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作者:顶级电子 阅读次数:108次 发布时间:2019-12-10 10:32

摘要:

的工作原理:
 
电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备防雷必不可少的设备。  “过电压保护器”缩写为SPD。 电涌保护器的功能是将渗透到电源线和信号传输线中的瞬态过电压限制在设备或系统可以承受的电压范围内,或者向地面释放强雷电流以保护受保护的设备或系统。 系统免受损坏。  
 
 SPD的类型和结构因用途不同而不同,但它应至少包括一个非线性电压限制元件。 电涌保护器中使用的基本组件是:放电间隙,充气放电管,压敏电阻,抑制二极管和扼流线圈。  
 
 VICFUSE:如何选择正确的电涌保护器
方法/步骤
了解电涌保护器的基本组件:
浪涌保护器
 
⒈放电间隙(也称为保护间隙):[  
 
通常由两根金属棒组成,这两根金属棒以一定的间隙暴露在空气中。 其中一根金属棒连接到要保护设备的电源相线L1或中性线(N),另一根金属棒连接到地线(PE)。 当出现瞬态过电压时,间隙会被击穿,一部分过电压电荷会被引入地面,从而防止受保护设备上的电压升高。 这样的放电间隙的两根金属棒之间的距离可以根据需要调整,结构比较简单。 其缺点是灭火性能差。 改进的放电间隙是角间隙。 其灭弧功能优于前者。 它被回路的电动势F和热气流的上升所抵消。  
 
⒉气体放电管:
 
它由一对彼此分开的冷阴极板组成,并封闭在装有某种惰性气体(Ar)的玻璃管或陶瓷管中。 为了增加放电管的触发概率,在放电管中还提供了触发剂。 充气放电管有两种,三极型。  
 
气体放电管的技术参数为:直流放电电压Udc; 脉冲放电电压Up(正常条件下Up≈(2〜3)Udc;工频耐受电流In;脉冲耐受电流Ip;绝缘电阻R(>109Ω);极间电容(1-5PF)
 [h  ]气体放电管可用于直流和交流条件所用的直流放电电压Udc如下:在直流条件下使用:Udc≥1.8 U0(U0是正常线路运行时的直流电压)
 
在交流条件下使用:U dc≥1.44 Un(Un是 
 
⒊压敏电阻:
 
以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻器。 两端电压达到一定值后,电阻对电压非常敏感。 它的工作原理等同于多个半导体P-N的串联-并联连接。 压敏电阻具有良好的非线性特性(I =CUα中的非线性系数α),大电流容量(〜2KA / cm2),小正常漏电流(10-7〜10-6A)和低残留电压 (取决于压敏电阻的工作电压和电流容量),对瞬时过电压的响应时间很快(约10-8s),并且没有连续电流。  
 
压敏电阻的技术参数主要包括:压敏电阻电压(即开关电压)UN,参考电压Ulma; 剩余电压Ures; 剩余电压比K(K = Ures / UN); 最大电流Imax; 漏电流; 响应时间。  
 
压敏电阻的使用条件为:压敏电阻电压:UN≥[(√2×1.2)/0.7] U0(U0是工频电源的额定电压)
 
最小值 参考电压:Ulma≥(1.8至2)Uac(在直流条件下使用)
 
 Ulma≥(2.2至2.5)Uac(在交流条件下使用,Uac是交流工作电压)
 
压敏电阻 最大参考电压应由受保护的电子设备的耐压确定。 压敏电阻的残余电压应低于被保护电子设备的损坏电压电平,即(Ulma)max≤Ub / K,其中上式中的K对于残余电压比,Ub是电阻的损耗电压。 受保护的设备。  
 
⒋抑制二极管:
 
抑制二极管具有钳位电压限制功能,它在反向击穿区域工作,因为它具有钳位电压低和响应速度快的优点,特别适合用作 多级保护电路中的最后几个保护元件。 击穿区域中抑制二极管的伏安特性可以用以下公式表示:I =CUα,其中α是非线性系数,对于齐纳二极管α= 7-9,对于雪崩二极管α= 5  -7。  [H] 
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抑制二极管的技术参数:
 
击穿电压,指的是在指定的反向击穿电流(通常为lma)下的击穿电压,单位为齐纳。二极管的额定击穿电压为 通常,其电压范围为2.9V至4.7V,而雪崩二极管的额定击穿电压通常为5.6V至200V。  
 
 clamping最大钳位电压:指的是当管子以规定的波形通过大电流时,管子两端出现的最高电压。  
 
⑶脉冲功率:是指在指定电流波形(例如10/100μs)下,管子两端的最大钳位电压与管子中电流的等效值的乘积。  
 
⑷反向位移电压:是指可以在反向泄漏区域内施加到管子两端的最大电压。 在此电压下,灯管不应损坏。 此反向位移电压应明显高于受保护电子系统的最高工作电压峰值,也就是说,在正常系统运行期间,它不能处于弱导通状态。  
 
⑸最大漏电流:指在反向位移电压下流过管子的最大反向电流。  
 
⑹响应时间:10-11s 
 
⒌扼流圈:扼流圈是一种以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制装置。 具有相同匝数的线圈对称地缠绕在同一铁氧体环形磁芯上,以形成四端子设备。 它对于共模信号必须具有较大的电感,而对于差模信号则必须具有较小的泄漏。 感觉几乎不起作用。 在平衡线路中使用扼流圈可以有效地抑制共模干扰信号(例如雷电干扰),而不会影响正常模式的差分信号传输。  
 
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扼流线圈在制造时应满足以下要求:
 
 1)缠绕在线圈芯上的电线应绝缘 为了确保在瞬态过电压的作用下,线圈匝之间没有击穿短路。  
 
 2)当线圈通过大瞬时电流时,磁芯不应饱和。  
 
 3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以防止瞬态过电压导致两者之间击穿。  
 
 4)线圈应尽可能单层缠绕。 这将减少线圈的寄生电容,并增强线圈承受瞬态过电压的能力。  
 
⒍1/4波长短路
 
 1/4波长短路基于雷电波一种通过天线馈线的频谱分析和驻波理论制成的微波信号电涌保护器。 保护器中金属短棒的长度取决于工作信号频率的1/4波长(例如900MHZ或1800MHZ)。  。 对于工作信号频率,并联短路棒的长度具有无限的阻抗,等效于开路,并且不影响信号的传输。 但是,对于雷电波,由于雷电能量主要分布在n + KHZ以下,因此短路棒对于雷电波的阻抗非常小,相当于短路,并且雷电能级泄漏到地面 。  
 
因为1/4波长短路棒的直径通常为几毫米,所以它对浪涌电流具有良好的抵抗力,可以达到30KA(8 /20μs)以上,并具有残余电压 很小 这种残余电压主要是由短路引起的。棒自身电感的缺点是工业频带很窄,带宽约为2%至20%。 另一个缺点是它不能给天线馈电设备增加直流偏置,这限制了某些应用。  
 
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 VICFUSE电涌保护器的分级保护:
 
一级避雷器可以释放直流雷电流,或者在输电线路受到保护时 直接雷击,释放出巨大的能量。 对于可能发生直接雷击的地方,必须执行CLASS-I防雷措施。 第二级避雷器是针对上一级避雷器的剩余电压和该区域感应雷击的保护装置。 当在前一阶段发生大规模的雷电吸收时,仍然有一部分设备或第三级避雷器。 将传导大量能量,并且该能量需要由二级避雷器吸收。 同时,经过一级避雷器的传输线也会感应LEMP电磁脉冲辐射。 当线路足够长时,感应雷电的能量将变得足够大,并且需要二级避雷器以进一步释放雷击能量。 第三级避雷器可保护LEMP以及通过第二级避雷器的剩余雷击能量。  
 
一级保护
 
是为了防止浪涌电压直接从LPZ0区域传导到LPZ1区域,并限制数万至数十万伏的浪涌电压 到2500-3000V  
 
安装在家用电源变压器低压侧的电涌保护器应为三相电压开关式电涌保护器作为第一级保护,其雷电通量应不小于 超过60K A。 此级别的电源避雷器应为大容量的电源避雷器,连接在用户电源系统的输入线路的每一相和地面之间。 通常要求此类避雷器的最大冲击容量为每相100KA,并且所需的极限电压应小于1500V,这称为CLASS I避雷器。 这些电磁避雷器设计用于承受大电流雷电和感应雷击,并吸引高能电涌,这可能会将大量电涌电流转移到地面。 它们仅提供有限的电压(浪涌电流流过电源避雷器时线路上出现的最大电压称为有限电压)是中级保护,因为CLASS I级保护器主要吸收大的浪涌电流,因此仅 无法完全保护电源系统内部的敏感电气设备。  
 
一级电源避雷器可防止10 /350μs和100KA的雷电波,并符合IEC规定的最高保护标准。 其技术参考是:雷电通量大于或等于100KA(10 /350μs); 剩余电压值不大于2.5KV; 响应时间小于或等于100ns。  
 
第二级保护
 
目的是将通过第一级避雷器的剩余浪涌电压值进一步限制为1500-2000V,并实现与LPZ1-LPZ2的等电位连接。  
 
将配电柜线路的输出分配为第二级保护的电源避雷器应为限压电源避雷器,其雷电流容量不得小于20KA。 它应该安装在重要或敏感的区域。 由电气设备提供动力的分支配电室。 这些电源电涌放电器吸收了用户电源入口处通过电涌放电器的剩余电涌能量,并更好地抑制了瞬态过电压。 此处使用的电源避雷器的最大浪涌容量每相大于45kA,所需的极限电压应小于1200V,这称为CLASS II电源避雷器。 普通用户的电源系统可以通过二级保护达到电气设备运行的要求。  [H] 
二级电源避雷器使用C类保护器进行相间,相对地和中地接地。主要技术参数是:雷电流容量大于或等于 等于40KA(8 /20μs); 剩余电压峰值不大于1000V; 响应时间不大于25ns。  
 
第三级保护
 
的目的是最终保护设备,将剩余浪涌电压的值减小到小于1000V,以便浪涌能量不会损坏设备。  
 
将安装在电子信息设备交流电源输入端的避雷器用作第三级保护时,应为串联限压型避雷器,其雷电流容量应为 不应小于10KA。  
 
最后一道防线可以在电气设备的内部电源部分中使用内置的电源避雷器,以完全消除微小的瞬态过电压。 此处使用的电源避雷器所需的最大浪涌容量为每相20KA或更小,并且所需的极限电压应小于1000V。 必须为某些特别重要或敏感的电子设备提供三级保护,同时,它还可以保护电气设备免受系统中产生的瞬态过电压的影响。  
 
对于微波通信设备,移动台通信设备,雷达设备等中使用的整流器电源,应根据以下情况选择适合工作电压的直流电源避雷器作为最终保护: 保护其工作电压。  
 
第四级及以上
 
根据受保护设备的耐压水平,如果可以使用两个雷电保护等级来限制低于设备耐压水平的电压, 您只需要执行两个级别的保护。 如果设备的耐压水平很低,则可能需要四个或更多保护等级。 第四级保护不得小于5KA。  
 
 VICFUSE:如何选择正确的电涌保护器
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安装方法:
 
 1. SPD常规安装要求
 
  ]使用35MM标准导轨安装电涌保护器
 
对于固定的SPD,常规安装应遵循以下步骤:
 
 1)确定放电电流路径
 
 2)标记 会在设备端子上引起额外压降的导线。  
 
 3)为避免不必要的电感环路,应标记每个设备的PE导体,并且
 
 4)在设备和SPD之间建立等电位连接。  
 
 5)需要多级SPD的能量协调。  
 
为了限制安装后受保护部件和不受保护设备部件之间的电感耦合,需要进行某些测量。 通过归纳和牺牲电路的分离,回路角的选择以及闭环面积的限制可以减少互感。  [H] 
当载流分量导体是闭合电路的一部分时,由于导体靠近电路,电路和感应电压会降低。  
 
一般来说,最好将保护线与非保护线分开,并且应该与接地线分开。 同时,为了避免电源电缆和通信电缆之间的瞬态正交耦合,应进行必要的测量。  [2] 
 
电涌保护器的安装接线图
 
 2. SPD接地线直径选择
 
数据电缆:要求大于2.5mm2。 当长度超过0.5m时,要求大于4mm2 YD / T5098-1998。  
 
电源线:当相线的截面积为S≤16mm2时,地线为S; 当相线的截面积为16mm2≤S≤35mm2时,地线为16mm2; 要求S / 2;  GB 50054 
 
第2.2.9条VICFUSE:如何选择正确的电涌保护器
电涌保护器的主要参数:
 
 1,标称电压Un:被保护系统的额定电压 是一致的。 在信息技术系统中,此参数指示应使用的保护类型
 
浪涌保证[3] 
 
。 它指示AC或DC电压的RMS值。  
 
 2.额定电压Uc:可以长时间施加到保护器指定端的电压的最大有效值,而不会引起保护器特性的改变和保护元件的激活。  
 
 3.额定放电电流Isn:当对保护器施加10次波形为8 /20μs的标准雷电波时,保护器可以承受的最大冲击电流的峰值。  
 
 4.最大放电电流Imax:当一次将具有8 /20μs波形的标准雷电波施加到保护器时,保护器可以承受的最大脉冲电流的峰值。  
 
 5.电压保护等级Up:以下测试中保护器的最大值:闪络电压的斜率为1KV /μs; 额定放电电流的剩余电压。  
 
 6.响应时间tA:主要反映在保护器中的特殊保护元件的动作灵敏度和击穿时间,在一定时间内根据du / dt或di / dt的斜率而变化。  
 
 7.数据传输速率Vs:以秒为单位传输了多少个比特值,单位:bps; 它是在数据传输系统中正确选择防雷设备的参考值。 防雷设备的数据传输速率取决于系统的传输模式。  
 
 8.插入损耗Ae:以给定的频率插入保护器前后的电压比。  
 
 9.回波损耗Ar:表示前波在防护设备(反射点)处被反射的比例。 该参数直接测量保护设备是否与系统阻抗兼容。  
 
 10.最大垂直放电电流:是指当将具有8 /20μs波形的标准雷电波一次施加到每条线路时,保护器可以承受的最大浪涌电流的峰值。  
 
 11.最大横向放电电流:是指在电线之间施加波形为8 /20μs的标准雷电波时,保护器可以承受的最大浪涌电流的峰值。  
 
 12.在线阻抗:是指在标称电压Un下流经保护器的环路阻抗和感抗的总和。 通常称为“系统阻抗”。  
 
 13.峰值放电电流:有两种类型:额定放电电流Isn和最大放电电流Imax。  
 
 14.漏电流:在75或80标称电压Un时流经保护器的DC电流
 
 VICFUSE:如何选择正确的电涌保护器

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