造成电涌(瞬变脉冲)的原因包括闪电、接地不良、感性负载切换、市电故障排除以及静电放电(ESD),其结果可能会造成数据丢失(或损坏)甚至设备的损毁。而其中以闪电破坏性最强。闪电击中以及触点开关产生的瞬间放电或电弧放电引起的电涌,从现象上看有:
飞弧:在被损的部件上留下明显的电弧痕迹;
电晕:在绝缘体表面上,有明显的电蚀痕迹,被蚀部位绝缘下降;
控制电路的IC等元件损坏;一般电子设备、家用电器的整流元件、稳压元件损坏;
接地故障成设备带电(单相接地):造成设备相间短路(电机相间短路)。
电涌的危害主要分成两种:灾难性的危害和积累性的危害。
灾难性危害:一个电涌电压超过设备的承受能力,则这个设备完全被破坏或寿命大大降低。如下图所示:
电机通常的绝缘电压为正常工作电压的2倍加1000V左右,故220V电机的绝缘电压一般为1500V。电涌不断地冲击电机的绝缘层,导致绝缘层被击穿。
积累性危害:多个小电涌累积效应造成半导体器件性能的衰退、设备发故障和寿命的缩短,最后导致停产或是生产力的下降。
上图是一个实际的例子,这是从美国空军计算机上取下的芯片,圆圈处的凹陷造成IC芯片的永久损坏导致停机和器件更换,上下部的裂痕造成停机、出错和复位。需要指出的是,该芯片在安装了昂贵的UPS系统中工作。
电涌普遍的存在于配电系统中,也就是说电涌无处不在。
电涌在配电系统主要表现有:
电压波动;
在正常工作情况下,机器设备会自动停止或启动;
用电设备中有空调、压缩机、电梯、泵或电机,电脑控制系统经常出现无理由复位;
电机经常要更换或重绕;
电气设备由于故障、复位或电压问题而缩短使用寿命。
电涌对敏感电子电器设备的影响有以下类型:
破坏
电压击穿半导体器件;
破坏元器件金属化表层;
破坏印刷电路板印刷线路或接触点;
破坏三端双可控硅元件/晶闸管。
干扰
锁死、晶闸管或三端双向可控硅元件失控;
数据文件部分破坏;
数据处理程序出错;
接收、传输数据的错误和失败;
原因不明的故障。
过早老化
零部件提前老化、电器寿命大大缩短;
输出音质、画面质量下降。