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      保定市科飛電氣科技有限公司 >> 新聞中心 >> 浪涌保護器工作原理及分類

      A.設計原理

      在最常見的浪涌保護器中,都有一個稱為金屬氧化物變阻器(Metal Oxide Varistor,MOV)的元件,用來轉移多余的電壓,MOV將火線和地線連接在一起。

      MOV由三部分組成:中間是一根金屬氧化物材料,由兩個半導體連接著電源和地線。

      這些半導體具有隨著電壓變化而改變的可變電阻。當電壓低于某個特定值時,半導體中的電子運動將產生極高的電阻。反之,當電壓超過該特定值時,電子運動會發生變化,半導體電阻會大幅降低。如果電壓正常,MOV會閑在一旁。而當電壓過高時,MOV可以傳導大量電流,消除多余的電壓。隨著多余的電流經MOV轉移到地線,火線電壓會恢復正常,從而導致MOV的電阻再次迅速增大。按照這種方式,MOV僅轉移電涌電流,同時允許標準電流繼續為與浪涌保護器連接的設備供電。打個比方說,MOV的作用就類似一個壓敏閥門,只有在壓力過高時才會打開。

      另一種常見的浪涌保護裝置是氣體放電管。這些氣體放電管的作用與MOV相同——它們將多余的電流從火線轉移到地線,通過在兩根電線之間使用惰性氣體作為導體實現此功能。當電壓處于某一特定范圍時,該氣體的組成決定了它是不良導體。如果電壓出現浪涌并超過這一范圍,電流的強度將足以使氣體電離,從而使氣體放電管成為非常良好的導體。它會將電流傳導至地線,直到電壓恢復正常水平,隨后它又會變成不良導體。

      這兩種方法都是采用并聯電路設計——多余的電壓從標準電路流入另一個電路。有幾種浪涌保護器產品使用串聯電路設計抑制電涌——它們不是將多余的電流分流到另一條線路,而是通過降低流過火線的電量。基本上說,這些抑制器在檢測到高電壓時會儲存電能,隨后再逐漸釋放它們。制造這種保護器的公司解釋說該方法可以提供更好的保護,因為它反應速度更快,并且不會向地線分流,但另一方面,這種分流可能會干擾建筑物的電力系統。

      抑制二極管:抑制二極管具有箝位限壓功能,它是工作在反向擊穿區,由于它具有箝位電壓低和動作響應快的優點,特別適合用作多級保護電路中的最末幾級保護元件。抑制二極管在擊穿區內的伏安特性可用下式表示:I=CUα,上式中α為非線性系數,對于齊納二極管α=7~9,在雪崩二極管α=5~7.

      抑制二極管的技術參數:

      (1)額定擊穿電壓,它是指在指定反向擊穿電流(常為lma)下的擊穿電壓,這于齊納二極管額定擊穿電壓一般在2.9V~4.7V范圍內,而雪崩二極管的額定擊穿電壓常在5.6V~200V范圍內。

      (2)最大箝位電壓:它是指管子在通過規定波形的大電流時,其兩端出現的最高電壓。

      (3)脈沖功率:它是指在規定的電流波形(如10/1000μs)下,管子兩端的最大箝位電壓與管子中電流等值之積。

      (4)反向變位電壓:它是指管子在反向泄漏區,其兩端所能施加的最大電壓,在此電壓下管子不應擊穿。此反向變位電壓應明顯高于被保護電子系統的最高運行電壓峰值,也即不能在系統正常運行時處于弱導通狀態。

      (5)最大泄漏電流:它是指在反向變位電壓作用下,管子中流過的最大反向電流。

      (6)響應時間:10-11us

      作為輔助元件,有些浪涌保護器還配有內置保險絲。保險絲是一種電阻器,當電流低于某個標準時,它的導電性能非常好。反之,當電流超過了可接受的標準,電阻產生的熱量會燒斷保險絲,從而切斷電路。如果MOV不能抑制電涌,過高的電流將燒斷保險絲,保護連接的設備。該保險絲只能使用一次,一旦燒斷就需要更換。 SPD前端熔斷器應根據避雷器廠家的參數安裝。如廠家沒有規定,一般選用原則根據(浪涌保護器的最大保險絲強度A)和(所接入配電線路最大供電電流B)來確定(開關或熔斷器的斷路電流C)。

      當:B>A時C小于等于A

      當:B=A時C小于A或不安裝C

      當:B<A時C小于B或不安裝C

      有些浪涌保護器具有線路調節系統,用于濾除“線路噪聲”,減小電流波動。這種基本浪涌保護器的系統結構非常簡單。火線通過環形扼流線圈接到電源板插座上。扼流線圈只是一個用磁性材料做成的環,外面纏繞著導線——基本的電磁鐵。火線中所流經電流的上下波動會給電磁鐵充電,使其發出電磁能量,從而消除電流的微小波動。這種“經過調節”的電流更加穩定,可使計算機(或其他電子設備)的供電電流更加平緩。

      在電子設計中,浪涌主要指的是電源(只是主要指電源)剛開通的那一瞬息產生的強力脈沖,由于電路本身的非線性有可能有高于電源本身的脈沖;或者由于電源或電路中其它部分受到本身或外來尖脈沖干擾叫做浪涌。它很可能使電路在浪涌的一瞬間燒壞,如PN結電容擊穿,電阻燒斷等等。而浪涌保護就是利用非線性元器件對高頻(浪涌)的敏感設計的保護電路,簡單而常用的是并聯大小電容和串聯電感。

      B、分類

      按工作原理分:

      (1)開關型:其工作原理是當沒有瞬時過電壓時呈現為高阻抗,但一旦響應雷電瞬時過電壓時,其阻抗就突變為低值,允許雷電流通過。用作此類裝置時器件有:放電間隙、氣體放電管、閘流晶體管等。

      (2)限壓型:其工作原理是當沒有瞬時過電壓時為高阻擾,但隨電涌電流和電壓的增加其阻抗會不斷減小,其電流電壓特性為強烈非線性。用作此類裝置的器件有:氧化鋅、壓敏電阻、抑制二極管、雪崩二極管等。

      (3)分流型或扼流型

      分流型:與被保護的設備并聯,對雷電脈沖呈現為低阻抗,而對正常工作頻率呈現為高阻抗。

      扼流型:與被保護的設備串聯,對雷電脈沖呈現為高阻抗,而對正常的工作頻率呈現為低阻抗。用作此類裝置的器件有:扼流線圈、高通濾波器、低通濾波器、1/4波長短路器等。

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