開關(guān)型、限壓型、復(fù)合型浪涌保護(hù)器有什么區(qū)別？

2022-06-02 · 閱讀3500

電壓開關(guān)型SPD和限壓型SPD浪涌保護(hù)器、復(fù)合型SPD是什么產(chǎn)品？三種產(chǎn)品有什么區(qū)別呢？本問從開關(guān)型、限壓型、復(fù)合型產(chǎn)品內(nèi)部元器件的角度來分析三種產(chǎn)品的區(qū)別。

在目前防雷行業(yè)一般開關(guān)型SPD指的是T1試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器，用于供電系統(tǒng)一級(jí)防雷。

限壓型SPD浪涌保護(hù)器大部分指的是T2試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器，用于二級(jí)防雷和三級(jí)防雷，當(dāng)然，也有限壓型一級(jí)電源防雷器。

1、電壓開關(guān)型浪涌保護(hù)器

這類浪涌保護(hù)器有時(shí)也稱作“一級(jí)浪涌保護(hù)器”‘“短路開關(guān)型SPD”或"克羅巴型SPD”,在沒有電涌時(shí)具有很高阻抗，當(dāng)出現(xiàn)電涌電壓時(shí)能立即轉(zhuǎn)變成低阻抗。通常采用放電間隙、氣體放電管、晶閘管( 硅可控整流器)和三端雙向晶閘管開關(guān)元件作這類浪涌保護(hù)器的組件。

電壓開關(guān)型元件符號(hào)：

1.1放電間隙

原理為兩個(gè)形狀像牛角的電極，由絕緣材料分開，彼此間有很短的距離。當(dāng)兩個(gè)電極間的電位差達(dá)到一定程度時(shí)，電荷將穿過兩個(gè)角型的空間打火放電，由此將過電流釋放入地。

它的優(yōu)點(diǎn)是通流容量大(10/350μs脈沖波形時(shí)能疏導(dǎo)大于50kA的脈沖電流，8/80μs脈沖波形時(shí)能疏導(dǎo)大于100kA的脈沖電流) ,漏電流小，并且新型的放電間隙已解決了工頻續(xù)流的問題。

如某防雷公司的多層平板放電間隙,其間隙電極為高溫復(fù)合的雙金屬電極,在有大電流流過的時(shí)候,其電極曲率為10μm,間隙支撐為熱傳導(dǎo)較好的石英材料,石英支撐環(huán)上描有2 μm的放射性元素線,可以保證間隙在低的電壓下由輝光誘發(fā)放電而擊穿。因此，當(dāng)間隙擊穿、有大的電流流過的時(shí)候,其間隙的復(fù)合電極由于熱效應(yīng)而曲變,使間隙拉開,從而自動(dòng).切斷電弧。一般脈沖點(diǎn)火電壓800V的間隙的電弧切斷電壓為600V,由于220V系統(tǒng)不能向其提供足夠的燃弧維持電壓,所以不存在續(xù)流問題。

它的缺點(diǎn)是響應(yīng)速度較慢( ≤100 ns,)，擊穿電壓較高(2~4 kV)。

1.2 氣體放電管

它是一種陶瓷或玻璃封裝的，內(nèi)充低壓惰性氣體(氬氣或氖氣)的短路型保護(hù)器件，一般分兩電極和三電極兩種結(jié)構(gòu)。

其基本的工作原理是氣體放電。當(dāng)極間的電場強(qiáng)度超過氣體的擊穿強(qiáng)度時(shí)，就引起間隙放電，從而限制了極間的電壓，使與放電管并聯(lián)的其他器件得到保護(hù)。它的優(yōu)點(diǎn)是通流容量較大(8/20 μs脈沖波形時(shí)能疏導(dǎo)10 kA的脈沖電流)，絕緣電阻高,漏電流小。

它的缺點(diǎn)是響應(yīng)速度較慢( ≤100 ns);點(diǎn)火特性不穩(wěn)定，動(dòng)作電壓精度較低;擊穿電壓波形陡峭(dU/dt 較大);放電時(shí)延較長( μs 級(jí))。

由于放電管的極間絕緣電阻很大，寄生電容很小，對(duì)高頻電子線路的雷電防護(hù)具有明顯的優(yōu)勢，幾乎可以用于所有的通信頻率，如電話機(jī)、傳真機(jī)、通信接口、調(diào)制解調(diào)器、數(shù)據(jù)線路保護(hù)、配線架保安單元、程控機(jī)用戶電路等，而且由于其通流容量較大，還可用于通信站、雷達(dá)站、尋呼臺(tái)、移動(dòng)通信基站等處大功率通信設(shè)備。但是對(duì)于220/380V三相系統(tǒng)，氣體放電管不論從保護(hù)特性上，還是從成本上考慮，都不如金屬氧化物壓敏電阻，所以氣體放電管一般不用于制作電源浪涌保護(hù)器。

1.3 晶閘管(硅可控整流器)和三端雙向晶閘管開關(guān)元件

又稱半導(dǎo)體放電管,采用晶閘管結(jié)構(gòu),無間隙。它的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快(≤1 ns) ,精確導(dǎo)通,導(dǎo)通電壓很小(≤400 V),且?guī)缀鯚o熱耗,所以可無限.重復(fù)使用,且不會(huì)蛻化。

它的缺點(diǎn)是通流容量較小(8/20 μs脈沖波形時(shí)能疏導(dǎo)3 kA的脈沖電流)。與氣體放電管相比,在滿足通流容量的條件下，半導(dǎo)體放電管對(duì)于保護(hù)信息線路和設(shè)備具有更好的特性,但是基于同樣原因,半導(dǎo)體放電管一般也不用于制作電源浪涌保護(hù)器。

2、限壓型浪涌保護(hù)器

電壓限制型元件符號(hào)：

這類浪涌保護(hù)器有時(shí)也稱作“箝壓型浪涌保護(hù)器”,在沒有電涌時(shí)具有很高的阻抗，隨著電涌電流和電壓的增加，其阻抗連續(xù)減小。通常采用金屬氧化物壓敏電阻和瞬態(tài)抑制二極管作這類浪涌保護(hù)器的組件。

2.1金屬氧化物壓敏電阻

以氧化鋅為主體材料，添加多種其他微量元素，用陶瓷工藝制成的化合物半導(dǎo)體元件。它的基本特性是電流與電壓的關(guān)系為非線性。

在一定溫度下，當(dāng)加在它兩端的電壓低于某個(gè)閾值電壓，即壓敏電壓時(shí)，電阻值極大，為兆歐級(jí);而當(dāng)加在它兩端的電壓超過壓敏電壓后，電阻值隨電壓的增高急速下降，可小到歐級(jí)、毫歐級(jí)。

它的優(yōu)點(diǎn)是通流容量較大(與其直徑有關(guān)，通常φ40mm的元件在8/20μs脈沖波形時(shí)能疏導(dǎo)40kA的脈沖電流);電壓箝位能力強(qiáng);響應(yīng)速度較快(≤25 ns)，殘壓較低。它的缺點(diǎn)是漏電流較大，老化速度相對(duì)較快。

2.2瞬態(tài)抑制二極管

亦稱齊納二極管，是-種專門用于抑制過電壓的元器件。其核心部分是具有較大截面積的PN結(jié)，該P(yáng)N結(jié)工作在雪崩狀態(tài)時(shí)，具有較強(qiáng)的脈沖吸收能力。

它的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，可達(dá)皮秒級(jí)，殘壓低，動(dòng)作精度高。它的缺點(diǎn)是通流容量小，8/20μs.脈沖波形時(shí)能疏導(dǎo)電流的能力只有幾十安。常應(yīng)用于低壓信號(hào)系統(tǒng)的精細(xì)保護(hù)，一般不用于制作電源電涌保護(hù)器

3、復(fù)合型(組合型) 浪涌保護(hù)器

由電壓開關(guān)型元件和電壓限制型元件組成，可表現(xiàn)出電壓開關(guān)型或限壓型特性，或兩者都有的特性，這決定于所加的電壓的特性。

如將壓敏電阻與放電間隙并聯(lián)或串聯(lián)起來，并聯(lián)時(shí)在放電間隙尚未放電導(dǎo)通之前，壓敏電阻就開始動(dòng)作，對(duì)暫態(tài)過電壓進(jìn)行箝位，泄放電流,.當(dāng)壓敏電阻達(dá)到其能承受的最大值之前，必須使放電間隙放電導(dǎo)通，從而導(dǎo)引絕大部分電流。

這時(shí)流過壓敏電阻的電流已減至很小，不至于使其損壞。串聯(lián)時(shí)由于放電間隙的寄生電容很小，在這種串聯(lián)組合支路中，放電間隙起著一個(gè)開關(guān)作用，當(dāng)沒有暫態(tài)過電壓作用時(shí)，它能夠?qū)好綦娮枧c系統(tǒng)隔離開，使壓敏電阻中幾乎無泄漏電流，這就能降低壓敏電阻的閾值電壓，而不必顧及由此會(huì)引起泄漏電流的增大，從而能較為有效地減緩壓敏電阻性能的衰退。在暫態(tài)過電壓作用期間，由于壓敏電阻的閾值電壓可選得較低，只要放電間隙能迅速放電導(dǎo)通，則串聯(lián)支路能給出比單個(gè)壓敏電阻更低的箝位電壓。

選擇復(fù)合型浪涌保護(hù)器時(shí)需要注意的是，制造商應(yīng)能提供充分的反映非線性電阻片和間隙兩方面特性的參數(shù)。

復(fù)合型元件符號(hào)：

小結(jié)：

以上就是開關(guān)型、限壓型、復(fù)合型浪涌保護(hù)器的主要區(qū)別，在實(shí)際的浪涌保護(hù)器選型中，可根據(jù)實(shí)際情況來選擇合適的浪涌保護(hù)器產(chǎn)品，一般總進(jìn)線柜選用開關(guān)型的一級(jí)浪涌保護(hù)器，分配電柜選擇限壓型的二三級(jí)電源浪涌保護(hù)器。

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