浪涌保護(hù)器的作用

浪涌保護(hù)器的作用雷電放電可能發(fā)生在云層之間或云層內(nèi)部，或云層對(duì)地之間；另外許多大容量電氣設(shè)備的使用帶來(lái)的內(nèi)部浪涌，對(duì)供電系統(tǒng)和用電設(shè)備的影響以及防雷和防浪涌的保護(hù)，已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。云層與地之間的雷擊放電，由一次或若干次單獨(dú)的閃電組成，每次閃電都攜帶若干幅值很高、持續(xù)時(shí)間很短的電流。一個(gè)典型的雷電放電將包括二次或三次的閃電，每次閃電之間大約相隔二十分之一秒的時(shí)間。大多數(shù)閃電電流在10，000至100，000安培的范圍之間降落，其持續(xù)時(shí)間一般小于100微秒。供電系統(tǒng)內(nèi)部由于大容量設(shè)備和變頻設(shè)備等的使用，帶來(lái)日益嚴(yán)重的內(nèi)部浪涌問(wèn)題。我們將其歸結(jié)為瞬態(tài)過(guò)電壓（TVS）的影響。任何用電設(shè)備都存在供電電源電壓的允許范圍。有時(shí)即便是很窄的過(guò)電壓沖擊也會(huì)造成設(shè)備的電源或全部損壞。瞬態(tài)過(guò)電壓（TVS）破壞作用就是這樣。特別是對(duì)一些敏感的微電子設(shè)備，有時(shí)很小的浪涌沖擊就可能造成致命的損壞。供電系統(tǒng)浪涌的影響供電系統(tǒng)浪涌的來(lái)源分為外部（雷電原因）和內(nèi)部（電氣設(shè)備啟停和故障等）。雷擊對(duì)地閃電可能以?xún)煞N途徑作用在低壓供電系統(tǒng)上：（1）直接雷擊：雷電放電直接擊中電力系統(tǒng)的部件，注入很大的脈沖電流。發(fā)生的概率相對(duì)較低。2）間接雷擊：雷電放電擊中設(shè)備附近的大地，在電力線(xiàn)上感應(yīng)中等程度的電流和電壓。內(nèi)部浪涌發(fā)生的原因同供電系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備啟停和供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的故障有關(guān)：供電系統(tǒng)內(nèi)部由于大功率設(shè)備的啟停、線(xiàn)路故障、投切動(dòng)作和變頻設(shè)備的運(yùn)行等原因，都會(huì)帶來(lái)內(nèi)部浪涌，給用電設(shè)備帶來(lái)不利影響。特別是計(jì)算機(jī)、通訊等微電子設(shè)備帶來(lái)致命的沖擊。即便是沒(méi)有造成永久的設(shè)備損壞，但系統(tǒng)運(yùn)行的異常和停頓都會(huì)帶來(lái)很?chē)?yán)重的后果。比如核電站、醫(yī)療系統(tǒng)、大型工廠自動(dòng)化系統(tǒng)、證券交易系統(tǒng)、電信局用交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)樞紐等。直接雷擊是最嚴(yán)重的事件，尤其是如果雷擊擊中靠近用戶(hù)進(jìn)線(xiàn)口架空輸電線(xiàn)。在發(fā)生這些事件時(shí)，架空輸電線(xiàn)電壓將上升到幾十萬(wàn)伏特，通常引起絕緣閃絡(luò)。雷電電流在電力線(xiàn)上傳輸?shù)木嚯x為一公里或更遠(yuǎn)，在雷擊點(diǎn)附近的峰值電流可達(dá)100kA或以上。在用戶(hù)進(jìn)線(xiàn)口處低壓線(xiàn)路的電流每相可達(dá)到5kA到10kA。在雷電活動(dòng)頻繁的區(qū)域，電力設(shè)施每年可能有好幾次遭受雷電直擊事件引起嚴(yán)重雷電電流。而對(duì)于采用地下電力電纜供電或在雷電活動(dòng)不頻繁的地區(qū)，上述事件是很少發(fā)生的。間接雷擊和內(nèi)部浪涌發(fā)生的概率較高，絕大部分的用電設(shè)備損壞與其有關(guān)。所以電源防浪涌的重點(diǎn)是對(duì)這部分浪涌能量的吸收和抑制。對(duì)于低壓供電系統(tǒng)，浪涌引起的瞬態(tài)過(guò)電壓（TVS）保護(hù)，最好采用分級(jí)保護(hù)的方式來(lái)完成。從供電系統(tǒng)的入口（比如大廈的總配電房）開(kāi)始逐步進(jìn)行浪涌能量的吸收，對(duì)瞬態(tài)過(guò)電壓進(jìn)行分階段抑制。［第一道防線(xiàn)］應(yīng)是連接在用戶(hù)供電系統(tǒng)入口進(jìn)線(xiàn)各相和大地之間的大容量電源防浪涌保護(hù)器。一般要求該級(jí)電源保護(hù)器具備100KA/相以上的最大沖擊容量，要求的限制電壓應(yīng)小于2800V。我們稱(chēng)為CLASSI級(jí)電源防浪涌保護(hù)器（簡(jiǎn)稱(chēng)SPD）。這些電源防浪涌保護(hù)器是專(zhuān)為承受雷電和感應(yīng)雷擊的大電流和高能量浪涌能量吸收而設(shè)計(jì)的，可將大量的浪涌電流分流到大地。它們僅提供限制電壓（沖擊電流流過(guò)SPD時(shí)，線(xiàn)路上出現(xiàn)的最大電壓成為限制電壓）為中等級(jí)別的保護(hù)，因?yàn)镃LASSI級(jí)的保護(hù)器主要是對(duì)大浪涌電流的吸收。僅靠它們是不能完全保護(hù)供電系統(tǒng)內(nèi)部的敏感用電設(shè)備。［第二道防線(xiàn)］應(yīng)該是安裝在向重要或敏感用電設(shè)備供電的分路配電設(shè)備處的電源防浪涌保護(hù)器。這些SPD對(duì)于通過(guò)了用戶(hù)供電入口浪涌放電器的剩余浪涌能量進(jìn)行更完善的吸收，對(duì)于瞬態(tài)過(guò)電壓具有極好的抑制作用。該處使用的電源防浪涌保護(hù)器要求的最大沖擊容量為40KA/相以上，要求的限制電壓應(yīng)小于2000V。我們稱(chēng)為CLASSII級(jí)電源防浪涌保護(hù)器。一般的用戶(hù)供電系統(tǒng)作到第二級(jí)保護(hù)就可以達(dá)到用電設(shè)備運(yùn)行的要求了。［最后的防線(xiàn)］可在用電設(shè)備內(nèi)部電源部分使用一個(gè)內(nèi)置式的電源防浪涌保護(hù)器，以達(dá)到完全消除微小瞬態(tài)的瞬態(tài)過(guò)電壓的目的。該處使用的電源防浪涌保護(hù)器要求的最大沖擊容量為20KA/相或更低一些，要求的限制電壓應(yīng)小于1800V。對(duì)于一些特別重要或特別敏感的電子設(shè)備，具備第三級(jí)的保護(hù)是必要的。同時(shí)也可以保護(hù)用電設(shè)備免受系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的瞬態(tài)過(guò)電壓影響。浪涌保護(hù)器和電涌保護(hù)器的區(qū)別其實(shí)浪涌保護(hù)器和電涌保護(hù)器是一樣的東西，只是個(gè)人有個(gè)人的說(shuō)法，所以才流傳成兩個(gè)名字。浪涌電流，什么是浪涌電流?浪涌電流圖:浪涌電流圖:R4R4應(yīng)用電路122OV50EJz22OV50EJzO-岳涌￥就『制制-岳涌￥就『制制-浪涌電流圖一~48V-+5V開(kāi)關(guān)電源L-48Vin

b+5Vout

gnd:IRFD9120ernK41\d\3W-48\ GND ~48V-+5V開(kāi)關(guān)電源L-48Vin

b+5Vout

gnd:IRFD9120ernK41\d\3W-48\ GND 從直說(shuō)電源輸入K310kfl820kDI2N54O1D2IN74R6357k1N5228AR1 -lj.9VZenerl07ky6.8VZenerI100km35.7kQ4R5107k2N5550 +5V GND向電路輸出浪涌電流圖二什么是浪涌電流?浪涌電流指電源接通瞬間，流入電源設(shè)備的峰值電流。浪涌電流指電源接通瞬間，流入電源設(shè)備的峰值電流。由于輸入濾波電容迅速充電，所以該峰值電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)輸入電流。電源應(yīng)該限制AC開(kāi)關(guān)、整流橋、保險(xiǎn)絲、EMI濾波器件能承受的浪涌水平。反復(fù)開(kāi)關(guān)環(huán)路，AC輸入電壓不應(yīng)損壞電源或者導(dǎo)致保險(xiǎn)絲燒斷。浪涌電流也指由于電路異常情況引起的使結(jié)溫超過(guò)額定結(jié)溫的不重復(fù)性最大正向過(guò)載電流。浪涌根據(jù)電流分類(lèi)1.放電間隙（又稱(chēng)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(xiàn)L1或零線(xiàn)（N）相連，另一根金屬棒與接地線(xiàn)（PE）相連接，當(dāng)瞬時(shí)過(guò)電壓襲來(lái)時(shí)，間隙被擊穿，把一部分過(guò)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(jiǎn)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。2■氣體放電管：它是由相互離開(kāi)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Ude；沖擊放電電壓Up（一般情況下Up=（2?3）Ude；工頻而授電流In；沖擊而授電流Ip；絕緣電阻R（>1090）；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Ude分別如下：在直流條件下使用：Udc>（U0為線(xiàn)路正常工作的直流電壓）在交流條件下使用：Udc>（Un為線(xiàn)路正常工作的交流電壓有效值）3■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(xiàn)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(xiàn)性特性好（匸CUa中的非線(xiàn)性系數(shù)a）,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(guò)電壓響應(yīng)時(shí)間快（?10-8S），無(wú)續(xù)流。壓敏電阻的技術(shù)參數(shù)主要有：壓敏電壓（即開(kāi)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>[W2x）/]U0（U0為工頻電源額定電壓）最小參考電壓：Ulma>（?2）Uac（直流條件下使用）Ulma>（?）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(lái)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）maxSUb/K，上式中K為殘壓比，Ub為被保護(hù)設(shè)備的而損電壓。4■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二CUa，上式中a為非線(xiàn)性系數(shù)，對(duì)于齊納二極管a=7?9，在雪崩二極管a=5?7.抑制二極管的技術(shù)參數(shù)主要有（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?范圍內(nèi)，而雪崩二極管的額定擊穿電壓常在?200V范圍內(nèi)。(2)最大箝位電壓：它是指管子在通過(guò)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10/1000MS)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(guò)的最大反向電流。(6)響應(yīng)時(shí)間：10-11S5?扼流線(xiàn)圈:扼流線(xiàn)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(xiàn)圈對(duì)稱(chēng)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(xiàn)圈使用在平衡線(xiàn)路中能有效地抑制共模干擾信號(hào)(如雷電干擾)，而對(duì)線(xiàn)路正常傳輸?shù)牟钅Ｐ盘?hào)無(wú)影響。扼流線(xiàn)圈在制作時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求:繞制在線(xiàn)圈磁芯上的導(dǎo)線(xiàn)要相互絕緣，以保證在瞬時(shí)過(guò)電壓作用下線(xiàn)圈的匝間不發(fā)生擊穿短路。2） 當(dāng)線(xiàn)圈流過(guò)瞬時(shí)大電流時(shí)，磁芯不要出現(xiàn)飽和。3） 線(xiàn)圈中的磁芯應(yīng)與線(xiàn)圈絕緣，以防止在瞬時(shí)過(guò)電壓作用下兩者之間發(fā)生擊穿。4） 線(xiàn)圈應(yīng)盡可能繞制單層，這樣做可減小線(xiàn)圈的寄生電容，增強(qiáng)線(xiàn)圈對(duì)瞬時(shí)過(guò)電壓的而授能力。6.1/4波長(zhǎng)短路器1/4波長(zhǎng)短路器是根據(jù)雷電波的頻譜分析和天饋線(xiàn)的駐波理論所制作的微波信號(hào)電涌保護(hù)器，這種保護(hù)器中的金屬短路棒長(zhǎng)度是根據(jù)工作信號(hào)頻率（如900MHZ或1800MHZ）的1/4波長(zhǎng)的大小來(lái)確定的。此并聯(lián)的短路棒長(zhǎng)度