电机工程学中的突波(spikes)是指在电路中,快速,持续时间不长的暂态电压讯号(电压突波)[1]电流讯号(电流突波)。

电压突波

在电路中,快速且持续时间不长的暂态大电压(过电压)一般是因为以下原因而产生[2]

在设计关键设备以及军用硬件时,需要考虑核爆炸产生的脉波,核爆炸会在大气中产生大能量的电磁脉波的能量很大,频率从1 kHz到数 GHz 的等级。

电压突波也会带来电流的变化(电流突波)。不过也有可能因为电流源而产生电压突波。因一电路的电流会维持定值,就可能因为阻抗突然变大而产生电压突波。例如若有储能的电感元件突然断路,又没有续流路径,就会有突波。

针对对电压敏感的电路设备,若电压突波超过材料的击穿电压,或是造成突崩溃,会让设备流进过多的电流。半导体PN结若流进过多的电流会使元件损坏或是减弱。针对电压突波有许多的保护装置,例如雪崩二极管瞬态电压抑制二极管压敏电阻、过电压撬棍电路英语crowbar (circuit)或是其他的过电压保护装置可以分散(shunt)暂态电流,因此减小电压[3]

电压突波也称为surges,也可能是因为磁场的快速建立或快速消退所造成(其电磁感应能量反映在电路上)。不过电压突波也可能是因为其他常见的原因造成,例如因为意外或是风暴变压器或高压电源线误短路到低压的电源线,也会有电压突波。

电压突波可能是共模的(common mode),也可能是差模(differential mode)。有些设备可以加装电涌保护器,避免因为突波而破坏设备。每一种突波都需要选择对应的保护设备。例如若保护器是装在二条电源线之间,可以抑制差模的暂态,但无法抑制共模的电压突波。

电功率增加或减少,且持续数周期,称为swell或sag。若电压上升超过一分钟,称为过电压。一般是因为配电系统异常所造成的。

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参考资料

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  1. ^ What Causes Voltage Spikes & Power Surges?. [December 31, 2022]. (原始内容存档于2023-01-01). 
  2. ^ Voltage Spike. InSync. February 12, 2008 [December 31, 2022]. (原始内容存档于2015-06-28). 
  3. ^ Daycounter, Tim. Inductive Voltage Spike. [December 31, 2022]. (原始内容存档于2023-05-10).