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防雷元器件的性能特點與應用技術分析

返回打印來源：儀天成電力時間：2017/12/08 閱讀：次

   一、防雷元器件的性能（néng）特點
      開（kāi）關元件類（lèi）
      正常工作時，開關元件是斷開的；當雷擊浪湧來的時候（hòu），開（kāi）關元件（jiàn）導通，將浪湧電流（liú）泄放到大（dà）地，從而保護了電子設備免受浪湧衝擊（jī）損壞。開關元件（jiàn）類有陶瓷氣（qì）體放電（diàn）管、玻璃放（fàng）電管（強效放電（diàn）管）、半（bàn）導體過壓（yā）保護器（半（bàn）導體放電（diàn）管、固體（tǐ）放電管（guǎn））三種類型。它們的優點（diǎn）是：①擊穿（導（dǎo）通）前相當（dāng）於開路，電阻很大，幾（jǐ）乎沒（méi）有漏電流；②擊穿（導通）後相當於短路，可通過很大的電流，壓降很小；③脈衝通（tōng）流容量（峰值電（diàn）流）大：陶瓷氣體放電管（guǎn）的8/20μs波峰（fēng）值電（diàn）流常用的有5kA、10kA、20kA等幾種（當然（rán）還有更（gèng）大的，達100kA以上），10/1000μs波峰值電流在幾十至幾百A之（zhī）間；玻璃放電（diàn）管的8/20μs波（bō）峰值電流現有500A、1kA、3kA三種；半導體過壓保護器的10/1000μs波峰值電流在幾十至（zhì）上百A之間。④除了個別半導體過壓保護器（qì）外，它們都（dōu）具有（yǒu）雙向對稱（chēng）特性（xìng）。⑤陶瓷氣體放電管和玻璃放（fàng）電（diàn）管（guǎn）的電容都很小，在3pF以下（xià）。⑥玻璃放電管和半導體過壓（yā）保（bǎo）護器的響應速度都（dōu）很快（kuài），在ns量級。⑦玻璃放電管的擊穿電壓可（kě）以做得很高，高的（de）達5kV。⑧半導體過壓保護器的擊（jī）穿（chuān）電壓可以做得很準確。
      它們的缺點分別是：
      陶瓷氣體放（fàng）電管：①由於氣體電離需要一定的時間，所以響應速度較慢，反（fǎn）應時間一般為0.2～0.3μs（200～300ns）,快也就是0.1μs（100ns）左（zuǒ）右（yòu），在它（tā）未導通前，會有（yǒu）一個幅（fú）度較大的尖脈（mò）衝漏過去。②擊穿電壓一致（zhì）性較差，分散性較大，一般為（wéi）±20%。③擊穿電壓隻有幾個特定值（zhí）。玻璃放電管和半導體過壓保護器：①通流容（róng）量較（jiào）陶瓷氣體放電管小得多。②擊穿電壓（yā）尚未形成係列值（zhí）。③玻璃放電管擊穿電壓分散性較大，為（wéi）±20%。④半導體（tǐ）過壓保護器電容較大，有幾十至幾百pF。
     限（xiàn）壓元件類
      有（yǒu）壓（yā）敏電阻、TVS管（瞬態電壓抑製（zhì）二極管）等。它們象穩壓二（èr）極（jí）管那樣具有限壓特性。當外加電壓小於其導通電壓時，它具（jù）有很大的內阻，漏電（diàn）流很小；當外加電壓大於其導通電（diàn）壓時，其內阻急劇（jù）減小，可以流過很大的電流，而（ér）其兩端的電壓卻隻有少量的上升。它們的導通電（diàn）壓都有從低壓（yā）到高壓的係列值，便（biàn）於在各種不同電壓的電路中使用。另外，兩者（zhě）的電容都較大（TVS管也有低電（diàn）容（róng）產品），不適於在高頻（pín）電路中使用。
     壓敏電阻與TVS管的區別在於：壓敏電阻能承受更大的浪湧電流，而且其體（tǐ）積越大所能承受的浪湧電流越大，大可達幾十kA到上百kA；但壓敏電阻（zǔ）的漏電流較大，非線（xiàn）性特性較差（動態電阻較大），大電流時限製（zhì）電壓較（jiào）高，且所能耐受的衝擊電流的大小隨衝擊次數的增加而減小（降額特性），較易老化。TVS管的非線性特性和穩壓管完全一樣，動態（tài）電阻較小（xiǎo），限製電壓較低，且不易老化，使用（yòng）壽命（mìng）長，但通流能（néng）力較小（10/1000μs波峰值電流在幾A至（zhì）幾百A之間）。
再有就是反應速度不同，TVS管的反應速度極（jí）快，為ps級，而壓（yā）敏（mǐn）電阻反應速度稍慢，為ns級。
      防過流和過（guò）熱（rè）保護元件類
      防過流元件有自恢（huī）複保險絲、電流保險絲、電阻，防過熱保護和過熱（rè）檢測元件有溫（wēn）度保險（xiǎn）管（guǎn）和溫度保險絲。自（zì）恢複保險絲是（shì）一（yī）種正溫度係數熱敏電阻，當流過它的（de）電流小於其保持電流時（溫度較低），它的（de）阻值很小（xiǎo）；當流過它的電流超（chāo）過其（qí）觸發電流時（溫度升高），它的阻值急劇（jù）增大（dà），從而（ér）阻斷雷電流的繼續侵入或者電路的續流，溫度降低後能自行恢複。但（dàn）由於熱惰性，其反應速度很慢，一般（bān）為秒級（流過的電流越大或溫度越高，反應越快）。自恢複（fù）保險絲可以用於代替電流保險絲（sī），免除經常更換的麻煩。溫度保險管和溫度保險絲是一種溫度開關元件，正常工作（zuò）時是（shì）短路的，當溫度高（gāo）於其斷開溫度時開（kāi）關斷開（不可恢複），常用於過熱保護和過熱（rè）檢測。
      二（èr）、防（fáng）雷元器（qì）件的一般使用方法及使用注意事項
      防（fáng）雷元器件的一般使用方法
      1.開（kāi）關元件主要應（yīng）用於共模保護，也常在無源電（diàn）路中作差模保護。
      2.限壓元件主要應用（yòng）於差模保（bǎo）護，也常用在共模電路中和（hé）開關元件串聯，防止開（kāi）關元件導通後使線路與地發生短路；或者（zhě）作為開（kāi）關元（yuán）件（jiàn）的限流元件以阻斷續流，使（shǐ）開（kāi）關元件複位。
      使用注（zhù）意事（shì）項
      1.開關元（yuán）件不能單獨跨接在有（yǒu）源電路中作差模保護，為避免電源短路，必須串接限壓元件。
      2.流過防雷元器件的（de）浪湧電流必須小（xiǎo）於其脈衝峰（fēng）值電流。壓敏電阻應按其降額特性選擇。
      3.用作差模保（bǎo）護的防（fáng）雷元（yuán）器件，其擊（jī）穿電壓必（bì）須大於線路的高工（gōng）作電壓。
      4.用作（zuò）差模保護（hù）的防雷元器件，其限（xiàn）製電壓必須小於被保護設備所能承受的高安全電壓。
      三、防（fáng）雷器電路設計概要
      防雷器電路設（shè）計要（yào）達到兩個目的：一是（shì）要將線路中感應的雷擊浪湧電流泄放到大地，二是要使被保護（hù）設（shè）備端的浪湧電壓限製在允許的安全電壓以（yǐ）下。
      電源防雷器電路設計（jì）
      首先重（chóng）點介紹了單相交流電源防雷器的兩種常（cháng）用的電（diàn）路：複合（hé）對（duì）稱電路和“1+1”電（diàn）路。敘述了（le）電（diàn）路工作原理（lǐ）、元器件選擇原則、電路的失效保護方法與故障告警。
      然後介紹（shào）了三（sān）相（xiàng）交流電源防雷器和直流電（diàn）源防雷器的（de）典（diǎn）型電路與元器件選型原則。
在指出並聯式防雷器（qì）存在的缺點的基礎上，提出了串聯式（二端口）防雷（léi）器的概念，分析了串聯式（二端口（kǒu））防雷器降低限製電壓的原理，並對串聯式（二端口）防雷器設計中（zhōng）的相關技術問題做（zuò）了（le）說（shuō）明。
      信號防雷器電路設計
      常用的信號傳輸係統有雙線傳輸線、普通（tōng）多芯電纜、雙絞線多芯電纜、同軸（zhóu）電纜等。在（zài）信號防雷器中，可以歸納為（wéi）雙線不接地的傳輸電路和有接地（dì）線的雙線或多線傳（chuán）輸（shū）電路兩種（zhǒng）。
      注意：這裏的“地”是（shì）指“信號地”，而不（bú）是指大地（保護地PE）。而根據可能遭（zāo）遇的雷擊（jī）浪（làng）湧電流大小不同，可（kě）以（yǐ）采（cǎi）用兩級信號防（fáng）雷（léi）器或單級信號（hào）防雷器進行保護。

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