浪涌防护

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  • LV3工程师
  • |      2014-01-07 11:33:13
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浪涌 Electrical surge,顾名思义就是瞬间出现超出稳定值的峰值,它包括浪涌电压浪涌电流
浪涌电压是指的超出正常工作电压的瞬间过电压。本质上讲,浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。可能引起浪涌的原因有:重型设备、短路、电源切换或大型发动机。而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量,以保护连接设备免于受损。
浪涌电流是指电源接通瞬间或是在电路出现异常情况下产生的远大于稳态电流的峰值电流或过载电流。
在电子设计中,浪涌主要指的是电源(只是主要指电源)刚开通的那一瞬息产生的强力脉冲,由于电路本身的非线性有可能高于电源本身的脉冲;或者由于电源或电路中其它部分受到本身或外来尖脉冲干扰叫做浪涌.它很可能使电路在浪涌的一瞬间烧坏,如PN结电容击穿,电阻烧断等等. 而浪涌保护就是利用非线性元器件对高频(浪涌)的敏感设计的保护电路,简单而常用的是并联大小电容和串联电感。


浪涌防护概述

     浪涌干扰的产生主要有以下两方面原因:其一是来自于开关的瞬态,如电容器组切换,或者负荷切换时对主电源系统产生的切换干扰,或者电子开关切换时产生的谐振,或者由于电弧故障、接地短路等系统故障的瞬态;其二是来自于雷电的瞬态。
      从其产生的原理来看,它是一种具有极强破坏能力的共模干扰。浪涌干扰是由高能量的低频分量和辐射能力极强的高频分量组成,这种外界的高能浪涌干扰可以通过保护装置的各种外接电缆作用到装置上,对保护装置造成极大的威胁。
      对于低频分量因其能量大,一旦进入装置内部而又没有良好的泄放通道将对装置产生破坏性影响,对其应主要采取吸收技术,对高频分量应主要采用隔离技术。
浪涌防护器件的局限性
      浪涌防护器件虽然可以有效的泄放浪涌能量,但实际工程中并不提倡大量使用。因其存在以下不利因素:
   (1)保护装置对外直接连接的端口有电源端口、开关量输入端口、开关量输出端口、模拟量输入端口、通信端口,浪涌可能从其中任何端口进入装置内部,而这些端口的出线多达几十路,要为它们都加装浪涌抑制器件显然是不现实的。
   (2)大量安装浪涌器件有可能改变原有回路的阻抗特性而产生意想不到的后果,而且器件寿命短,一旦击穿则可能引起整台装置无法正常运行,留下了事故隐患,增加了现场服务的工作量。
    (3)浪涌器件大大增加了装置的成本。
      因此,浪涌防护器件在装置设计中应该慎用,而我国电力系统微机保护的系统普遍采用的是浮空方式,这给浪涌问题的解决带来了难题。
      雷击所产生的浪涌电压一般是共模的,对其的防护方法只能是分级采用浪涌抑制器,以及减小装置的分布电容和提高元器件绝缘。    浪涌保护器,也叫防雷器,是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时,浪涌保护器能在极短的时间内导通分流,从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。 
       但对于较大的控制设备,分布电容很难做到很小,而器件的绝缘也不是能够无限度提高的。因此,在浮地系统中浪涌问题很难得到有效控制。

      从以往的经验来看,对装置影响比较严重的是浪涌中低频率高能量的部分,装置的开入端口和开出端口中的光耦由于耐压性较差,在较高等级的浪涌干扰来临时往往会被击穿,使干扰进入装置内部,进而耦合到其他电压等级系统,使装置无法正常动作,对电网安全造成了很大威胁。

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,其缺点是灭弧性能差。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。

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)

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。
压敏电阻的技术参数主要有:压敏电压(即开关电压)UN,参考电压Ulma;残压Ures;残压比K(K=Ures/UN);最大通流容量Imax;泄漏电流;响应时间。
压敏电阻的使用条件有:压敏电压:UN≥Uo(Uo为工频电源额定电压)
最小参考电压:Ulma≥(1.8~2)Uac (直流条件下使用)
Ulma≥(2.2~2.5)Uac(在交流条件下使用,Uac为交流工作电压)
压敏电阻的最大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定,应使压敏电阻的残压低于被保护电子设备的而损电压水平,即(Ulma)max≤Ub/K,上式中K为残压比,Ub为被保护设备的而损电压。

抑制二极管

抑制二极管具有箝位限压功能,它是工作在反向击穿区,由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点,特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示:I=CUα,上式中α为非线性系数,对于齐纳二极管α=7~9,在雪崩二极管α=5~7.
抑制二极管的技术参数主要有:
⑴额定击穿电压,它是指在指定反向击穿电流(常为lma)下的击穿电压,至于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V~4.7V范围内,而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V~200V范围内。
⑵最大箝位电压:它是指管子在通过规定波形的大电流时,其两端出现的最高电压。
⑶脉冲功率:它是指在规定的电流波形(如10/1000μs)下,管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。
⑷反向变位电压:它是指管子在反向泄漏区,其两端所能施加的最大电压,在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的最高运行电压峰值,也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。
⑸最大泄漏电流:它是指在反向变位电压作用下,管子中流过的最大反向电流。
⑹响应时间:10-11s

扼流线圈

扼流线圈是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件,它由两个尺寸相同,匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,形成一个四端器件,要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用,而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。扼流线圈使用在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号(如雷电干扰),而对线路正常传输的差模信号无影响。
扼流线圈在制作时应满足以下要求:
1)绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘,以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。
2)当线圈流过瞬时大电流时,磁芯不要出现饱和。
3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。
4)线圈应尽可能绕制单层,这样做可减小线圈的寄生电容,增强线圈对瞬时过电压的耐受能力。


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所有回答 数量:17
有花堪折 2016-01-22
谢谢分享!!学习学习!
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将夜 2016-01-05
谢谢分享!!
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easy 2015-09-21
谢谢分享!!
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原来你也在这里 2015-04-14
  帮顶了,谢谢分享!
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茜茜哈哈 2015-03-27

楼主辛苦,帮顶了!!
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蝙蝠魔 2015-03-02
顶一个!!
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ANWCLM 2014-12-12
太麻烦了
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苦咖啡 2014-12-11
帮顶了!!
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Kiteyi 2014-05-21
谢谢分享,帮顶楼主!!
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冰山一角 2014-05-20
巡视组来了    果哥要hold住
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