首页>>新闻动态>>行业资讯

浪涌保护器原理及内部基本组成

点击数:18882019-10-21 10:15:38 来源: YOA品牌北京办事处,PFO-20,PF465,PF445,PF425,PF465-ZN

       浪涌(surge),又称为电涌、突波,是指瞬间超出稳定值的峰值,包括浪涌电压和浪涌电流。供电系统的浪涌主要来自两方面的原因:外部(雷电原因)和内部(电气设备启停和故障等)。浪涌的特点往往是时间很短(雷电造成的过电压往往在微秒级,电气设备造成的过电压往往在毫秒级),但是瞬时的电压和电流极大,极有可能对用电设备和电缆造成危害,所以需要浪涌保护器对它们进行保护。

浪涌保护器的原理

  浪涌保护器,英文名Surge Protective Device,简称SPD,是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置,主要用于限制过电压和泄放电涌电流。

  浪涌保护器一般是与被保护的设备并联,当产生过电压时,可以起到分流和限压的效果。防止过大的电流与电压对设备产生损害

浪涌保护器的核心元件是内部的一个非线性元件。根据非线性元件的不同,浪涌保护器可以分为开关型(核心元件主要为放电间隙)和限压型(核心元件主要为压敏电阻)。

放电间隙和压敏电阻的工作原理虽然有差异,但是基本的特性非常相似: 在没有过电压时,他们的阻抗都非常高,一般是兆欧级,几乎相当于断路。

当出现过电压时,阻抗迅速下降到几欧,浪涌电流就会通过浪涌保护器流入地,而不会进入设备。

同时,由于浪涌保护器的这时的阻抗很小,它的两遍电压也比较小,同时因为他和被保护的设备并联,也就防止设备承受较大的浪涌电压。这样,就起到了泄流限压的效果。浪涌保护器的组成

1.放电间隙(又称保护间隙):

它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成,其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L1或零线(N)相连,另一根金属棒与接地线(PE)相连接,当瞬时过电压袭来时,间隙被击穿,把一部分过电压的电荷引入大地,避免了被保护设备上的电压升高。

这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整,结构较简单,其缺点时灭弧性能差。

改进型的放电间隙为角型间隙,它的灭弧功能较前者为好,它是*回路的电动力F作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。

2.气体放电管:

它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体(Ar)的玻璃管或陶瓷管内组成的。为了提高放电管的触发概率,在放电管内还有助触发剂。这种充气放电管有二极型的,也有三极型的。

气体放电管的技术参数主要有:

直流放电电压Udc;冲击放电电压Up(一般情况下Up≈(2~3)Udc;工频而授电流In;冲击而授电流Ip;绝缘电阻R(》109Ω);极间电容(1-5PF)

气体放电管可在直流和交流条件下使用,其所选用的直流放电电压Udc分别如下:在直流条件下使用:Udc≥1.8U0(U0为线路正常工作的直流电压)

在交流条件下使用:U dc≥1.44Un(Un为线路正常工作的交流电压有效值)

3.压敏电阻:

它是以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻,当作用在其两端的电压达到一定数值后,电阻对电压十分敏感。它的工作原理相当于多个半导体P-N的串并联。

压敏电阻的特点是非线性特性好(I=CUα中的非线性系数α),通流容量大(~2KA/cm2),常态泄漏电流小(10-7~10-6A),残压低(取决于压敏电阻的工作电压和通流容量),对瞬时过电压响应时间快(~10-8s),无续流

压敏电阻的技术参数主要有:

压敏电压(即开关电压)UN,参考电压Ulma;残压Ures;残压比K(K=Ures/UN);最大通流容量Imax;泄漏电流;响应时间。

压敏电阻的使用条件有:压敏电压:UN≥[(√2×1.2)/0.7]U0(U0为工频电源额定电压) 最小参考电压:Ulma≥(1.8~2)Uac (直流条件下使用)

Ulma≥(2.2~2.5)Uac(在交流条件下使用,Uac为交流工作电压) 压敏电阻的最大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定,应使压敏电阻的残压低于被保护电子设备的而损电压水平,即(Ulma)max≤Ub/K,上式中K为残压比,Ub为被保护设备的而损电压。

4.抑制二极管:

抑制二极管具有箝位限压功能,它是工作在反向击穿区,由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点,特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示:I=CUα,上式中α为非线性系数,对于齐纳二极管α=7~9,在雪崩二极管α=5~7。

抑制二极管的技术参数主要有:

(1)额定击穿电压,它是指在指定反向击穿电流(常为lma)下的击穿电压,这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V~4.7V范围内,而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V~200V范围内。

(2)最大箝位电压:它是指管子在通过规定波形的大电流时,其两端出现的最高电压。 (3)脉冲功率:它是指在规定的电流波形(如10/1000μs)下,管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。

(4)反向变位电压:它是指管子在反向泄漏区,其两端所能施加的最大电压,在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的最高运行电压峰值,也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。

(5)最大泄漏电流:它是指在反向变位电压作用下,管子中流过的最大反向电流。 (6)响应时间:10-11s

5.扼流线圈:

扼流线圈是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件,它由两个尺寸相同,匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,形成一个四端器件,所示,要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用,而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。

扼流线圈使用在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号(如雷电干扰),而对线路正常传输的差模信号无影响。

这种扼流线圈在制作时应满足以下要求:

(1)绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘,以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。

(2)当线圈流过瞬时大电流时,磁芯不要出现饱和。

(3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。

(4)线圈应尽可能绕制单层,这样做可减小线圈的寄生电容,增强线圈对瞬时过电压的而授能力。

上一页1下一页
【责任编辑:(Top) 返回页面顶端

Copyright © 2013 YOA&TE Inc. 保留所有权利。 浙ICP备19050295号-1