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开关型、限压型、复合型浪涌保护器有什么区别?

电压开关型SPD和限压型SPD浪涌保护器复合型SPD是什么产品?三种产品有什么区别呢?本问从开关型、限压型、复合型产品内部元器件的角度来分析三种产品的区别。


在目前防雷行业一般开关型SPD指的是T1试验的浪涌保护器,用于供电系统一级防雷。


限压型SPD浪涌保护器大部分指的是T2试验的浪涌保护器,用于二级防雷和三级防雷,当然,也有限压型一级电源防雷器。


1、电压开关型浪涌保护器


这类浪涌保护器有时也称作“一级浪涌保护器”‘“短路开关型SPD”或"克罗巴型SPD”,在没有电涌时具有很高阻抗,当出现电涌电压时能立即转变成低阻抗。通常采用放电间隙、气体放电管、晶闸管( 硅可控整流器)和三端双向晶闸管开关元件作这类浪涌保护器的组件。


开关型、限压型、复合型浪涌保护器有什么区别?


1.1放电间隙


原理为两个形状像牛角的电极,由绝缘材料分开,彼此间有很短的距离。当两个电极间的电位差达到一定程度时,电荷将穿过两个角型的空间打火放电,由此将过电流释放入地。


它的优点是通流容量大(10/350μs脉冲波形时能疏导大于50kA的脉冲电流,8/80μs脉冲波形时能疏导大于100kA的脉冲电流) ,漏电流小,并且新型的放电间隙已解决了工频续流的问题。


如某防雷公司的多层平板放电间隙,其间隙电极为高温复合的双金属电极,在有大电流流过的时候,其电极曲率为10μm,间隙支撑为热传导较好的石英材料,石英支撑环上描有2 μm的放射性元素线,可以保证间隙在低的电压下由辉光诱发放电而击穿。因此,当间隙击穿、有大的电流流过的时候,其间隙的复合电极由于热效应而曲变,使间隙拉开,从而自动.切断电弧。一般脉冲点火电压800V的间隙的电弧切断电压为600V,由于220V系统不能向其提供足够的燃弧维持电压,所以不存在续流问题。


它的缺点是响应速度较慢( ≤100 ns,),击穿电压较高(2~4 kV)。



1.2 气体放电管


它是一种陶瓷或玻璃封装的,内充低压惰性气体(氩气或氖气)的短路型保护器件,一般分两电极和三电极两种结构。


其基本的工作原理是气体放电。当极间的电场强度超过气体的击穿强度时,就引起间隙放电,从而限制了极间的电压,使与放电管并联的其他器件得到保护。它的优点是通流容量较大(8/20 μs脉冲波形时能疏导10 kA的脉冲电流),绝缘电阻高,漏电流小。


它的缺点是响应速度较慢( ≤100 ns);点火特性不稳定,动作电压精度较低;击穿电压波形陡峭(dU/dt 较大);放电时延较长( μs 级)。



由于放电管的极间绝缘电阻很大,寄生电容很小,对高频电子线路的雷电防护具有明显的优势,几乎可以用于所有的通信频率,如电话机、传真机、通信接口、调制解调器、数据线路保护、配线架保安单元、程控机用户电路等,而且由于其通流容量较大,还可用于通信站、雷达站、寻呼台、移动通信基站等处大功率通信设备。但是对于220/380V三相系统,气体放电管不论从保护特性上,还是从成本上考虑,都不如金属氧化物压敏电阻,所以气体放电管一般不用于制作电源浪涌保护器。



1.3 晶闸管(硅可控整流器)和三端双向晶闸管开关元件


又称半导体放电管,采用晶闸管结构,无间隙。它的优点是响应速度快(≤1 ns) ,精确导通,导通电压很小(≤400 V),且几乎无热耗,所以可无限.重复使用,且不会蜕化。


它的缺点是通流容量较小(8/20 μs脉冲波形时能疏导3 kA的脉冲电流)。与气体放电管相比,在满足通流容量的条件下,半导体放电管对于保护信息线路和设备具有更好的特性,但是基于同样原因,半导体放电管一般也不用于制作电源浪涌保护器



2、限压型浪涌保护器


开关型、限压型、复合型浪涌保护器有什么区别?


这类浪涌保护器有时也称作“箝压型浪涌保护器”,在没有电涌时具有很高的阻抗,随着电涌电流和电压的增加,其阻抗连续减小。通常采用金属氧化物压敏电阻和瞬态抑制二极管作这类浪涌保护器的组件。



2.1金属氧化物压敏电阻


以氧化锌为主体材料,添加多种其他微量元素,用陶瓷工艺制成的化合物半导体元件。它的基本特性是电流与电压的关系为非线性。



在一定温度下,当加在它两端的电压低于某个阈值电压,即压敏电压时,电阻值极大,为兆欧级;而当加在它两端的电压超过压敏电压后,电阻值随电压的增高急速下降,可小到欧级、毫欧级。


它的优点是通流容量较大(与其直径有关,通常φ40mm的元件在8/20μs脉冲波形时能疏导40kA的脉冲电流);电压箝位能力强;响应速度较快(≤25 ns),残压较低。它的缺点是漏电流较大,老化速度相对较快。


2.2瞬态抑制二极管


亦称齐纳二极管,是-种专门用于抑制过电压的元器件。其核心部分是具有较大截面积的PN结,该PN结工作在雪崩状态时,具有较强的脉冲吸收能力。



它的优点是响应速度快,可达皮秒级,残压低,动作精度高。它的缺点是通流容量小,8/20μs.脉冲波形时能疏导电流的能力只有几十安。常应用于低压信号系统的精细保护,一般不用于制作电源电涌保护器


3、复合型(组合型) 浪涌保护器


由电压开关型元件和电压限制型元件组成,可表现出电压开关型或限压型特性,或两者都有的特性,这决定于所加的电压的特性。



如将压敏电阻与放电间隙并联或串联起来,并联时在放电间隙尚未放电导通之前,压敏电阻就开始动作,对暂态过电压进行箝位,泄放电流,.当压敏电阻达到其能承受的最大值之前,必须使放电间隙放电导通,从而导引绝大部分电流。


这时流过压敏电阻的电流已减至很小,不至于使其损坏。串联时由于放电间隙的寄生电容很小,在这种串联组合支路中,放电间隙起着一个开关作用,当没有暂态过电压作用时,它能够将压敏电阻与系统隔离开,使压敏电阻中几乎无泄漏电流,这就能降低压敏电阻的阈值电压,而不必顾及由此会引起泄漏电流的增大,从而能较为有效地减缓压敏电阻性能的衰退。在暂态过电压作用期间,由于压敏电阻的阈值电压可选得较低,只要放电间隙能迅速放电导通,则串联支路能给出比单个压敏电阻更低的箝位电压。


选择复合型浪涌保护器时需要注意的是,制造商应能提供充分的反映非线性电阻片和间隙两方面特性的参数。


小结:


以上就是开关型、限压型、复合型浪涌保护器的主要区别,在实际的浪涌保护器选型中,可根据实际情况来选择合适的浪涌保护器产品,一般总进线柜选用开关型的一级浪涌保护器,分配电柜选择限压型的二三级电源浪涌保护器。


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