電涌保護(hù)器(SurgeprotectionDevice)是電子設(shè)備雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置,過去常稱為“避雷器”或“過電壓保護(hù)器”英文簡寫為SPD。電涌保護(hù)器的作用是把竄入電力線、信號(hào)傳輸線的瞬時(shí)過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi),或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地,保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。
電涌保護(hù)器的類型和結(jié)構(gòu)按不同的用途有所不同,但它至少應(yīng)包含一個(gè)非線性電壓限制元件。用于電涌保護(hù)器的基本元器件有:放電間隙、充氣放電管、壓敏電阻、抑制二極管和扼流線圈等。
一、SPD的分類:
1、按工作原理分:
?。?).開關(guān)型:其工作原理是當(dāng)沒有瞬時(shí)過電壓時(shí)呈現(xiàn)為高阻抗,但一旦響應(yīng)雷電瞬時(shí)過電壓時(shí),其阻抗就突變?yōu)榈椭?,允許雷電流通過。用作此類裝置時(shí)器件有:放電間隙、氣體放電管、閘流晶體管等。
?。?).限壓型:其工作原理是當(dāng)沒有瞬時(shí)過電壓時(shí)為高阻擾,但隨電涌電流和電壓的增加其阻抗會(huì)不斷減小,其電流電壓特性為強(qiáng)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。
?。?).分流型或扼流型
分流型:與被保護(hù)的設(shè)備并聯(lián),對雷電脈沖呈現(xiàn)為低阻抗,而對正常工作頻率呈現(xiàn)為高阻抗。
扼流型:與被保護(hù)的設(shè)備串聯(lián),對雷電脈沖呈現(xiàn)為高阻抗,而對正常的工作頻率呈現(xiàn)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。
按用途分:(1)電源保護(hù)器:交流電源保護(hù)器、直流電源保護(hù)器、開關(guān)電源保護(hù)器等。
(2)信號(hào)保護(hù)器:低頻信號(hào)保護(hù)器、高頻信號(hào)保護(hù)器、天饋保護(hù)器等。
二、SPD的基本元器件及其工作原理:
1.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)時(shí)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:
它是由相互離開的一對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;工頻而授電流In;沖擊而授電流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:Udc≥1.44Un(Un為線路正常工作的交流電壓有效值)