低压电涌保护器中元件工作原理及应用

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1、低压电涌保护器中元件的工作原理及应用摘要：雷电产生的雷电电磁脉冲、电气系统开关操作引起的开关电磁脉冲以及静电放电对敏感的电子设备造成了极大的危害。通过分析气体放电管的结构、原理、电器特性；压敏电阻结构、原理、主要参数；低压电涌保护器结构等。同时测出低压电涌保护器元件在电泳时的电压和电流特性。根据低压供电系统中各部分保护需求的不同，我们分别选择具有合适性能参数的电源浪涌保护器（SPD），电源SPD性能的差异取决于其元件的差异。安装SPD时要考虑到SPD之间的能量配合问题。关键字：气体放电管；压敏电阻；低压电涌保护器

2、；能量配合1．引言闪电，俗称闪电，是雷雨云之间或云地之间产生的放电现象，雷雨云是产生雷电先决条件。在3000℃的温度下，一束闪电其电流的能量能够把大多数的金属烧出一个洞，或把一颗坚固的树干粉碎成数千块碎片，这种炽热的能量甚至能够将地下的沙质土壤溶化，形成一种特殊的被称为闪电熔岩的岩石。挪威人认为，这种闪电熔岩可以证明闪电就是“雷神的鱼叉”。闪电引燃树木，只要不过度，也会对森林生态平衡起到良好的调节作用，它抑制一种植物的过度生长，也保持土壤的肥力。闪电的破坏作用主要是雷电流引起的，它的危害基本上有以下几种类型（图1

3、）：1、直击雷危害：闪电直接击在建筑物、其它物体、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力者。2、雷电波侵入：沿高压线路或金属管道侵入的雷电。3、高电位引入与反击:强大的雷电流经防雷装置泄放到大地，由于接地装置的电压陡然升高，产生的瞬态高电压使得相线、中性线及不共地设备之间产生电位差，发生反击。4、雷电感应成灾。由于雷云对电源电缆及信号线路产生等电荷的静电感应，随着雷云突然放电后，电荷瞬间消失，而电缆内聚集的感应电荷失去束缚，在线路上产生瞬间浪涌（过电压）及静电和电磁感应耦合并沿着电缆击坏与它相连的设备。5、

4、雷电的电磁脉冲（LEMP）造成的危害：雷云放电产生巨大的交变磁场，使其附近的电缆内产生感应过电压，这种微秒至毫秒级的浪涌电压前沿陡，幅值高，易造成电子设备的损坏。一次闪电经常由几个短脉冲放电组成。比如一次中等雷电，后续脉冲的电流的最大陡度为40KA/s而首次脉冲的电流的陡度为12KA/s，因此脉冲向外辐射电磁波，通过空间以电磁波的形式耦合到对瞬态电磁波及敏感的电子、通信、计算机等设备。除此以外还有雷电过电压侵入和反击等也会对设备和人员产生危害。随着人们对雷电防护意识的加强和防雷技术的发展，尤其是接闪器、引下线、接

5、地等方法的使用使直击使直击雷造成的破坏正在减少，而办随直击随直击雷同时产时产生生的雷的雷电电磁脉冲（LEMP）及雷电及雷电感应的破坏作用凸显出来，它能在附近金属体或电力线和其他大范围的系统中统中产生产生静电感应和电磁感应发生浪生浪涌涌电压电压和电流。如今微电子技术、计计算机算机技术高发展，应用于各行行各业各业及现代的生活各个领域。计算机的运行经验和实验结果表明，当电产生的电生的电磁脉冲强度达0.07Gs时无屏蔽无屏蔽的计算机计算机会发生误动作；当磁场强度超过2.4Gs时，计算机计算机将发生永久性损失。说明雷电对弱

6、电设备的影响很大不能忽视。除此雷电以外，另外一个重要的引起设备误动作或者损坏的原因是是系系统中的统中的操作过电压，由于断开或者闭合开关而产生的操作过电压通过信号传输电路入侵入侵设备设备终端。图1雷电的危害方式据卫星资料观测，在全全球表球表面上,任意时刻连续发生着大约1000个雷暴。雷击灾害在1987年被“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一。据9000例损失分析，雷电和过电压浪涌占总损失的331%1%。2．低压电涌保低压电涌保护护器器中元件的工中元件的工作作原理原理2．1气体放电管2.1.1介绍及工

7、作原理气体放电管是一种间隙型的防雷雷保护保护元件，它在通信系统的防雷雷保护中保护中已获得了广泛了广泛应用。放电管常用于多多级保级保护电路护电路中的第一一级或级或前两级，起泄放放雷电雷电暂态过电流和限制过电压作用。由于放电管的电管的极间绝缘电阻很大，寄生电容很小，对高频信号线路的雷电防护有明显的优势。放放电电管保护特性特性的的主要不足之处在于其放电时延电时延较大，动作灵敏度不够理想，对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效地抑制，在电源系统的雷电防护中存在续流问题。放电管的工作原理是气体间隙放电。当放电管两极之间施加一

8、定电压时，便在极间产生不均匀电场，在此电场作用下，管内气体开始游离，当外加电压增大到使极间场强超过气体的绝缘强度时，两极之间的间隙将放电击穿，由原来的绝缘状态转化为导电状态，导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平，这种残压一般很低，从而使得与放电管并联的电子设备免受过电压的损坏。3135144221-金属管帽；2-银铜焊帽1-金属管帽；2-银铜焊帽；3-