xung sét này truyền vào máy, thông thường sẽ làm hư các linh kiện bảo vệ chống xung đột biến điện lớn là những con MOV được hàn trên các dây pha – trung tính của UPS hoặc bộ nguồn cấp điện cho máy.
Thí nghiệm sau mô tả việc cho xung điện 10KA ANSI/IEEE C62.41 (mô phỏng sét lan truyền) đánh vào con MOV đã nói bên trên, chỉ cần 1 cú đánh là con MOV này nổ tung.
Kết luận: xung sét lan truyền thực chất là xung nhiễu cường độ cao, vào đến thiết bị điện điện tử bên trong sẽ đủ lớn để làm hư hỏng các thiết bị vi xử lý điều khiển máy móc.
2. Giải quyết hiện tượng Xung nhiễu tần suất lớn gây ra hư hỏng tích tụ
Khắc phục hiện tượng xung nhiễu nhiều sinh nhiệt gây hư hỏng, cháy nổ và máy móc chạy sai phức tạp hơn nhiều, ta cần có thiết bị ổn định nguồn điện với khả năng triệt xung nhiễu với các đặc tính sau:
- Hấp thu tất cả năng lượng nhiệt sinh ra mà không làm lượng nhiệt đó tích tụ gây cháy nổ hệ thống và thiết bị bảo vệ/ được bảo vệ!!!
- Khi xung nhiễu xảy ra trên sóng sine phải lọc được xung nhiễu và đưa sóng sine về dạng chuẩn.
Hình minh họa cho thấy xung nhiễu không chỉ bị cắt ở ngưỡng điện áp kẹp màu vàng mà còn bị cắt nếu vượt qua mức xanh, mạch nắn sóng sine (công nghệ True Frequency Attenuation Network) có tác dụng triệt xung nhiễu ở mức zero giúp tránh được hiện tượng nhầm lẫn của phần mềm dẫn đến đứng máy tính hoặc tự động reset đã phân tích ở trên vì điện áp xung nhiễu ở mức zero đã bị cắt giảm không đủ mạnh để mạch đếm đếm thành 1.
Tác hại của xung nhiễu điện đối với con người
1. Gây hư hỏng có tính tàn phá : là hư hỏng tức thì, như hiện tượng sét đánh trực tiếp hay máy móc hư do xung nhiễu dẫn đến hiện tượng cháy nổ v.v… gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản mà có thể nhận thấy ngay bằng mắt thường.
2. Gây hư hỏng có tính chất tích tụ : hư hỏng do suy giảm tuổi thọ thiết bị, sinh ra nhiệt lượng không được xử lý, hư hỏng này có tỉ lệ gây ra cháy nổ rất cao.
Nhiệt do xung nhiễu tích tụ dần dần trong thiết bị gây ra cháy nổ có tỉ lệ lớn hơn gấp nhiều lần so với sét đánh, các hình sau cho thấy thiệt hại do xung nhiễu gây ra (không phải do sét đánh)
vutranthuan.blogspot.com
Với các phân tích bên trên, tổng kết lại, ta thấy xung nhiễu thường ở 2 dạng sau
1. Xung nhiễu cường độ lớn :
- Theo chuẩn ANSI/IEEE C62.41 & C62.45 là các xung A1 2kV, 67A 100KHz Ring Wave; B3/C1 6kV, 3kA Impulse Wave; C3 20kV, 10kA Impulse Wave… gọi là surge (đột biến điện) cường độ lớn.
- Thể hiện thực tế: sét đánh, hư hỏng trên lưới điện, mô tơ công suất lớn vận hành
2. Xung nhiễu tần suất lớn: là các xung nhiễu xảy ra nhiều lần trong một chu kỳ sóng sine, cho ra hàng triệu xung nhiễu trong một giờ
Xung nhiễu và đột biến điện gây ra 2 tác hại sau :
1. Hư hỏng tức thì:
Hư hỏng này có tính tàn phá, gây hư hỏng, cháy nổ thiết bị tức thì
2. Hư hỏng tích tụ:
Hư hỏng do nhiệt sinh ra làm giảm tuổi thọ thiết bị điện, điện tử, đến một mức nào đó sẽ làm hư chíp, mạch điện tử dẫn đến hư hỏng thiết bị, hư hỏng trong mạch điện tử ngày nay thường dẫn đến phải thay cả board mạch, khi nhiệt độ tăng cao có thể làm cháy thiết bị
Vậy phải làm như thế nào để triệt các xung nhiễu này?
1. Giải quyết hiện tượng Xung nhiễu cường độ lớn gây ra hư hỏng tức thì: Theo "Current Scene" một tạp chí về công nghệ bảo vệ mạch điện của hãng General Electric, thì các hiện tượng sét đánh, hư hỏng trên lưới điện (nổ máy biến áp, gãy trụ điện, đứt dây…) gây ra khoảng 20% sự cố hư hỏng cho thiết bị điện, điện tử. Con số 80% còn lại là do các thiết bị điện điện tử trong hệ thống của khách hàng tự sinh ra và lây lan trên lưới điện (ví dụ vận hành máy móc công nghiệp sinh ra xung nhiễu trung bình 6KV, máy photocopy khi tụ điện xả điện sinh ra xung nhiễu 2KV), khi các xung nhiễu này đến được bên trong thiết bị vi xử lý sử dụng điện 5 - 12 – 24 V thì sẽ gây hư hỏng thiết bị điện.
1a. Sét đánh trực tiếp: là sét đánh thẳng vào đường dây, trường hợp này rất ít xảy ra, xác suất xảy ra là dưới 1%, lúc đó cường độ xung sét là rất lớn, nhưng ta vẫn có cách chống triệt để qua việc bố trí bảo vệ nhiều lớp như theo sơ đồ thí nghiệm sau
Đây là sơ đồ nguyên lý mô tả việc bảo vệ 3 lớp trong phòng thí nghiệm, với xung sét giả lập là 70.000V (mô phỏng sét đánh trực tiếp), qua cấp bảo vệ thứ nhất sẽ còn 3640V, qua cấp bảo vệ thứ 2 sẽ còn 234V, qua cấp bảo vệ thứ 3 sẽ còn 0V.
1b. Sét đánh lan truyền: Cường độ sét trực tiếp lớn nhất đo được là trên 200KA, khi sét đánh lan truyền (đánh xuống đất và vào thiết bị qua đường dây đất, trung tính) thông thường cường độ sẽ giảm xuống gần mười lần, vì vậy xung sét lan truyền giả lập thường là xung 2KA ANSI/IEEE C62.41.
Khi xung sét này truyền vào máy, thông thường sẽ làm hư các linh kiện bảo vệ chống xung đột biến điện lớn là những con MOV được hàn trên các dây pha – trung tính của UPS hoặc bộ nguồn cấp điện cho máy.
Thí nghiệm sau mô tả việc cho xung điện 10KA ANSI/IEEE C62.41 (mô phỏng sét lan truyền) đánh vào con MOV đã nói bên trên, chỉ cần 1 cú đánh là con MOV này nổ tung.
Kết luận: xung sét lan truyền thực chất là xung nhiễu cường độ cao, vào đến thiết bị điện điện tử bên trong sẽ đủ lớn để làm hư hỏng các thiết bị vi xử lý điều khiển máy móc.
2. Giải quyết hiện tượng Xung nhiễu tần suất lớn gây ra hư hỏng tích tụ
Khắc phục hiện tượng xung nhiễu nhiều sinh nhiệt gây hư hỏng, cháy nổ và máy móc chạy sai phức tạp hơn nhiều, ta cần có thiết bị ổn định nguồn điện với khả năng triệt xung nhiễu với các đặc tính sau:
- Hấp thu tất cả năng lượng nhiệt sinh ra mà không làm lượng nhiệt đó tích tụ gây cháy nổ hệ thống và thiết bị bảo vệ/ được bảo vệ!!!
- Khi xung nhiễu xảy ra trên sóng sine phải lọc được xung nhiễu và đưa sóng sine về dạng chuẩn.
Hình minh họa cho thấy xung nhiễu không chỉ bị cắt ở ngưỡng điện áp kẹp màu vàng mà còn bị cắt nếu vượt qua mức xanh, mạch nắn sóng sine (công nghệ True Frequency Attenuation Network) có tác dụng triệt xung nhiễu ở mức zero giúp tránh được hiện tượng nhầm lẫn của phần mềm dẫn đến đứng máy tính hoặc tự động reset đã phân tích ở trên vì điện áp xung nhiễu ở mức zero đã bị cắt giảm không đủ mạnh để mạch đếm đếm thành 1.
Tác hại của xung nhiễu điện đối với con người
1. Gây hư hỏng có tính tàn phá : là hư hỏng tức thì, như hiện tượng sét đánh trực tiếp hay máy móc hư do xung nhiễu dẫn đến hiện tượng cháy nổ v.v… gây thiệt hại nghiêm trọng về người và tài sản mà có thể nhận thấy ngay bằng mắt thường.
2. Gây hư hỏng có tính chất tích tụ : hư hỏng do suy giảm tuổi thọ thiết bị, sinh ra nhiệt lượng không được xử lý, hư hỏng này có tỉ lệ gây ra cháy nổ rất cao.
Nhiệt do xung nhiễu tích tụ dần dần trong thiết bị gây ra cháy nổ có tỉ lệ lớn hơn gấp nhiều lần so với sét đánh, các hình sau cho thấy thiệt hại do xung nhiễu gây ra (không phải do sét đánh)
vutranthuan.blogspot.com
