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详解SPD工作原理和结构

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春雷防雷器详解SPD工作原理和结构。

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。

一、 SPD 的分类

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

二、 SPD 的基本元器件及其工作原理

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, 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, 把一部分过电压的电荷引入大地, 避免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,结构较简单, 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, 它是靠回路的电动力 F 作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。

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)

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达到一定数值后, 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/cm2) , 常态泄漏电流小(10-7~10-6A) , 残压低(取决于压敏电阻的工作电压和通流容量) , 对瞬时过电压响应时间快(~10-8s) , 无续流。