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电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置,
过去常称为“避雷器〞或“过电压保护器〞英文简写为 SPD。电涌保护器的作用是把窜入电
力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内,或将强大的雷
电流泄流入地,保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。
电涌保护器的类型和构造按不同的用途有所不同,但它至少应包含一个非线性电压限制
元件。 用于电涌保护器的根本元器件有:放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管
和扼流线圈等。
一、SPD 的分类:
1、按工作原理分:
1.开关型:其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗,但一旦响应雷电瞬时
过电压时,其阻抗就突变为低值,允许雷电流通过。用作此类装置时器件有:放电间隙、
气体放电管、闸流晶体管等。
2.限压型:其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰,但随电涌电流和电压的增
加其阻抗会不断减小,其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有:氧化锌、
压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。
3.分流型或扼流型
分流型:与被保护的设备并联,对雷电脉冲呈现为低阻抗,而对正常工作频率呈现为
高阻抗。
扼流型:与被保护的设备串联,对雷电脉冲呈现为高阻抗,而对正常的工作频率呈现
为低阻抗。
用作此类装置的器件有:扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4 波长短路器等。
按用途分:(1)电源保护器:交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。
(2)信号保护器:低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。
二、SPD 的根本元器件及其工作原理:
1.放电间隙(又称保护间隙):
它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成 (如图 15a),其中一根金属
棒与所需保护设备的电源相线 L1 或零线〔N〕相连,另一根金属棒与接地线(PE)相连接,
当瞬时过电压袭来时,间隙被击穿,把一局部过电压的电荷引入大地,防止了被保护设备
上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整,构造较简单,其缺点
时灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙,它的灭弧功能较前者为好,它是*回路的电
动力 F 作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。
2.气体放电管:
它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体 (Ar)的玻璃管或陶瓷管内组
成的。为了提高放电管的触发概率,在放电管内还有助触发剂。这种充气放电管有二极型
的,也有三极型的,
气体放电管的技术参数主要有:直流放电电压 Udc;冲击放电电压 Up(一般情况下 Up≈(2
~3)Udc;工频而授电流 In;冲击而授电流 Ip;绝缘电阻 R(>109Ω);极间电容(1-5PF)
气体放电管可在直流和交流条件下使用,其所选用的直流放电电压 Udc 分别如下:在直流
条件下使用:Udc≥1.8U0〔U0 为线路正常工作的直流电压〕
在交流条件下使用:U dc≥1.44Un(Un 为线路正常工作的交流电压有效值)
3.压敏电阻:
它是以 ZnO 为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻,当作用在其两端的电压到达
一定数值后,电阻对电压十分敏感。它的工作原理相当于多个半导体 P-N 的串并联。压敏
电阻的特点是非线性特性好〔 I=CUα 中的非线性系 数 α 〕,通流容量 大 〔 ~ 2KA/
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