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什么是防雷浪涌模塊(浪涌保護(hù)器)?它的使用原理是什么?
在電路保護(hù)解決方案中,雷擊浪涌防護(hù)是電子工程師尤為關(guān)注的一個(gè)防護(hù)重點(diǎn),浪涌也叫突波,顧名思義就是超出正常工作電壓的瞬間過(guò)電壓,浪涌保護(hù)器,也叫防雷器,是一種為各種電子設(shè)備、儀器儀表、通訊線路提供安全防護(hù)的電子裝置。當(dāng)電氣回路或者通信線路中因?yàn)橥饨绲母蓴_突然產(chǎn)生尖峰電流或者電壓時(shí),浪涌保護(hù)器能在極短的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通分流,從而避免浪涌對(duì)回路中其他設(shè)備的損害,本質(zhì)上講,浪涌是發(fā)生在僅僅幾百萬(wàn)分之一秒時(shí)間內(nèi)的一種劇烈脈沖。
1、浪涌防雷保護(hù)器按工作原理分:
浪涌保護(hù)器中的元件(壓敏電阻MOV,硅雪崩二極管SAD、空氣導(dǎo)管、大放電電容)是采用損耗自身的方式對(duì)沖擊電流進(jìn)行消解(發(fā)熱,融化),從而使導(dǎo)入地下的沖擊電流在安全范圍之內(nèi),不會(huì)形成二次反擊。抑制元件的自身壽命會(huì)因?yàn)榉磸?fù)承受電流沖擊而縮短,SineTamer采用了40模塊和熱、電熔斷雙保險(xiǎn)、熱分擔(dān)算法等,確保了SineTamer的使用壽命。SineTamer約消解90%的過(guò)電壓和過(guò)電流,剩余的10%則導(dǎo)入地下。
SPD并聯(lián)于線路(L/N)與大地之間,在正常工作電壓情況下,MOV處于高阻狀態(tài),相當(dāng)于線路對(duì)地開(kāi)路,不影響線路正常工作,故障顯示窗口呈綠色,當(dāng)線路由于雷電或開(kāi)關(guān)操作出現(xiàn)瞬時(shí)脈沖過(guò)電壓時(shí),防雷模塊在納秒級(jí)時(shí)間內(nèi)迅速導(dǎo)通,將過(guò)電壓短路到大地泄放,當(dāng)該脈沖過(guò)電壓消失后,防雷模塊又自動(dòng)恢復(fù)高阻狀態(tài),不影響用戶供電。
當(dāng)防雷模塊長(zhǎng)期工作在超負(fù)荷工作狀態(tài),其性能劣化而發(fā)熱到一定溫度,模塊中的熱感斷路器(K1)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)避雷模塊回路,保護(hù)電源電路工作不受影響,防止火災(zāi)發(fā)生,當(dāng)線路感應(yīng)過(guò)大雷電流時(shí),過(guò)流斷路器(K2)迅速斷開(kāi),防止SPD爆炸。K1或K2動(dòng)作后,SPD內(nèi)脫扣裝置動(dòng)作,使故障顯示窗口顯示紅色,提醒用戶更換SPD模塊,同時(shí),脫扣裝置帶動(dòng)遙信告警開(kāi)關(guān)(SK)動(dòng)作,輸出故障告警信號(hào)
(1)開(kāi)關(guān)型:其工作原理是當(dāng)沒(méi)有瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí)呈現(xiàn)為高阻抗,但一旦響應(yīng)雷電瞬時(shí)過(guò)電壓時(shí),其阻抗就突變?yōu)榈椭担试S雷電流通過(guò)。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。
(2)限壓型:其工作原理是當(dāng)沒(méi)有瞬時(shí)過(guò)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。
(3)分流型或扼流型
分流型:與被保護(hù)的設(shè)備并聯(lián),對(duì)雷電脈沖呈現(xiàn)為低阻抗,而對(duì)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(duì)雷電脈沖呈現(xiàn)為高阻抗,而對(duì)正常的工作頻率呈現(xiàn)為低阻抗。
(4)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(zhǎng)短路器等。
2、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(kāi)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。
3、根據(jù)所選擇的浪涌保護(hù)器和預(yù)期的環(huán)境影響,保護(hù)系統(tǒng)的電源和設(shè)備所需的保護(hù)措施被分為三級(jí)。
B類浪涌保護(hù)器:標(biāo)稱放電電流In,沖擊電壓1.2/50 μs 沖擊電壓和最大沖擊電流Iimp 的試驗(yàn),Iimp 的波形為10/350 μsUp 最大4kv(IEC61643-1;IEC 60664-1)。
C類浪涌保護(hù)器:標(biāo)稱放電電流In,沖擊電壓1.2/50 μs 沖擊電壓和最大沖擊電流Iimp 的試驗(yàn),Iimp 的波形為8/25ms。
D類浪涌保護(hù)器:進(jìn)行混合波合(開(kāi)路電壓1.2/50 μs 沖擊電壓,鄧路電流8/25 μs)試驗(yàn)。
4、浪涌保護(hù)器的好與否直接關(guān)系到設(shè)備的全安問(wèn)題,因此在選取浪涌保護(hù)器以幾點(diǎn)可參考:
箝位電壓——這表示將導(dǎo)致MOV接通地線的電壓值。箝位電壓越低,表示保護(hù)性能越好。此UL標(biāo)稱值有三個(gè)保護(hù)水平——330伏、400伏和500伏。通常,箝位電壓超過(guò)400伏就太高了。
能量吸收/耗散能力——此標(biāo)稱值表示浪涌保護(hù)器在燒毀前能夠吸收多少能量,單位為焦耳。其數(shù)值越高,保護(hù)性能就越好。您購(gòu)買的保護(hù)器的這一標(biāo)稱值至少要在200至400焦耳之間。若要獲得更好的保護(hù)性能,應(yīng)該尋找此標(biāo)稱值在600焦耳以上的產(chǎn)品。
響應(yīng)時(shí)間——浪涌保護(hù)器不會(huì)立刻斷開(kāi);它們對(duì)電涌做出響應(yīng)會(huì)有略微的延遲,響應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng),表示計(jì)算機(jī)(或其他設(shè)備)將遭受浪涌的持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。請(qǐng)購(gòu)買響應(yīng)時(shí)間低于一毫微秒的浪涌保護(hù)器,此外,您還應(yīng)該購(gòu)買具有指示燈的保護(hù)器,以便判斷保護(hù)元件是否在起作用。在遭受多次電涌之后,所有MOV都將會(huì)燒毀,但是保護(hù)器仍然會(huì)作為一個(gè)電源板而工作。沒(méi)有電源指示燈,就無(wú)法得知保護(hù)器是否仍然在正常工作。