工厂电子秤称重系统的雷电浪涌保护研究

在分析喘振源，称重系统的通用性以及各种衡器系统（如汽车衡，铁路衡，皮带秤，散装称重等）的传输信号的特殊性之后，提出了称重方法。系统的雷电防护和雷电电磁脉冲破坏的综合解决方案。自1980年代以来，随着计算机，自动控制和信息技术的发展，包括计算机，通信设备，控制系统等在内的各种形式的电子系统已得到越来越多的使用，尤其是该系统已在许多行业中得到应用。具有相当规模和复杂性的工厂。工厂电子秤自动化系统的主要核心是使用微电子系统设备。这些电子系统设备的工作电压仅为几伏，工作电流约为微安至毫安。雷电流放电将立即产生强电磁脉冲，并通过空气辐射耦合和金属管道电路的导电耦合（电阻耦合，磁场耦合，电场耦合）耦合到敏感的微电子器件电路。控制系统设备。或出现异常。因此，出于经济成本和生产安全的原因，非常不希望雷电电磁脉冲会导致控制系统损坏和数据丢失。称重系统的特性和特殊性由于称重系统的应用特性，铁路秤和卡车秤通常安装在货运场的道路或铁路轨道上，而皮带秤和散装秤通常安装在码头和码头的原料输送机上。货运场。 。码头，货场等通常位于河边或大片空地上。这些称重系统的传感器安装在平坦的地面或轨道线上，或者安装在传送带上。图1是安装在工厂中的称重系统的总体布置的示意图。 —通常，各种称重系统都使用应变计作为称重传感器。在模拟信号传输的称重系统中，称重传感器的激励电压为12V，称重的输出信号基本在100mV以内，在数字信号传输的称重系统中，称重传感器的工作电压为12V。 ，称重输出信号使用半双工RS485数字信号，皮带秤的转速表通常使用12V电压脉冲输出。这些信号通过信号电缆传输到安装了称重仪器或控制器的车间。除信号电缆外，位于车间的称重仪器和控制器还需要使用工厂供电和配电系统的电源电缆，以及将称量信号传输到工厂控制和管理网络的信号或通信电缆。综上所述，一般称重系统具有以下特点：①通常安装在河边或高处的码头，货场等空旷地区。 ②称重装置本身由大面积或大体积的金属部件组成。 ③称重系统的信号电缆，电源电缆或通讯电缆会穿过或直接暴露在开放无保护的区域。 ④系统传输信号较弱（mV电平），传输距离较长（最长可能超过1km）。雷电和浪涌对称称重系统的损坏方法根据对大量用户和对称称重系统制造商的使用和维护的调查，已知称重系统的雷击损坏数量明显高于称重系统。工厂中的其他仪器和电气设备以及某些位置的称重仪器几乎每年在雷暴季节，设备都会被雷击损坏。通过对称重系统的安装环境和电气特性的分析，称重系统主要受到直接和间接雷击的破坏。 1.直接雷击直接雷击是指在带电的云层（雷云）与建筑物，其他物体等之间发生的快速放电。防雷装置，以及随之而来的电气，热力或机械力。系列的破坏作用。对于对称称重系统，直接暴露的设备具有良好的导电性，设备目标较大或位于较高的位置。当该位置具有雷击条件时，称重设备很容易成为雷击通道的地面闪点，因此，称重设备本身会受到直接的雷击。除了直接暴露于金属组件之外，这种直接雷击甚至可能直接撞击暴露在外的传感器和传输电缆。 2.间接雷击感应雷也称为感应雷或感应过电压。它分为静电感应雷电和电磁感应雷电。 （1）静电感应雷是由于带电的积云接近地面而引起的，在架空线或其他导电性突起上产生大量电荷，并产生高电位。 （2）电磁感应闪电是由强磁场引起的，该强磁场由于闪电放电时巨大的冲击雷电流而在周围空间中迅速变化。这种快速变化的磁场会在相邻导体上感应出较高的电动势。如果雷电感应引起的电磁能没有及时泄漏到地下，可能会引起火花，火灾，爆炸或电击。除常规称重系统外，雷电或电涌可能会直接损坏现场的传感器。从现场传感器到称重仪器，车间中的控制器信号电缆，将称重信号传输到工厂的控制和管理网络的电源线和信号或通讯电缆。由于其安装环境和较长的传输距离，这些电缆易受静电和电磁感应的影响，从而导致瞬态浪涌电压，可能会造成损坏。传感器或称重仪表，控制器和远程电源设备，远程信号和通讯接收设备。称重系统的综合防雷和电涌保护方法要找到称重系统的综合防雷和电涌保护方法，首先必须了解防雷区（LPZ）的划分。 LPZ0a区域：该区域中的所有物体都可能遭受雷击并传导所有雷电流，该区域中的电磁场强度不会衰减。 LPZ0b区域：该区域内的物体不可能被大于选定球半径的雷电流直接撞击，但该区域的电磁场强度不会衰减。 LPZ1区域：该区域内的物体不可能被闪电直接击中。流过每个导体的电流小于LPZ0B区域中的电流。该区域中的电磁场强度可能会减弱，这取决于屏蔽措施。 LPZn + 1区的后续防雷区：当需要进一步降低输入电流和电磁场强度时，应增加后续的防雷区，并根据环境选择后续的防雷区的要求。保护对象所需的区域。根据雷电对称系统的损坏方法，有必要综合运用防止直接雷电和间接雷电的方法，以有效地保护系统设备免受雷电冲击。 1.直接防雷：主要方法是避雷针，皮带，蚊帐和电缆。避雷针是最常见的。雷云放电接近地面时，会扭曲地面电场。在避雷针的顶部，它形成一个局部电场强度集中的空间，这会影响避雷针放电的发展方向，将雷电引导到避雷针，然后通过地面。该设备将雷电流引入大地，从而保护受保护的物体免受雷击。避雷针冠有“避雷针”字样，仅表示它可以保护受保护的物体免受雷击伤害，与之相反，它是“闪电”上身。称重设备以及称重仪表和控制器的安装避雷针位于车间附近，称重设备主体，传输电缆和仪表车间位于避雷针（LPZ0B）的保护范围内，这是有效的措施防止称重系统受到直接雷击。完善的防雷措施可以引导雷击。避免所有雷电流，以避免直接雷电损坏称重系统设备和电缆。目前主要的避雷针包括常规避雷针，提前放电避雷针，主动优化避雷针和限流避雷针等。用户可以根据各自的技术特点选择合适的避雷针。2.间接避雷完美避雷后防止直接雷电的保护措施，这只是完成系统雷电保护的第一步。对于称重系统的电路和电子设备，完善的感应防雷措施是有保证的。设备安全的重要内容。感应雷电也称为感应雷电或感应过电压，分为静电感应雷电和电感应雷电。 1）静电感应雷电：当带电的积云接近地面时，会在架空线或其他导电突起的顶部感应出大量电荷，并会产生高电位。 2）电磁感应雷电：雷电放电时，巨大的雷击电流会在周围空间产生迅速变化的强磁场。这种快速变化的磁场会在相邻导体上感应出较高的电动势。如果由雷电感应引起的电磁能没有及时泄漏到地下，则可能是放电火花，火或电击。除感应闪电外，人体中的静电，操作过电压或设备故障所引起的瞬态过电压也会损坏设备。这样的瞬态过电压随之而来。感应雷电感应的浪涌是相似的，可以归类为保护处理类别。感应雷的保护比直接雷的保护要复杂得多。通常情况下，必须综合使用屏蔽，等电位连接，合理的布线和安装波。电涌保护器和其他保护措施可以完全消除或降低施加到设备的电涌电压到设备可以承受的水平。 （1）屏蔽屏蔽是减少电磁干扰的基本措施。通常，我们可以使用建筑物的外部屏蔽，线路屏蔽，屏蔽室（法拉第笼）等。对于称重系统，现场安装的每个传感器的外壳都需要良好的电磁屏蔽设计。称重仪表和控制器设计有金属外壳或安装在金属仪表箱中。信号和通信传输电缆是双屏蔽电缆。所有电缆必须通过金属管或金属桥架布线。 （2）等电位联结：使用单独的等电位联结导体或电涌保护器来连接单独的DC，AC，安全，抗静电，屏蔽和相邻的保护区边界。建筑物和设备的金属部件之间或设备与设备之间的雷电引起的电位差的接地方法通常可以采用S形星形结构，M形网状结构或S和M混合结构结构体。称重设备每个金属部件均与导体或导线连接以形成等电位体，并已良好接地。已连接称重系统和与其相关的相关设备。根据需要等电位连接，可以充分减少由电位差引起的对器件的损坏。 （3）合理布线根据有关规范的要求合理安排线路的方向和位置，避免线路干扰。例如，将强电流和弱电流分开，将容易产生波动的线路分开并分隔不容易产生的线条。重要信号或通讯线应尽可能靠近建筑物中心。 （4）安装电涌保护器实际上，随着现代电气和电子设备的接线变得越来越复杂，上述防雷措施不能完全消除雷电冲击。因此，有必要在保护设备的前面安装一个适当的电涌保护器，以停止尚未消除的雷电冲击。称重传感器对应变计使用特殊的串联电涌保护器，保护电压为±300mV，其他传感器使用与传感器的电气特性相匹配的特殊串联电涌保护器。称重仪和控制器：传感器信号输入线使用与传感器的电气特性相匹配的特殊电涌保护器，电源线需要多级保护，主要基于电源电压和最大工作电流（两个或三个）防护等级设计的电涌保护器或设备，与工厂中的其他电气仪器和设备相比，远程传输信号和通信线路是相对独立的设备。其特殊的应用环境和电气特性使系统更容易受到雷电的影响。电涌损坏。因此，对于称重系统，有必要使用从直接雷电保护到间接雷电保护的整套综合防雷措施，最后使用并使用电涌保护器以确保系统设备得到充分保护。