八、基本元件
⒈放電間隙(又稱保護(hù)間隙):
它一般由暴露在空氣中的兩根相隔一定間隙的金屬棒組成,其中一根金屬棒與所需保護(hù)設(shè)備的電源相線L1或零線(N)相連,另一根金屬棒與接地線(PE)相連接,當(dāng)瞬時(shí)過電壓襲來時(shí),間隙被擊穿,把一部分過電壓的電荷引入大地,避免了被保護(hù)設(shè)備上的電壓升高。這種放電間隙的兩金屬棒之間的距離可按需要調(diào)整,結(jié)構(gòu)較簡單,其缺點(diǎn)是滅弧性能差。改進(jìn)型的放電間隙為角型間隙,它的滅弧功能較前者為好,它是靠回路的電動(dòng)力F作用以及熱氣流的上升作用而使電弧熄滅的。
⒉氣體放電管:
它是由相互離開的一對(duì)冷陰板封裝在充有一定的惰性氣體(Ar)的玻璃管或陶瓷管內(nèi)組成的。為了提高放電管的觸發(fā)概率,在放電管內(nèi)還有助觸發(fā)劑。這種充氣放電管有二極型的,也有三極型的,
氣體放電管的技術(shù)參數(shù)主要有:直流放電電壓Udc;沖擊放電電壓Up(一般情況下Up≈(2~3)Udc;工頻耐受電流In;沖擊耐受電流Ip;絕緣電阻R(>109Ω);極間電容(1-5PF)
氣體放電管可在直流和交流條件下使用,其所選用的直流放電電壓Udc分別如下:在直流條件下使用:Udc≥1.8U0(U0為線路正常工作的直流電壓)在交流條件下使用:U dc≥1.44Un(Un為線路正常工作的交流電壓有效值)
⒊壓敏電阻:
它是以ZnO為主要成分的金屬氧化物半導(dǎo)體非線性電阻,當(dāng)作用在其兩端的電壓達(dá)到一定數(shù)值后,電阻對(duì)電壓十分敏感。它的工作原理相當(dāng)于多個(gè)半導(dǎo)體P-N的串并聯(lián)。壓敏電阻的特點(diǎn)是非線性特性好(I=CUα中的非線性系數(shù)α),通流容量大(~2KA/cm2),常態(tài)泄漏電流小(10-7~10-6A),殘壓低(取決于壓敏電阻的工作電壓和通流容量),對(duì)瞬時(shí)過電壓響應(yīng)時(shí)間快(~10-8s),無續(xù)流。
壓敏電阻的技術(shù)參數(shù)主要有:壓敏電壓(即開關(guān)電壓)UN,參考電壓Ulma;殘壓Ures;殘壓比K(K=Ures/UN);最大通流容量Imax;泄漏電流;響應(yīng)時(shí)間。
壓敏電阻的使用條件有:
壓敏電壓:UN≥[(√2×1.2)/0.7]U0(U0為工頻電源額定電壓),
最小參考電壓:Ulma≥(1.8~2)Uac (直流條件下使用)
Ulma≥(2.2~2.5)Uac(在交流條件下使用,Uac為交流工作電壓)
壓敏電阻的最大參考電壓應(yīng)由被保護(hù)電子設(shè)備的耐受電壓來確定,應(yīng)使壓敏電阻的殘壓低于被保護(hù)電子設(shè)備的而損電壓水平,即(Ulma)max≤Ub/K,上式中K為殘壓比,Ub為被保護(hù)設(shè)備的而損電壓。
⒋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(qū),由于它具有箝位電壓低和動(dòng)作響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn),特別適合用作多級(jí)保護(hù)電路中的最末幾級(jí)保護(hù)元件。抑制二極管在擊穿區(qū)內(nèi)的伏安特性可用下式表示:I=CUα,上式中α為非線性系數(shù),對(duì)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(shù)參數(shù)
(1)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(nèi),而雪崩二極管的額定擊穿電壓常在5.6V~200V范圍內(nèi)。
(2)最大箝位電壓:它是指管子在通過規(guī)定波形的大電流時(shí),其兩端出現(xiàn)的最高電壓。
(3)脈沖功率:它是指在規(guī)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(qū),其兩端所能施加的最大電壓,在此電壓下管子不應(yīng)擊穿。此反向變位電壓應(yīng)明顯高于被保護(hù)電子系統(tǒng)的最高運(yùn)行電壓峰值,也即不能在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)處于弱導(dǎo)通狀態(tài)。
(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(yīng)時(shí)間:10-11s
⒌扼流線圈:扼流線圈是一個(gè)以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件,它由兩個(gè)尺寸相同,匝數(shù)相同的線圈對(duì)稱地繞制在同一個(gè)鐵氧體環(huán)形磁芯上,形成一個(gè)四端器件,要對(duì)于共模信號(hào)呈現(xiàn)出大電感具有抑制作用,而對(duì)于差模信號(hào)呈現(xiàn)出很小的漏電感幾乎不起作用。扼流線圈使用在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號(hào)(如雷電干擾),而對(duì)線路正常傳輸?shù)牟钅P盘?hào)無影響。
扼流線圈在制作時(shí)應(yīng)滿足以下要求
1)繞制在線圈磁芯上的導(dǎo)線要相互絕緣,以保證在瞬時(shí)過電壓作用下線圈的匝間不發(fā)生擊穿短路。
2)當(dāng)線圈流過瞬時(shí)大電流時(shí),磁芯不要出現(xiàn)飽和。
3)線圈中的磁芯應(yīng)與線圈絕緣,以防止在瞬時(shí)過電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿。
4)線圈應(yīng)盡可能繞制單層,這樣做可減小線圈的寄生電容,增強(qiáng)線圈對(duì)瞬時(shí)過電壓的而授能力。
⒍ 1/4波長短路器
1/4波長短路器是根據(jù)雷電波的頻譜分析和天饋線的駐波理論所制作的微波信號(hào)浪涌保護(hù)器,這種保護(hù)器中的金屬短路棒長度是根據(jù)工作信號(hào)頻率(如900MHZ或1800MHZ)的1/4波長的大小來確定的。此并聯(lián)的短路棒長度對(duì)于該工作信號(hào)頻率來說,其阻抗無窮大,相當(dāng)于開路,不影響該信號(hào)的傳輸,但對(duì)于雷電波來說,由于雷電能量主要分布在n+KHZ以下,此短路棒對(duì)于雷電波阻抗很小,相當(dāng)于短路,雷電能量級(jí)被泄放入地。
由于1/4波長短路棒的直徑一般為幾毫米,因此耐沖擊電流性能好,可達(dá)到30KA(8/20μs)以上,而且殘壓很小,此殘壓主要是由短路棒的自身電感所引起的,其不足之處是工頻帶較窄,帶寬約為2%~20%左右,另一個(gè)缺點(diǎn)是不能對(duì)天饋設(shè)施加直流偏置,使某些應(yīng)用受到限制。
九、基本電路
基本電路(3張)
浪涌保護(hù)器的電路根據(jù)不同需要,有不同的形式,其基本元器件就是上面介紹的幾種,一個(gè)技術(shù)精通的防雷產(chǎn)品研究工作者,可設(shè)計(jì)出五花八門的電路,好似一盒積木可搭出不同的結(jié)構(gòu)圖案。根據(jù)電路系統(tǒng)的區(qū)別,主要的SPD電路有單相、TN-C、TN-S三種。