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防雷元器件的性能特点与应用技术分析

返回打印来源：仪天成电力时（shí）间：2017/12/08 阅读：次

   一、防（fáng）雷元器件的性能（néng）特点
      开关元件类（lèi）
      正常工作时，开关元件是断开的；当雷击浪涌来的（de）时候，开关元件导通，将浪涌（yǒng）电流泄放到大地，从而保护了电子设备免受浪涌冲击损坏。开（kāi）关元件类有陶瓷气体放电管、玻璃放（fàng）电管（guǎn）（强效放电管）、半导体过（guò）压保（bǎo）护器（半导体放电（diàn）管、固体放电管）三种类型。它们的优点是：①击穿（导通）前相当于开路，电阻很大，几乎没有漏电流（liú）；②击穿（导通）后相当于短路，可通过很大的（de）电流（liú），压降很小；③脉冲通流（liú）容（róng）量（峰值电流）大：陶瓷气体放电管的8/20μs波峰（fēng）值电流常用的有5kA、10kA、20kA等几种（当然还有更大的，达100kA以上），10/1000μs波峰值电流在几十至几百A之间；玻璃放（fàng）电管的8/20μs波峰值电流现有500A、1kA、3kA三种；半导体过压保护器的10/1000μs波峰值电流在几十至（zhì）上百A之间。④除了个别半导体过压保护（hù）器外，它们都具有双向对称特性。⑤陶瓷气体放电管和（hé）玻璃（lí）放电管的（de）电容（róng）都很小（xiǎo），在3pF以下。⑥玻璃放电管和半（bàn）导体（tǐ）过压保护器的响应速度都很快，在ns量级。⑦玻（bō）璃放电管的击穿电压（yā）可以做得（dé）很高，高的达5kV。⑧半导体过压保护器的击穿电压可（kě）以做得很准确。
      它们的缺点分别是：
      陶瓷气体放电管：①由于（yú）气体电离需要（yào）一定的（de）时间，所以响应速度较慢（màn），反应时间一般为0.2～0.3μs（200～300ns）,快也就是0.1μs（100ns）左右，在它未导（dǎo）通前，会有一个幅度较大的尖脉冲漏过去。②击穿电压一致性较差，分散性较大，一般为±20%。③击（jī）穿电压只（zhī）有几个特定值。玻璃放电管和半导（dǎo）体过压保（bǎo）护器：①通流容量（liàng）较陶瓷气体放电管小得多。②击穿电压尚未形成系列值。③玻璃放（fàng）电管（guǎn）击穿电压（yā）分散性较大，为±20%。④半导体过压保护器电容较大，有几十至几百（bǎi）pF。
     限压元件类
      有压敏电阻、TVS管（瞬态（tài）电压抑制二极管）等。它们象稳压二极管（guǎn）那样具有（yǒu）限压特性（xìng）。当外加（jiā）电压小于其导（dǎo）通电压时，它具有很大的内阻，漏电流很（hěn）小；当（dāng）外加电压大于其导通电压时，其（qí）内阻急剧减（jiǎn）小，可以流过（guò）很大的电流，而其两（liǎng）端的电压却（què）只有少（shǎo）量的上升。它们的导通电压都有（yǒu）从（cóng）低压到高压的系列值，便于在各种不同电压的电路中使用。另（lìng）外，两者的电容都较大（TVS管也有（yǒu）低电容产品），不（bú）适于在高频电（diàn）路中（zhōng）使用。
     压敏电（diàn）阻与TVS管（guǎn）的区别在于：压敏电阻（zǔ）能承受更大的浪涌电流，而（ér）且其体积越大所能承（chéng）受的浪涌电（diàn）流越大，大可达（dá）几十kA到上百kA；但压敏电阻的漏电流较大，非线性特性较差（动态电阻较大），大（dà）电流时限制电压（yā）较高，且所能耐（nài）受的冲（chōng）击电流的大小（xiǎo）随（suí）冲击次数的增（zēng）加而减小（降额特（tè）性），较（jiào）易老化。TVS管的非线性特（tè）性和稳压（yā）管完全一样，动（dòng）态电阻较小，限制电压较低，且不易老（lǎo）化（huà），使（shǐ）用寿命长，但通流（liú）能力较（jiào）小（10/1000μs波峰值电（diàn）流在几A至几百A之间）。
再有就是反应速度不同，TVS管的反应速度极快，为ps级，而压敏电阻反应速度稍慢，为ns级。
      防（fáng）过流和过热保护元（yuán）件类
      防过流元件有自恢（huī）复保（bǎo）险丝、电（diàn）流（liú）保险丝、电阻，防过热保护和过热检测元件有温度保险管和温度保险（xiǎn）丝（sī）。自恢复保险（xiǎn）丝是一种（zhǒng）正温度（dù）系数热敏电阻，当流过它的电流小于其保持电流时（温度较低），它的阻（zǔ）值很小；当流过它的电（diàn）流（liú）超过其触发电（diàn）流时（shí）（温度升高），它（tā）的阻值急剧增大，从而阻断雷电流的继续侵入或者电路的续流，温度降低（dī）后能自行恢复。但由于热惰性，其反应速（sù）度很慢，一般（bān）为秒级（流（liú）过的电流（liú）越大或温度越高，反应越快）。自恢复保险（xiǎn）丝可以用于代替电流保（bǎo）险丝，免除经常更换的麻烦。温度保险管和温度保险丝是一种温度开（kāi）关元件，正常工作时是短路的，当温度高（gāo）于其断开温度时开关断开（不可恢（huī）复），常用于过热保护和过热检测。
      二、防雷元器件的一般使用方法及使用注意事项
      防雷元器件的一般使用方法
      1.开关（guān）元件主要（yào）应用于共模保护，也常在无源电路中作差模保护（hù）。
      2.限压元件主要应用于差模保（bǎo）护，也常用在共模电路中和开关元件串联，防止（zhǐ）开关元件导通后使线路与（yǔ）地发生短路；或者作为开关（guān）元件的限流元件以阻断续（xù）流，使开关元（yuán）件复位。
      使用注意事项
      1.开关元件不能单独跨接在（zài）有源电路中作差模保护，为避免电源短路，必须串（chuàn）接限压元件（jiàn）。
      2.流过防雷元器件（jiàn）的浪（làng）涌电流（liú）必须小于其脉冲峰值电流。压（yā）敏电阻（zǔ）应按（àn）其降额特性选择。
      3.用作差模保护的防（fáng）雷元器件，其击穿电压必须大于线路的高工作电压。
      4.用作差（chà）模保（bǎo）护的防雷元器（qì）件，其限制电压必须小于被保护设备所能承受的高（gāo）安（ān）全电压。
      三、防雷器电路设计概要
      防雷（léi）器电路设计要达到两个目的：一是要将线路（lù）中感应的雷击浪涌电流泄放到大地，二是要使被保护设备端的（de）浪涌（yǒng）电压限制在（zài）允许的安全（quán）电压以下。
      电源防（fáng）雷器（qì）电路设（shè）计
      首（shǒu）先重点介绍了单相（xiàng）交流电源防雷器的两种常用的电路：复合对称（chēng）电路和“1+1”电路。叙述了电路工作（zuò）原理、元器件（jiàn）选择原则、电路（lù）的失效保护方法与故障告警。
      然后介绍了三相交流电源防雷器和（hé）直流电源（yuán）防雷器的典型电路与元器件选型原则。
在指出并联式防雷器存在的缺点的基础上（shàng），提出了串联式（shì）（二端口）防雷器的概念，分析了串（chuàn）联式（二端口）防雷器降低限制电压的原理，并对串联式（二端口）防雷器设计中的相关技术问题（tí）做了说明。
      信（xìn）号防雷器电路设计
      常用的信号传输系统有双线传输线（xiàn）、普通多（duō）芯电缆（lǎn）、双绞线多芯（xīn）电缆、同轴电缆等。在信号防雷器中，可以归（guī）纳为双（shuāng）线不接地的传输电路和有（yǒu）接地线的双线或多线传输电路两种。
      注意：这（zhè）里的“地”是指“信号地”，而不是指大地（保护地PE）。而根据可能遭遇的雷击浪涌（yǒng）电流大小不（bú）同，可以采用两级信号防雷器或（huò）单级信号防雷器进行保护。

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