CN219802984U - 一种电磁噪声抑制隔离箱 - Google Patents

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郑裕晗
邹南京
陈子勇
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Abstract

本实用新型涉及接地浪涌电磁噪声抑制与抗干扰技术领域,尤其是一种电磁噪声抑制隔离箱,包括隔离箱和设置在隔离箱内的抑制吸收过电压浪涌电路,所述抑制吸收过电压浪涌电路包括选频谐波抑制隔离滤波电路和雷电地电位反击浪涌泄放电路,所述隔离箱上设置有用于与工作地、保护地连接的输入地接口和用于与接地排连接的输出地接口,所述抑制吸收过电压浪涌电路的两端分别与输入地接口和输出地接口连接,本实用新型极大地提高了设备或机房的抗电磁噪声干扰和抗雷击地电位反击浪涌的防护能力,降低了设备的损坏率,降低了使用单位的运行维护成本,产生了良好的社会效益和经济效益。

Description

一种电磁噪声抑制隔离箱
技术领域
本实用新型涉及低压配电系统、信号系统、实验机房中的接地浪涌电磁噪声抑制与抗干扰技术领域,具体领域为一种电磁噪声抑制隔离箱。
背景技术
低压配电系统、信号系统、实验机房中的接地电磁噪声干扰主要有以下几种:(1)由于三相不平衡产生的零序电流谐波对设备的电磁干扰;(2)由于雷击造成接地线谐振及其它原因产生的谐波电磁干扰;(3)由于雷击造成地电位反击产生的浪涌电磁干扰;(4)由于大功率及感性负载等设备操作过电压引起的电磁噪声干扰;(5)由于信号发射设备对地线的电磁噪声干扰;(6)由于高频实验设备对地线的电磁噪声干扰。其中,雷击造成地电位反击具有较高的电压值和浪涌电磁干扰,单纯依靠设备本身的耐压难以承受和防护,极易造成设备损坏,不但在经济上成本大幅增加,在技术上也不易实现。因此,为了保证设备的安全可靠运行,必须对低压配电系统、信号系统、实验机房中的接地电磁噪声干扰采取必要的防护措施,当发生上述电磁噪声干扰时,将电磁噪声限制在一定水平,使设备得到防护。
基于上述说明,现有低压配电系统、信号系统、实验机房中的接地方式主要有以下三种:
一:在机房内,通常采用接地铜线(铜排)直接将机柜内(设备)的接地点连接至机房等电位铜排,设备对等电位铜排连接方式有S型结构和M形结构,再用接地引下线连接至接地装置。此种连接方式优点是简单直接,但其缺点是电磁噪声干扰防护效果差,抗干扰能力差,当发生地电位反击的电磁噪声干扰时,极易通过接地线进入设备,在设备间形成电磁噪声干扰,造成设备工作不正常或损坏。
二:在相邻设备、机房或建筑物间,采用了第一种连接方式后,相邻设备、机房或建筑物间的接地装置各自独立,形成独立接地系统。此种接地方式与第一种相同虽然简单直接,但其缺点除具有第一种接地方式的缺点外,且在相邻设备、机房或建筑物间的距离达不到要求时,当其中一处机房或建筑物发生地电位反击时,仍有地电位反击的电磁噪声干扰相邻的设备、机房或建筑物。仍存在电磁噪声干扰防护效果差,抗干扰能力差的问题,造成设备工作不正常或损坏。
三、在需要进行接地连接设备的接地线上,不是采用接地铜线(铜排)直接将设备的接地点连接至机房等电位铜排的方式,而是在设备的接地点连接至机房等电位铜排的中间串联有隔离式分组接地装置。该装置采用“钳压+分流技术”,优点是解决了传统防雷方式需要在现场实现小接地电阻的工程问题,缺点是没有解决设备间、设备与接地间或相邻独立接地系统间的电磁噪声干扰问题,当发生地电位反击的电磁噪声干扰时,仍极易通过接地线进入设备,形成电磁噪声干扰,造成设备工作不正常或损坏。
上述三种接地方式重要的共同缺点是:设备接地线或机房接地引下线直接与接地装置连接,或通过隔离式分组接地装置连接,电磁噪声干扰防护效果差,抗干扰能力差。存在设备间、设备与接地间或相邻独立接地系统间的电磁噪声干扰问题,当发生地电位反击的电磁噪声干扰时,仍极易通过接地线进入设备,形成电磁噪声干扰,造成设备工作不正常或损坏。
而且对于重要的设备,如发生宕机等事件,其维护成本将远高于安装电磁噪声抑制隔离箱设备的成本。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足,本实用新型的目的在于提供一种带工作地、保护地连接接口和接地排连接接口,具有抗接地电磁噪声干扰和雷击地电位反击浪涌防护效果的电磁噪声抑制隔离箱,用于低压配电系统、信号系统、实验机房中的设备防护来自现场的电磁噪声干扰。
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种电磁噪声抑制隔离箱,包括隔离箱和设置在隔离箱内的抑制吸收过电压浪涌电路,所述抑制吸收过电压浪涌电路包括选频谐波抑制隔离滤波电路和雷电地电位反击浪涌泄放电路,所述隔离箱上设置有用于与工作地、保护地连接的输入地接口和用于与接地排连接的输出地接口,所述抑制吸收过电压浪涌电路的两端分别与输入地接口和输出地接口连接。
在其中一些实施例中,所述隔离箱内安装有PCB板,所述的选频谐波抑制隔离滤波电路和雷电地电位反击浪涌泄放电路设置在PCB板上。
在其中一些实施例中,所述选频谐波抑制隔离滤波电路包括第一电感、第二电感、第一电容、第二电容和第三电容,第一电感和第二电感串联连接,第一电容和第二电容串联连接,第一电感和第二电感的连接点与第一电容和第二电容的连接点电连接,且第一电感未连接的一端与第一电容未连接一端连接,第二电感未连接的一端与第二电容未连接的一端连接,第三电容的一端与第一电容远离第二电容的一端连接,第三电容的另一端与第二电容远离第一电容的一端连接。
在其中一些实施例中,所述第一电容远离第二电容的一端连接输入地接口,第二电容远离第一电容的一端连接输出地接口。
在其中一些实施例中,所述雷电地电位反击浪涌泄放电路包括压敏电阻和气体放电管,所述压敏电阻并联在气体放电管上。
在其中一些实施例中,所述气体放电管的输入端连接输入地接口,气体放电管的输出端连接输出地接口。
在其中一些实施例中,所述PCB板与隔离箱之间为绝缘固定安装。
在其中一些实施例中,所述隔离箱为金属屏蔽箱。
在其中一些实施例中,所述隔离箱内空间中填充有高绝缘、高耐温性能的环氧树脂。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:同时采用由第一级电感和电容的选频谐波抑制滤波电路、第二级电感和电容的选频谐波抑制滤波电路、第一级电感和第二级电感与电容的第三路选频谐波抑制滤波电路、压敏电阻和气体放电管并联的抑制吸收浪涌过电压浪涌电路、第一级电感和第二级电感与压敏电阻和气体放电管结合的雷电地电位反击浪涌抑制吸收过电压浪涌电路组成的电磁噪声抑制隔离电路,用于接地系统上的电磁噪声抑制隔离和防护雷击地电位反击的过电压和浪涌电磁干扰。
有效解决了设备接地线或机房接地引下线直接与接地装置连接,或通过隔离式分组接地装置连接,电磁噪声干扰防护效果差,抗干扰能力差的问题,并对雷击造成地电位反击具有较高的过电压和浪涌电磁干扰的问题进行了防护,确保了接地的安全稳定和可靠性。
本实用新型的防护能力使设备或机房接地端能够承受高达200kA(8/20μs)或50kA(10/350μs)的雷电冲击电流和抑制隔离高次谐波中干扰最强的3、5、7次等谐波和间谐波电磁噪声,极大地提高了设备或机房的抗电磁噪声干扰和抗雷击地电位反击浪涌的防护能力,降低了设备的损坏率,降低了使用单位的运行维护成本,产生了良好的社会效益和经济效益。
本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出,以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂,通过本申请的实施例对本申请进行详尽说明和了解。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为本实用新型的抑制吸收过电压浪涌电路原理图。
图中:1、隔离箱;2、输入地接口;3、输出地接口;4、选频谐波抑制隔离滤波电路;5、雷电地电位反击浪涌泄放电路;6、PCB板;7、第一电感;8、第二电感;9、第一电容;10、第二电容;11、第三电容;12、压敏电阻;13、气体放电管。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
请参阅图1至2,本实用新型提供一种技术方案:一种电磁噪声抑制隔离箱,包括隔离箱和设置在隔离箱内的抑制吸收过电压浪涌电路,所述抑制吸收过电压浪涌电路包括选频谐波抑制隔离滤波电路和雷电地电位反击浪涌泄放电路,所述隔离箱上设置有用于与工作地、保护地连接的输入地接口和用于与接地排连接的输出地接口,所述抑制吸收过电压浪涌电路的两端分别与输入地接口和输出地接口连接,实现对输入输出地接口间的电磁噪声干扰防护和地电位反击浪涌防护。
实施例2
在实施例1的基础上,所述隔离箱为金属屏蔽箱,所述隔离箱内安装有PCB板,所述的选频谐波抑制隔离滤波电路和雷电地电位反击浪涌泄放电路设置在PCB板上,所述PCB板与隔离箱之间为绝缘固定安装。
所有抑制吸收过电压浪涌电路的电路元件均安装在PCB板上,PCB板安装在金属屏蔽箱体内底部且与箱体绝缘,金属屏蔽箱两端分别与输入输出地接口连接,接口具有工频400A过流能力,内部采用大电流铜排与PCB板连接,外部与输入输出地连接,保证了接地的可靠性。
隔离箱,箱体还配有上盖,上盖内部四边采用镀锌工艺,并在四边上粘贴屏蔽专用导电泡棉,外部四边采用螺栓和卡扣紧固的方式将上盖严密地安装于箱体上,达到隔离箱的整体屏蔽效果。隔离箱箱体结构包括但不限于此类结构,也可采用圆柱形等结构的形式体现。
其输入输出地接口除采用接线桩的形式外,也可采用预制大电流接地连接线的方式,方便现场施工。
在输入输出地接口外部旁边焊接有屏蔽接地螺栓,方便连接屏蔽接地线的屏蔽端。应用时可视现场情况,将工作地、保护地的屏蔽端连接至隔离箱壳体,或将机房接地排等接地装置的屏蔽端连接至隔离箱壳体,达到屏蔽接地排对工作地、保护地的电磁噪声干扰,或达到屏蔽工作地、保护地电磁噪声对接地排所连接其它重要设备的电磁噪声干扰。
在安装完内部组件和输入输出地接口后,采用高绝缘、高耐温性能的环氧树脂灌封,保证了隔离箱工作的长期稳定性和可靠性。
实施例3
在实施例1或2的基础上,所述选频谐波抑制隔离滤波电路包括第一电感、第二电感、第一电容、第二电容和第三电容,第一电感和第二电感串联连接,第一电容和第二电容串联连接,第一电感和第二电感的连接点与第一电容和第二电容的连接点电连接,且第一电感未连接的一端与第一电容未连接一端连接,第二电感未连接的一端与第二电容未连接的一端连接,第三电容的一端与第一电容远离第二电容的一端连接,第三电容的另一端与第二电容远离第一电容的一端连接。
所述第一电容远离第二电容的一端连接输入地接口,第二电容远离第一电容的一端连接输出地接口。
在使用过程中,第一电感和电容组成的选频谐波抑制滤波电路,采用电感和电容并联,组成电磁噪声抑制滤波电路,用于抑制滤除隔离3次及以下谐波和间谐波等电磁噪声。
第二电感和电容组成的选频谐波抑制滤波电路,采用电感和电容并联,组成电磁噪声滤波电路,用于抑制滤除隔离5次及以下谐波和间谐波等电磁噪声。
第一电感和电容选频谐波滤波电路与第二电感和电容选频谐波抑制滤波电路连接形式为串联级联,串联后的一端接输入地接口,另一端接输出地接口,组成两级谐波抑制滤波电路,可有效抑制谐波中干扰最强的3次及以下的谐波、间谐波和5次及以下的谐波、间谐波等电磁噪声。
所述电磁噪声抑制隔离箱的输入输出地接口防护电路中,在第一电感和第二电感串联后再并联电容,组成第三路电感和电容选频谐波抑制滤波电路,用于抑制滤除隔离相对干扰较弱的7次及以下谐波和间谐波等电磁噪声。
另外,电磁噪声抑制隔离箱的输入输出地接口防护电路中,包括但不限于第一、第二电感和电容组成的选频谐波抑制滤波电路,还可视现场环境复杂情况,组成串联后的第三级和第四级串联级联选频谐波抑制滤波电路,用于更高次谐波、间谐波等电磁噪声的抑制隔离。
实施例4
在实施例1、 2或3的基础上,所述雷电地电位反击浪涌泄放电路包括压敏电阻和气体放电管,所述压敏电阻并联在气体放电管上。
所述气体放电管的输入端连接输入地接口,气体放电管的输出端连接输出地接口。
采用压敏电阻和气体放电管并联组成抑制吸收浪涌过电压电路,其一端接输入地接口,另一端接输出地接口。当发生雷电地电位反击浪涌时,由于气体放电管具有较高的启动电压和较长的响应时间,并没有立即启动放电;而压敏电阻响应时间比气体放电管快,压敏电阻首先启动并抑制吸收一部分浪涌电流,随着该电流的增大,流过压敏电阻两端的压降升高,升高的压降施加在气体放电管两端,当达到气体放电管启动电压时,气体放电管启动放电抑制吸收大部分的浪涌电流,起到限制吸收浪涌过电压的作用,同时保证了设备地的低电位,保护了设备安全。
通过本技术方案,电磁噪声抑制隔离箱的输入输出地接口防护电路中,第一电感和第二电感除具有电磁噪声谐波抑制滤波功能外,同时与压敏电阻和气体放电管并联组成雷电地电位反击浪涌抑制电路。当发生雷电地电位反击浪涌时,在电感端的交变电压不能突变而升高,升高的电压达到压敏电阻启动电压时,压敏电阻立即启动并配合气体放电管启动放电抑制吸收大部分的浪涌电流,起到限制吸收浪涌过电压的作用,同时保证了设备地的低电位,同样起到保护设备安全的作用。
第一电感和第二电感采用大电流漆包铜排绕制经浸漆处理制作而成,具有工频350A的过流能力,保证了工作地、保护地与机房接地排等接地装置的接地性能。
第一电感电容组成的选频谐波抑制滤波电路、第二电感电容组成的选频谐波抑制滤波电路、第三电感和电容选频谐波抑制滤波电路中所使用的电容采用高频高压无感电容,能更好地与电感匹配实现谐波抑制滤波功能。
气体放电管的最大雷电脉冲通流能力达到200kA(8/20μs)或50kA(10/350μs),续流遮断能力达到105Arms,能有效抑制吸收大部分的浪涌电流和遮断工频续流,可靠地保证了设备地的低电位。
压敏电阻具有过热保护功能,当长期工作导致压敏电阻漏电流增大或雷击能量过大导致其发热短路时,能及时切断短路通路,保证了隔离箱的安全。
以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种电磁噪声抑制隔离箱,其特征在于:包括隔离箱和设置在隔离箱内的抑制吸收过电压浪涌电路,所述抑制吸收过电压浪涌电路包括选频谐波抑制隔离滤波电路和雷电地电位反击浪涌泄放电路,所述隔离箱上设置有用于与工作地、保护地连接的输入地接口和用于与接地排连接的输出地接口,所述抑制吸收过电压浪涌电路的两端分别与输入地接口和输出地接口连接。
2.根据权利要求1所述的一种电磁噪声抑制隔离箱,其特征在于:所述隔离箱内安装有PCB板,所述的选频谐波抑制隔离滤波电路和雷电地电位反击浪涌泄放电路设置在PCB板上。
3.根据权利要求1或2所述的一种电磁噪声抑制隔离箱,其特征在于:所述选频谐波抑制隔离滤波电路包括第一电感、第二电感、第一电容、第二电容和第三电容,第一电感和第二电感串联连接,第一电容和第二电容串联连接,第一电感和第二电感的连接点与第一电容和第二电容的连接点电连接,且第一电感未连接的一端与第一电容未连接一端连接,第二电感未连接的一端与第二电容未连接的一端连接,第三电容的一端与第一电容远离第二电容的一端连接,第三电容的另一端与第二电容远离第一电容的一端连接。
4.根据权利要求3所述的一种电磁噪声抑制隔离箱,其特征在于:所述第一电容远离第二电容的一端连接输入地接口,第二电容远离第一电容的一端连接输出地接口。
5.根据权利要求1或2所述的一种电磁噪声抑制隔离箱,其特征在于:所述雷电地电位反击浪涌泄放电路包括压敏电阻和气体放电管,所述压敏电阻并联在气体放电管上。
6.根据权利要求5所述的一种电磁噪声抑制隔离箱,其特征在于:所述气体放电管的输入端连接输入地接口,气体放电管的输出端连接输出地接口。
7.根据权利要求2所述的一种电磁噪声抑制隔离箱,其特征在于:所述PCB板与隔离箱之间为绝缘固定安装。
8.根据权利要求1所述的一种电磁噪声抑制隔离箱,其特征在于:所述隔离箱为金属屏蔽箱。
9.根据权利要求1所述的一种电磁噪声抑制隔离箱,其特征在于:所述隔离箱内空间中填充有高绝缘、高耐温性能的环氧树脂。
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