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    1. 保定市科飞电气科技有限公司 >> 新闻中心 >> 浪涌保护器工作原理及分类

      A.设计原理

      在最常见的浪涌保护器中,都有一个称为金属氧化物变阻器(Metal Oxide Varistor,MOV)的元件,用来转移多余的电压,MOV将火线和地线连接在一起。

      MOV由三部分组成:中间是一根金属氧化物材料,由两个半导体连接着电源和地线。

      这些半导体具有随着电压变化而改变的可变电阻。当电压低于某个特定值时,半导体中的电子运动将产生极高的电阻。反之,当电压超过该特定值时,电子运动会发生变化,半导体电阻会大幅降低。如果电压正常,MOV会闲在一旁。而当电压过高时,MOV可以传导大量电流,消除多余的电压。随着多余的电流经MOV转移到地线,火线电压会恢复正常,从而导致MOV的电阻再次迅速增大。按照这种方式,MOV仅转移电涌电流,同时允许标准电流继续为与浪涌保护器连接的设备供电。打个比方说,MOV的作用就类似一个压敏阀门,只有在压力过高时才会打开。

      另一种常见的浪涌保护装置是气体放电管。这些气体放电管的作用与MOV相同——它们将多余的电流从火线转移到地线,通过在两根电线之间使用惰性气体作为导体实现此功能。当电压处于某一特定范围时,该气体的组成决定了它是不良导体。如果电压出现浪涌并超过这一范围,电流的强度将足以使气体电离,从而使气体放电管成为非常良好的导体。它会将电流传导至地线,直到电压恢复正常水平,随后它又会变成不良导体。

      这两种方法都是采用并联电路设计——多余的电压从标准电路流入另一个电路。有几种浪涌保护器产品使用串联电路设计抑制电涌——它们不是将多余的电流分流到另一条线路,而是通过降低流过火线的电量。基本上说,这些抑制器在检测到高电压时会储存电能,随后再逐渐释放它们。制造这种保护器的公司解释说该方法可以提供更好的保护,因为它反应速度更快,并且不会向地线分流,但另一方面,这种分流可能会干扰建筑物的电力系统。

      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:

      (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:10-11us

      作为辅助元件,有些浪涌保护器还配有内置保险丝。保险丝是一种电阻器,当电流低于某个标准时,它的导电性能非常好。反之,当电流超过了可接受的标准,电阻产生的热量会烧断保险丝,从而切断电路。如果MOV不能抑制电涌,过高的电流将烧断保险丝,保护连接的设备。该保险丝只能使用一次,一旦烧断就需要更换。 SPD前端熔断器应根据避雷器厂家的参数安装。如厂家没有规定,一般选用原则根据(浪涌保护器的最大保险丝强度A)和(所接入配电线路最大供电电流B)来确定(开关或熔断器的断路电流C)。

      当:B>A时C小于等于A

      当:B=A时C小于A或不安装C

      当:B<A时C小于B或不安装C

      有些浪涌保护器具有线路调节系统,用于滤除“线路噪声”,减小电流波动。这种基本浪涌保护器的系统结构非常简单。火线通过环形扼流线圈接到电源板插座上。扼流线圈只是一个用磁性材料做成的环,外面缠绕着导线——基本的电磁铁。火线中所流经电流的上下波动会给电磁铁充电,使其发出电磁能量,从而消除电流的微小波动。这种“经过调节”的电流更加稳定,可使计算机(或其他电子设备)的供电电流更加平缓。

      在电子设计中,浪涌主要指的是电源(只是主要指电源)刚开通的那一瞬息产生的强力脉冲,由于电路本身的非线性有可能有高于电源本身的脉冲;或者由于电源或电路中其它部分受到本身或外来尖脉冲干扰叫做浪涌。它很可能使电路在浪涌的一瞬间烧坏,如PN结电容击穿,电阻烧断等等。而浪涌保护就是利用非线性元器件对高频(浪涌)的敏感设计的保护电路,简单而常用的是并联大小电容和串联电感。

      B、分类

      按工作原理分:

      (1)开关型:其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗,但一旦响应雷电瞬时过电压时,其阻抗就突变为低值,允许雷电流通过。用作此类装置时器件有:放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。

      (2)限压型:其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰,但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小,其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有:氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。

      (3)分流型或扼流型

      分流型:与被保护的设备并联,对雷电脉冲呈现为低阻抗,而对正常工作频率呈现为高阻抗。

      扼流型:与被保护的设备串联,对雷电脉冲呈现为高阻抗,而对正常的工作频率呈现为低阻抗。用作此类装置的器件有:扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。

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