電磁脈沖防護理論與技術
雷電磁脈沖，以及人為的各類電磁脈沖裝置工作時，會在目標區域產生強大的電磁脈沖沖擊波，電場強度從1000V/m ～10^5V/m不等，具有高電壓、高場強、頻譜寬、范圍廣的特點，通過強大的輻射耦合效應，或者用過各類線纜進入電子、電氣設備，對設備內部的半導體組件帶來強大的毀損效應。
1.1: 靜電：是自然界常見的電磁脈沖輻射源，靜電放電(ESD)可以產生高電壓、強電場、大電流，形成寬頻帶的電磁脈沖輻射場。典型的ESD輻射場為衰減震蕩波形，持續時間在500nS，場強峰值在150V/m，中心頻率在40MHz左右。
1.2: 雷電磁脈沖(LEMP)：LEMP是伴隨著雷電放電產生的電流瞬變和強電磁場輻射，屬于雷電的二次效應，是信息化時代的公害，也是EMP防護的熱點與難點。由靜電脈沖、地電流浪涌和電磁脈沖輻射場三部分組成。
1.3: 核電磁脈沖(NEMP) : 以高空核電磁脈沖(HEMP)危害最大。
核電磁脈沖分為三個階段，如下圖： 早期（E1）為高頻能量短脈沖，耦合到線纜中以后，通常具有20/500ns雙指數脈沖的特征，在線纜上感應的峰值電流最大可達2000A；中期（E2）為中頻脈沖，在線纜中感應的波形類似于1.5/400us雙指數脈沖，最大電流可達250A，該脈沖具有更高的能量；晚期（E3）為低頻長脈沖，主要是對長的電力線造成損壞，與EMP防護關系不大。
1.4: 非核電磁脈沖，主要指高功率微波，電磁炸彈等，EMP場強峰值低于NEMP，是高效的電子戰，信息戰工具。
普通浪涌抑制器，在浪涌到來時，只響應一個過電壓或者電壓變化；作為前沿技術，正弦波跟蹤浪涌抑制電路，具有普通浪涌抑制器的功能，還響應于頻率的變化，即不論浪涌落在正弦波的何處，都起同樣的抑制作用，EMP濾波器TYJ6200系列產品具備浪涌正弦波跟蹤功能。如下圖。
3.1: 浪涌抗擾度試驗–IEC61000-4-5,IEC61643-11;
3.2: 抗擾度試驗–IEC61000-4-24，EMP防護按照嚴酷程度分為I，II，III級，如下表：
| 試驗等級 | 適用對象 | 殘余峰值電流（在2Ω阻抗下測試） |
|---|---|---|
| I級 | 工業領域 | ＜353A(在250VAC,50Hz條件測試) |
| II級 | 關鍵基礎設施 | ＜50A(在250VAC,50Hz條件測試) |
| III級 | 軍事設施（等同于MIL-STD-188-125） | ＜10A(在250VAC,50Hz條件測試) |
3.3：GJB151B-RS105 (對應美標：MIL-STD-461E)
| 峰值電場：大于50kV/m | 峰值磁場：大于130A/m |
| 脈沖上升時間：1.8ns | 脈沖長度：23ns |
3.4：浪涌保護器SPD試驗參考標準GB50343.
| 雷電防護等級 | 總配電箱 | 分配電箱 | 機箱、機柜端口 | ||
|---|---|---|---|---|---|
| 10/350μsI類試驗 | 8/20μsII類試驗 | 8/20μsII類試驗 | 8/20μsII類試驗 | 1.2/50&8/20μsIII類組合波試驗 | |
| A級 | Iimp≥20kA | In≥80kA | In≥40kA | In≥5kA | Uoc≥10kV&Isc≥5kA |
| B級 | Iimp≥15kA | In≥60kA | In≥30kA | In≥5kA | Uoc≥10kV&Isc≥5kA |
| C級 | Iimp≥12.5kA | In≥50kA | In≥20kA | In≥3kA | Uoc≥5kV& Isc≥3kA |
| D級 | Iimp≥12.5kA | In≥50kA | In≥10kA | In≥3kA | Uoc≥5kV& Isc≥3kA |
高空核電磁脈沖(HEMP)防護，分設備層面與建筑物兩部分，具體實施方案如下圖：
備注：
(1) 濾波器A為設施級電磁脈沖濾波器，用于配電網絡，設施入口。額定電壓250/440VAC， 單/三相電流16~100安培，通流量40kA(8/20us波形)。
(2) 濾波器B 為 設備級電磁脈沖濾波器，直接用于屏蔽機箱、機柜。額定電壓250VAC,6~16安培，通流量40kA(8/20us波形)；漏電流很小，且集成正弦波浪涌跟蹤電路，特別適合敏感設備的電磁脈沖防護。
(3) 良好的電磁屏蔽，同樣至關重要，我司建議：I，II級防護模塊的電場屏蔽效能為40~60dB，設備端屏蔽效能不低于80dB。
(1)電路由瞬態電路和穩態電路組成，瞬態電路具備失效熱保護功能，消除了安全隱患；
(2)領先的設計，浪涌的正弦波動態跟蹤抑制，浪涌殘壓遠低于普通浪涌抑制器；
(3)泄漏電流小，符合安規標準，與航插做集成，可以取得最佳使用效果；
(4)用于通過各類高強度瞬態波形的抗擾度測試：如CS117,RS105等等。
| 規格型號 | 額定電壓電流 | 工作頻率 | 溫度范圍 | 泄漏電流 | 通流量 | 插入損耗 | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| TYJ6200T-6Z | 6A@250VAC | 50Hz | -40℃~70℃ | ≤2.5mA | 40kA(8/20μs) | >25dB@10k~100kHz >70dB@100k~18GHz |
||||||
| TYJ6200T-10Z | 10A@250VAC | 50Hz | -40℃~70℃ | ≤2.5mA | 40kA(8/20μs) | >25dB@10k~100kHz >70dB@100k~18GHz |
||||||
| TYJ6200T-16Z | 16A@250VAC | 50Hz | -40℃~70℃ | ≤2.5mA | 40kA(8/20μs) | >25dB@10k~100kHz >70dB@100k~18GHz |
||||||
| TY610W-2A-16EMP | 16A@250VAC | 50Hz | -40℃~70℃ | ≤0.5A | 40kA(8/20μs) | >25dB@10k~100kHz >70dB@100k~18GHz |
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| TY610W-2A-32EMP | 32A@250VAC | 50Hz | -40℃~70℃ | ≤0.5A | 40kA(8/20μs) | >25dB@10k~100kHz >70dB@100k~18GHz |
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| TY610W-2A-63EMP | 63A@250VAC | 50Hz | -40℃~70℃ | ≤0.5A | 40kA(8/20μs) | >25dB@10k~100kHz >70dB@100k~18GHz |
||||||
| TY610W-2A-100EMP | 100A@250VAC | 50Hz | -40℃~70℃ | ≤0.5A | 40kA(8/20μs) | >25dB@10k~100kHz >70dB@100k~18GHz |
||||||
| TY610W-4A-16EMP | 4×16A@440VAC | 50Hz | -40℃~70℃ | ≤2.5mA | 40kA(8/20μs) | >25dB@10k~100kHz >70dB@100k~18GHz |
||||||
| TY610W-4A-32EMP | 4×32A@440VAC | 50Hz | -40℃~70℃ | ≤2.5mA | 40kA(8/20μs) | >25dB@10k~100kHz >70dB@100k~18GHz |
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| TY610W-4A-63EMP | 4×63A@440VAC | 50Hz | -40℃~70℃ | ≤2.5mA | 40kA(8/20μs) | >25dB@10k~100kHz >70dB@100k~18GHz |
||||||
| TY610W-4A-100EMP | 4×100A@440VAC | 50Hz | -40℃~70℃ | ≤2.5mA | 40kA(8/20μs) | >25dB@10k~100kHz >70dB@100k~18GHz |
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備注：
(1)TY610W系列可用于配電網絡，建筑設施入口處；TYJ6200T系列用于屏蔽機箱、機柜入口處。
(2)TYJ6200T系列EMP濾波器具備浪涌正弦波跟蹤功能。
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