





















浪涌[英] Electrical surge,顾名思义就是瞬间出现超出稳定值的峰值,它包括浪涌电压和浪涌电流。
浪涌电压是指的超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲,浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。可能引起浪涌的原因有:重型设备、短路、电源切换或大型发动机。而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量,以保护连接设备免于受损。
浪涌电流是指电源接通瞬间或是在电路出现异常情况下产生的远大于稳态电流的峰值电流或过载电流。
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,由于电路本身的非线性有可能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.
产生
供电系统浪涌的来源分为外部(雷电原因)和内部(电气设备启停和故障等)。
外部原因
雷击对地闪电可能以两种途径作用 在低压供电系统上:
⑴直接雷击:雷电放电直接击中电力系统的部件,注入很大的脉冲电流。发生的概率相对较低。
⑵间接雷 击:雷电放电击中设备附近的大地,在电力线上感应中等程度的电流和电压。
直接雷击是最严重的事件,尤其是如果雷击击中靠近用户进线口架空输电线。在发生这些事件 时,架空输电线电压将上升到几十万伏特,通常引起绝缘闪络。雷电电流在电力线上传输的距离为一公里或更远,在雷击点附近的峰值电流可达100kA或以上。在用户进线口处低压线路的电流每相可达到5kA到10kA。在雷电活动频繁的区域,电力设施每年可能有好几次遭受雷电直击事件引起严重雷电电流。而对于采 用地下电力电缆供电或在雷电活动不频繁的地区,上述事件是很少发生的。
间接雷击和内部浪涌发生的概率较高,绝大部分的用电设备损坏与其有关。所以电源防浪涌的重点是对这部分浪涌能量的吸收和抑制。
内部原因
内部浪涌发生的原因同供电系统内部的设备启停和供电网络运行的故障有关:
供电系统内部由于大功率设备的启停、线路故障、投切动作和变频设备的运行等原因,都会带来内部浪涌,给用电设备带来不利影响。特别是计算机、通讯等微电子设备带来致命的冲击。即便是没有造成永久的设备损坏,但系统运行的异常和停顿都会带来很严重的后果。比如核电站、医疗系统、大型工厂自动化系统、证券交易系统、电信局用交换机、网络枢纽等。
保护器简介
浪涌保护器,也叫防雷器,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。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时,浪涌保护器能在极短的时间内导通分流,从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。
基本元件
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,其缺点是灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙,它的灭弧功能较前者为好,它是靠回路的电动力F作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。
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)
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。
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:
⑴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,至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。
⑵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。
⑶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。
⑷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。
⑸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。
⑹响应时间:10-11s