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防雷(léi)元器件的性能特點(diǎn)與應用技術分(fèn)析

返回打印來(lái)源：儀天成電力時間(jiān)：2017/12/08 閱讀：次

   一、防雷元器件的性能特點(diǎn)
      開關元件類
      正常(cháng)工作時，開(kāi)關元件(jiàn)是斷開的；當雷擊浪湧來的時候，開關元件導通，将浪湧電流(liú)洩放到大(dà)地，從而保護了電(diàn)子(zǐ)設備免受浪湧沖擊(jī)損壞。開(kāi)關元件類有陶瓷氣體放電(diàn)管、玻(bō)璃放電(diàn)管（強效放電管）、半導體過壓保護器(qì)（半導體放電管、固(gù)體放電(diàn)管）三種類型。它們的優(yōu)點是(shì)：①擊穿（導通）前相當于開路，電阻很大，幾乎沒有漏電流；②擊穿（導通）後相當(dāng)于短路，可通過很大的電(diàn)流，壓降很小；③脈沖通(tōng)流容(róng)量（峰(fēng)值電流）大：陶瓷(cí)氣體放電管的8/20μs波峰值電流常用的(de)有5kA、10kA、20kA等幾種（當然還有更(gèng)大的，達100kA以上(shàng)），10/1000μs波峰值電流在幾十(shí)至幾百A之間(jiān)；玻(bō)璃放電管的8/20μs波峰值電流現有500A、1kA、3kA三種；半導體過壓保護器的10/1000μs波峰值(zhí)電流在幾十至上百A之(zhī)間。④除了(le)個别(bié)半導體過(guò)壓保護(hù)器外，它們都具有雙向(xiàng)對稱特性。⑤陶瓷氣(qì)體放電管和玻璃放電管的電容都很小，在3pF以下。⑥玻璃(lí)放電管和半導體過壓保護器的響(xiǎng)應速度都很快，在ns量級。⑦玻璃放電管(guǎn)的擊穿(chuān)電壓可以(yǐ)做得很高，高的達5kV。⑧半導(dǎo)體過壓保護器的擊(jī)穿電壓可以做得很準确。
      它們(men)的缺點分别是：
      陶瓷氣體放電管：①由于氣體電離需要一(yī)定的時間，所(suǒ)以響應速度較慢，反應時間一般為0.2～0.3μs（200～300ns）,快也就是0.1μs（100ns）左右，在它未導通前，會有一個幅度較大的尖脈沖漏過去(qù)。②擊穿電壓一緻性較(jiào)差，分散性較大，一般為±20%。③擊穿電壓隻有幾個特定值。玻璃放電管和半導體過壓(yā)保護器：①通流容量較陶瓷氣體放電管小得多。②擊穿電壓尚未形(xíng)成系列值。③玻璃放電管擊穿電壓分(fèn)散性(xìng)較大，為±20%。④半導(dǎo)體過壓保護器電容較大，有幾十(shí)至幾百pF。
     限壓元件類(lèi)
      有壓敏電阻、TVS管（瞬态電壓抑制二極管）等。它們象穩壓二(èr)極管那樣具有限壓特性。當外加電壓小(xiǎo)于其導通電壓時，它具有很大的内阻，漏電流很小(xiǎo)；當外加電壓大(dà)于其導通(tōng)電壓(yā)時，其内阻急劇減小，可以流過(guò)很大的電流，而(ér)其兩端(duān)的電壓卻隻有少量的上升。它們的導通電壓(yā)都有從低壓到高壓的系(xì)列值，便于在各種不同電壓的電路中使用。另外，兩者(zhě)的電容都較(jiào)大（TVS管也有低電容産品(pǐn)），不适于在高頻電路中使用。
     壓敏電阻與TVS管的區别在于：壓敏(mǐn)電阻能(néng)承受更大的浪湧電流，而且其體積越(yuè)大所能承受的浪湧電流越大，大可達幾十kA到上百kA；但壓敏電阻的漏電流較(jiào)大，非線性特性較差（動态電阻(zǔ)較大），大電流時(shí)限制(zhì)電壓較高，且所能耐受的沖擊(jī)電流的大(dà)小随沖擊次數的增加而減(jiǎn)小(xiǎo)（降額特(tè)性(xìng)），較易老化。TVS管的非線性特性和穩壓管完全一樣，動态電阻較小，限制電壓較(jiào)低，且(qiě)不易老化，使用壽命長，但通流(liú)能力較小（10/1000μs波峰值電流在幾A至幾百A之間）。
再有就是反(fǎn)應速度不同，TVS管的反應速度極快，為ps級(jí)，而壓敏電阻反應速度稍慢，為ns級。
      防過流和過熱保(bǎo)護元件類
      防過流元件(jiàn)有自恢複保險絲、電流保險絲、電阻，防過熱保護和過熱檢測元件有溫(wēn)度保險管和溫度保險絲。自恢複保險絲是一種正溫度系數熱敏電(diàn)阻，當流過(guò)它的電流小(xiǎo)于其保持電流時（溫度較低(dī)），它的(de)阻值(zhí)很小；當流過它的電流超(chāo)過其(qí)觸發電流時（溫度升高），它(tā)的阻(zǔ)值急劇增大，從而(ér)阻斷雷電流(liú)的繼(jì)續侵入或(huò)者電路的續流，溫度降低(dī)後能自行恢複。但(dàn)由(yóu)于熱惰性，其反(fǎn)應速度很慢，一(yī)般為秒級（流過的電(diàn)流越大或溫度越高，反應越(yuè)快）。自恢複保險(xiǎn)絲可以用于(yú)代替電流保險(xiǎn)絲，免除經常更換的麻煩。溫度保險(xiǎn)管和溫度保險絲是一種溫度開關元件，正常工作時是短路的，當溫度高于其斷開溫度(dù)時開關斷開（不可恢複），常用于過熱保(bǎo)護和(hé)過熱檢測。
      二、防雷元器件的(de)一般使用方法及(jí)使用注意事項
      防雷元器件的一般使用方法
      1.開關元件主要應用于(yú)共模保護，也常在無源(yuán)電路中作(zuò)差模(mó)保護。
      2.限壓元件主要應用于差模保(bǎo)護，也常用(yòng)在共模(mó)電路中和開關元件串聯，防止開關元件導(dǎo)通(tōng)後使線路與地發生短路；或者作為開關元(yuán)件的限流元件以(yǐ)阻斷續(xù)流，使開關元件複位。
      使(shǐ)用注意事項
      1.開關(guān)元件不能單獨(dú)跨接在有源電路中作差(chà)模保護，為避免電源短路，必須串(chuàn)接限壓元件。
      2.流過防雷元器件的浪湧電流(liú)必須小于其脈沖峰值電(diàn)流。壓敏電阻應按其降(jiàng)額特性選擇。
      3.用作差模保護的防雷元(yuán)器件，其擊穿電(diàn)壓必須大于線路的高工(gōng)作電壓。
      4.用作差模保(bǎo)護的防雷元器件，其限制電壓必須小于被保護設備所能承受的高安全電壓。
      三(sān)、防雷器(qì)電路設(shè)計概要
      防雷器電路設計要達到兩(liǎng)個目的：一是要将線路(lù)中(zhōng)感應的雷擊浪湧電流洩放到大地，二是要使被保護設備端的(de)浪湧電壓限制在允許的安全電壓以下。
      電源防雷器電路設計
      首先(xiān)重點介紹了單相交(jiāo)流電源防雷器(qì)的兩種常用的電路(lù)：複合對(duì)稱電(diàn)路和“1+1”電路。叙述了電路(lù)工作(zuò)原理、元器(qì)件選擇原則、電(diàn)路的失(shī)效保護方法與故障告警。
      然後介紹了三相交流(liú)電源防雷器和直流(liú)電源防雷器的典型(xíng)電路與元(yuán)器件選型原則。
在指出并聯式(shì)防雷器存在的缺點的基礎上，提出了串聯式（二端口）防雷器(qì)的概念，分析了串聯式（二端口(kǒu)）防雷器降低限制電壓的原理(lǐ)，并對串聯式（二端口）防雷器設計中的相關技(jì)術問題做了說明。
      信号防雷器(qì)電路設(shè)計
      常用的信号(hào)傳輸系統有雙線傳輸(shū)線、普通多芯電纜、雙絞(jiǎo)線多芯電纜、同軸電纜等。在信号防雷器中，可以歸納為雙(shuāng)線不(bú)接地(dì)的傳輸電路和有接地線的雙線或(huò)多線傳輸電路兩種。
      注意(yì)：這裡的(de)“地”是指“信号地(dì)”，而(ér)不是(shì)指大(dà)地（保護地PE）。而根據可能遭遇的雷擊浪湧電流大小不同，可以采用兩級信号防雷器或單級信号防雷器進行保護。

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