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電子專業(yè)畢業(yè)論文

時間:2021-03-27 13:10:59 論文 我要投稿

電子專業(yè)畢業(yè)論文

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電子專業(yè)畢業(yè)論文

  1.微電子設(shè)備易受雷電電磁脈沖的損壞

  雷電電磁脈沖是天空打雷時產(chǎn)生的成為干擾源的強(qiáng)大閃電流及其電磁場,它的感應(yīng)范圍很大,對建筑物內(nèi)的各種電氣設(shè)備都會有不同程度的危害,這種危害就是雷電電磁脈沖所產(chǎn)生的干擾。而由于微電子設(shè)備抗干擾能力低,它更易受到雷電電磁脈沖的侵害。

  1.1微電子設(shè)備工作電壓低, 抗雷電能力差微

  電子設(shè)備日益向高精度、高靈敏度和高可靠性方向發(fā)展。其設(shè)備非常靈敏,但耐壓很低,一般只有 10V 左右,所以對雷電電磁脈沖極為敏感,極易受到干擾或損壞,如果沒有配套的防雷保護(hù)措施,雷電損壞率是很高的。這是因?yàn)槲㈦娮釉O(shè)備的耐壓水平不能與一般電氣設(shè)備相比,一般電氣設(shè)備允許的雷電脈沖要比微電子設(shè)備高得多,所以感應(yīng)的雷電電磁脈沖對一般設(shè)備來講是安全的,而對微電子設(shè)備來講是危險的。

  1.2雷電電磁脈沖的干擾是微電子設(shè)備損壞的主要原因

  雷電傷害一般分為直擊雷、雷電感應(yīng)及雷電波侵入等,以上這 3 種雷擊均可在建筑物內(nèi)產(chǎn)生雷電電磁脈沖,并對建筑物內(nèi)的微電子設(shè)備產(chǎn)生干擾,其干擾形式有:

  (1)建筑物的防雷裝置接閃時,強(qiáng)大的瞬間雷電及其強(qiáng)磁場對建筑物內(nèi)的電力線路和微電子設(shè)備的干擾。

  (2)天空中雷電波的電磁輻射對建筑物內(nèi)電力線路和微電子設(shè)備的電磁干擾。

  (3)由外部各種強(qiáng)、弱電架空線路或電纜線路傳來的電磁波對建筑物內(nèi)微電子設(shè)備的干擾。

  因其電子設(shè)備耐壓水平很低,各種雷害產(chǎn)生的雷電脈沖對它都可以產(chǎn)生危害,雷電脈沖因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生,它可以來自避雷針落雷而感應(yīng)產(chǎn)生,也可以來自遠(yuǎn)處落雷而產(chǎn)生,并且在數(shù)百米的`范圍內(nèi),對保護(hù)各種微電子的設(shè)備構(gòu)成威脅,而且雷擊越近,造成的危害就越大。同時,感應(yīng)的雷電電磁脈沖也可以通過電源線、天線、信號線的耦合被引入微電子設(shè)備,并且可以在所有的金屬管道及電纜金屬外皮感應(yīng)產(chǎn)生,所以雷電電磁脈沖是微電子設(shè)備損壞的主要原因,應(yīng)是現(xiàn)代智能建筑防雷的重點(diǎn)。

  2.電子工程類建筑防雷設(shè)計

  通常我們將建筑物防雷裝置分為兩大部分:外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置。外部防雷裝置是傳統(tǒng)的常規(guī)防雷裝置,其作用是保護(hù)建筑物免遭直擊雷,除外部防雷裝置外,所有防雷保護(hù)的附加措施均為內(nèi)部防雷裝置,措施主要有屏蔽、均衡電位(等電位)、合理布線和良好接地等,其作用是減少建筑物內(nèi)的雷電流和電磁效應(yīng),以防止雷電感應(yīng)所造成的反擊、接觸電壓及電磁脈沖等雷害。

  2.1 建筑外部防雷裝置

  接閃器包括避雷針和避雷網(wǎng),避雷針的保護(hù)機(jī)理是通過雷電引向自身來完成保護(hù)區(qū)內(nèi)的保護(hù)對象免遭直接雷擊的,這種引雷的機(jī)理使避雷系統(tǒng)增加被雷擊的概率。要保證被保護(hù)對象免遭直接雷擊,避雷針就必須有足夠的高度,而避雷針越高,其遭雷擊概率也越大,即避雷針被雷擊的概率與它的高度成正比。因此,采用避雷針保護(hù)不但起到引雷的作用,而且會大大增加被雷擊的概率。

  對于微電子設(shè)備來講,要保證其安全使用,應(yīng)盡量避免其所在的建筑的避雷針直接受雷擊,尤其在保護(hù)范圍內(nèi)的直擊雷,這是因雷擊避雷針后,強(qiáng)大的雷擊電流經(jīng)引下線入地的過程中,由于雷電流陡度的作用,在其周圍產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場,可使建筑物內(nèi)的金屬物體產(chǎn)生感應(yīng)電壓,它與雷電流陡度成正比,與雷擊點(diǎn)的距離成反比。

  引下線的作用是傳導(dǎo)雷電流經(jīng)接地極入地,當(dāng)建筑某部位遭雷擊時,強(qiáng)大的雷電流將經(jīng)引下線入地,引下線的粗細(xì)和數(shù)量將直接影響分流效果,若引下線多,每根引下線通過的雷電流就小,電磁感應(yīng)就小,對其微電子設(shè)備影響就小。同時,增加引下線的數(shù)量,也有利于屏蔽的效果。

  2.2 建筑內(nèi)部防雷裝置

  前已述及,雷擊時,雷電電磁脈沖是損壞微電子設(shè)備的主要原因,這些設(shè)備在防雷裝置接閃時會受到電磁干擾,由于它們靈敏度高,耐壓水平低,有時附近打雷或接閃時,也會受到雷電波的電磁輻射或受到傳來的電磁波的影響。由于這些電磁波均來自建筑物外,因此防御雷電電磁脈沖干擾的理想方法就是采用屏蔽,即利用法拉第籠原理,將建筑物防雷裝置設(shè)計成為籠式避雷網(wǎng)。

  對于鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑,應(yīng)盡量利用其結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋(地板、頂板、墻、梁、柱),使其連接構(gòu)成一個六面體的網(wǎng),以形成良好的屏蔽,這樣,不僅能較好地防止空間電磁波的輻射,而且還可以使建筑物內(nèi)部的雷電分流和均壓達(dá)到最佳效果。對于磚混結(jié)構(gòu)的建筑,應(yīng)對其電子設(shè)備用房單獨(dú)做屏蔽。

  電子應(yīng)用系統(tǒng)對低頻信號工作接地要求較高,采用聯(lián)合接地體,不能允許低頻工作接地系統(tǒng)有環(huán)流存在,因此,低頻信號工作接地應(yīng)采用單點(diǎn)接地系統(tǒng),各層的低頻信號工作接地均應(yīng)直接接在本層的單點(diǎn)接地板上,整個建筑物內(nèi)為樹干式結(jié)線,不得形成環(huán)路,單點(diǎn)接地系統(tǒng)應(yīng)由建筑物內(nèi)的中心部位引到建筑的基礎(chǔ)底板上,直接與基礎(chǔ)裝置相連并焊接,以避免防雷引下線產(chǎn)生的強(qiáng)磁場干擾。

  聯(lián)合接地系統(tǒng)通常利用建筑物的基礎(chǔ)作接地極,其接地電阻均<1Ω。在確定接地電阻時,應(yīng)綜合考慮各種設(shè)備對接地電阻值的要求,取最低值。若還不能滿足要求,應(yīng)在室外加打接地極,并應(yīng)與建筑的聯(lián)合接地極相連,以避免形成單獨(dú)接地。

  3.結(jié)論

  瞬態(tài)電涌一般來源于雷擊電磁脈沖和操作過電壓、外部防雷措施對瞬態(tài)電涌產(chǎn)生的過電壓起不到保護(hù)作用,必須在信息系統(tǒng)電源線路和信息通道上,分級設(shè)置電涌保護(hù)器 SPD,以抑制浪涌電壓和旁路浪涌電流。對于電子應(yīng)用類工程建筑其防雷設(shè)計應(yīng)注意:

  (1)為減少直擊概率,直擊雷的接閃保護(hù)宜慎用避雷針,多用避雷網(wǎng),若用避雷針,應(yīng)遠(yuǎn)離微電子設(shè)備。

  (2)為減小建筑物遭雷擊時,引下線流經(jīng)的強(qiáng)大的雷電流所產(chǎn)生的強(qiáng)磁場對微電子設(shè)備的干擾,應(yīng)在滿足規(guī)范的前提下,適當(dāng)增加引下線的數(shù)量,從而減小每根引下線的電流密度及響應(yīng)產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度,同時,增加引下線對于屏蔽的效果也有好處。

  (3)為防御建筑物外雷電波的電磁輻射,減小建筑物內(nèi)感應(yīng)的電磁脈沖對微電子設(shè)備的影響,采用的最好辦法是屏蔽,把建筑物防雷設(shè)計成為籠式避雷網(wǎng)。

  (4)為防御建筑物內(nèi)產(chǎn)生反擊電壓,保證人身及設(shè)備安全,在建筑物內(nèi)做等電壓電位連接。

  (5)為防御雷電波侵入,對于高、低壓架空進(jìn)線的建筑,應(yīng)采取加裝避雷器及過電壓保護(hù)器等以防雷電波侵入的措施。對于天線、航空障礙燈,也應(yīng)考慮防雷電波侵入措施,在其電力系統(tǒng)中應(yīng)加裝浪涌保護(hù)器。并在信息系統(tǒng)電源線路和信息通道上,分級設(shè)置電涌保護(hù)器 SPD。

  (6)為減少因引下泄流在建筑內(nèi)靠外墻處產(chǎn)生的強(qiáng)磁場對設(shè)備的影響,建筑內(nèi)電力及通信主干線應(yīng)盡量設(shè)在建筑物的中心位置,其精密電子設(shè)備用房也應(yīng)遠(yuǎn)離靠外墻處。

  


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