浪涌抑制器
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接触器浪涌抑制原理
接触器浪涌抑制的原理主要是通过抑制接触器断开瞬间由线圈反向电势引起的尖峰高电压,来减少对其他电子线路的影响,避免交流接触器断开瞬间的反向电势。
具体来说,就是在线圈两端并接阻容吸收回路,以吸收断开接触器线圈时释放的电磁能量,从而抑制过电压的产生。
不同容量、线圈电压的接触器,其阻容吸收数值不同。
通过这些措施,可以有效减少接触器控制回路断开时产生的过电压,保护电子设备免受损坏。
TVSS瞬态电压浪涌抑制器介绍1.前言:TVSS (Transient Voltage Surge Suppressor) 瞬态电压浪酒抑制器,或叫瞬态浪涌抑制器,用于低压配电系统中,通常由三级组成全面的保护。
TVSS是美国对高端浪涌保护设备(High tier SPD)的简称,美国TVSS与欧洲SPD相比最显著特点是响应快(即能应对高频脉冲);能够有效防护电磁脉冲对网络系统的破坏性干扰和损害,在美国主要用于(军工,超算,银行证券等高端服务器机房等)对数据业务抗高频干扰有较高要求的场合;作为美国领先的高科技产品,列入美国出口管制的高科技产品范畴。
2.瞬态浪涌产生的位置及原因突波(瞬间发生的高压)和瞬态尖峰浪酒(持续期为微秒~2ms的尖峰脉冲)会以下述三种形式串入用户供电系统中。
图1示出瞬态过电压图。
(1)产生于配电线路上,放电电流200~400kA,脉宽0.1~0.2ms的高压尖峰脉神,持续1~2s①打在电网上的直击雷②感应雷透过感应方式耦合到电子设备的电源线,控制讯号线或通讯线上;③高压线路的短路故障。
(2)于用户的供电系统中产生的工作浪涌,放电电流10kA,峰值电压最高达6000①高压变压器的投入或切除②大型电动机及水泵的启、停;③电焊机、电梯马达的运行;④补偿调整电容系统的调节;⑤重载可控硅负载的运行。
(3)产生于内部末端负载的瞬态浪涌,峰值电压可达5000V,放电电流几百安培数量级。
①复印机运行;②激光打印机开明;③继电器、开关、电磁阀、变频调速器引起的线路间干扰;④末端负载过流短路故障;⑤静电放电。
3.瞬态浪涌对设备的危害瞬态浪涌对负载可能产生的危害,分级为如下三种:(1)浪涌电压的峰值达到20kV数量级以上,强度冲击,产生下述危害。
①会对用户的设备立即造成灾害性不可恢复的直接经济损失;②整个系统停顿,如银行电脑服务停顿,移动电话通讯中止等间接经济损失。
(2)浪涌电压处于1.2~2.1kV数量级,中度冲击,产生下述危害:①造成用户设备中的某些部件被损坏或致其性能提前老化;②电子设备的线路板及元件烧毁。
河南省瑞光印务股份有限公司提供具理想二极管的浪涌抑制器可保护输入和输出汽车和工业应用中的电源系统必须处理短时间的高电压浪涌、保持负载上的电压调节、同时避免敏感电路遭受危险瞬变的损坏。
常用的保护方案需要使用一个串联的铁芯电感器和高值电解旁路电容器,并辅之以一个高功率瞬态电压抑制器(TVS)和熔丝。
这种笨拙的方法需要占用大量的电路板面积,在这里庞大的电感器和电容器常常是系统中最大的组件。
即使采用了此类保护方案也不能提供针对反向输入电压或电源欠压(这些都是汽车环境中有可能遭遇的情形)的防护作用。
出于避免遭受这些事件的损坏及保持输出电压的考虑,设计人员增设了一个隔离二极管,但这个二极管中的额外电压降会导致功率损失的增加。
LTC4364是一款用于负载保护和输出保持的完整控制解决方案,其占板面积小巧,并免除了庞大笨重的组件和不希望有的电压降。
图1示出了LTC4364的功能方框图。
该器件可驱动两个背对背N沟道传输晶体管:其一(图1中的M1)负责提供电压浪涌保护并保持向输出提供一个稳定的电压,而另一个(图1中的M2)则充当用于提供反向输入保护和输出保持的理想二极管。
另外,LTC4364还可提供针对过载和短路的保护、承受输出电压反向、在输入欠压情况下保持MOSFET关断,以及在输入过压情况下禁止接通或自动重试。
该器件的停机模式可将电源电流减小到低至10μA。
图1 LTC4364的简化方框图高级浪涌抑制器可承受较高的电压并确保安全操作图2示出了LTC4364的一种典型应用。
在正常工作条件下,LTC4364将浪涌抑制器N沟道MOSFET(M1)驱动至完全导通,并把理想二极管N沟道MOSFET(M2)的V DS调节至30mV,从而最大限度地减小了从输入电源至负载电路的电压降。
当V OUT上升到(V IN–0.7V)时,ENOUT引脚电平走高以启动负载电路。
河南省瑞光印务股份有限公司提供图2 具反向电流保护功能的浪涌抑制器可在V IN上承受200V/-24V瞬态电压在输入电压浪涌期间,LTC4364调节HGATE引脚电压,并通过MOSFET M1和一个阻性分压器对输出电压进行箝位,从而把FB引脚电压保持在1.25V。
YZG2/YZG3系列过电压抑制器
一、产品用途
YZG2/YZG3系列过电压抑制器,适用于交流50Hz(或60Hz)、额定工作电压至240V及以下的电器控制回路中,吸收浪涌电流和限制瞬态过电压。
,增强整个回路的抗电磁干扰能力。
产品符合相关国家标准GB 14048.1。
二、型号及其含义
YZ G 2/3 - □□ / □□
安装型式:见表1
电压类别:”“J”代表交流电源
保护类型:“1”表示RC电路
基本规格代号:电压范围(见表2)
设计序号
过电压
抑制器
三、结构特点与工作原理
1、结构特点
YZG2/YZG3系列产品可直接与CJX4、GSC1、GSC3系列交流接触器或CJX4-Z、CJX4-dZ直流操作交流接触器及JZC3、JZC3-d接触器式继电器组合安装,侧面卡装、侧面插装、侧面挂接、端面卡装这四种机型在组合安装
后并不占安装面积。
2、工作原理
适用于交流控制回路,电容能减小线圈固有振荡频率和过电压峰值,其串联电阻用于限制当控制触头闭合时对电容的充电电流。
四、正常工作和安装条件
○周围空气温度-25℃~+60℃;
○安装地点海拔不超过3000m;
○温度为+40℃时,空气的相对湿度为不超过85%,对由于温度变化偶尔产生的凝雾应采取特殊的措施;
○过电压抑制器的污染等级为“污染等级3”;
○过电压抑制器的安装类别为“安装类别Ⅲ”
○过电压抑制器并联在接触器线圈两端;
○过电压抑制器的安装方式有:侧面卡装、侧面插装、侧面挂接、端面卡装、卡轨安装。
五、基本参数及性能指标
六、外形尺寸、安装尺寸。
浪涌抑制器件特性及选用浪涌防护器件目前在防雷浪涌过压的保护器件中主要有:防雷器、放电管、压敏电阻和半导体浪涌保护器。
在防雷器件的使用中按防护同流量能力的大小大致分为防雷器>气体放电管>压敏电阻>SAD (Surge Arrest Device ),从价格上按相同容量的防浪涌器件,SAD 的价格高于放电管,约是压敏电阻的2倍,但SAD 的响应时间最快,同时漏电流也相对较小。
以上四种防浪涌器件中,放电管和SAD 都存在有动作后的续流问题,在应用中应加以考虑。
压敏电阻压敏电阻的特性金属氧化物压敏电阻的V/I 特性曲线相似于指数函数,可简单表示为:a KV I ,其中K 为陶瓷常数,取决于压敏电阻器的制作工艺材料等,对于金属氧化物压敏电阻指数a 可大于30,压敏电阻的V/I 特性如图1:图1 压敏电阻的V/I 特性图2 压敏电阻的等效电路其中L为引线电感量,C为电容器,Rig为中间相的电阻值,Rv为理想的压敏电阻,Rb为ZnO的导通阻抗。
压敏电阻的工作电压,指在规定的工作电压时,导通电流较小,当所加电压为压敏电压的0.75倍时,压敏电阻的漏电流为uA级别,可忽略不计。
脉冲电流,一般指流通过压敏电阻电流波形为8/20us波的瞬态最大脉冲电流。
能量耐量,指压敏电阻的能够承受的最大的W。
压敏电压,指压敏电阻流通过1mA的电流时,所需能量,其计算为:⎰=10)()(t t dt t i t v加在压敏电阻上的电压。
响应时间,指压敏电阻对浪涌的响应速度,一般为皮秒到纳秒级别,可和SAD防浪涌器件做比较。
温度系数,指温度变化时压敏电阻的V/I特性随着变化,压敏电阻呈负温度特性,当温度升高时,压敏电阻的动作电压、脉冲电流、能量耐量和持续负荷都相应的降低。
压敏电阻发生浪涌过电压冲击时,在压敏电阻上测得的电压峰值既为残压,残压于压敏电压的比值,称为残压比,一般要求残压比小于3。
在实际应用中应考虑到残压对保护元件的影响。
浪涌抑制线圈全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:浪涌抑制线圈,顾名思义,是一种用于抑制电路中浪涌电压的线圈。
在电气设备中,浪涌电压是指突然的电压瞬变,可能会给设备带来损坏或干扰。
浪涌抑制线圈在电气设备中起着非常重要的作用。
一、浪涌抑制线圈的作用1. 抑制浪涌电压浪涌抑制线圈的主要作用就是抑制电路中产生的浪涌电压。
当电气设备遇到突发的电压变化时,浪涌抑制线圈会通过其自身的电感性质消耗掉这些能量,从而保护设备免受损坏。
2. 保护设备浪涌电压可能会给电气设备带来损坏或干扰,因此浪涌抑制线圈的存在可以有效地保护设备免受这些影响。
通过安装浪涌抑制线圈,可以延长设备的使用寿命,提高设备的可靠性。
3. 稳定电路浪涌抑制线圈还可以起到稳定电路的作用。
在电路中安装浪涌抑制线圈可以减少电压的波动,保持电路的稳定性,确保设备能够正常运行。
1. 电力系统在电力系统中,经常会受到雷击、开关操作等原因而产生的浪涌电压。
为了保护电力设备和系统,通常会在电力系统中安装浪涌抑制线圈,用于抑制这些浪涌电压,保护电力设备免受损坏。
在通信系统中,也需要使用浪涌抑制线圈来抑制电路中的浪涌电压。
通信设备对稳定的电压要求比较高,因此安装浪涌抑制线圈可以有效地保护通信设备,确保通信系统的正常运行。
3. 工业控制系统浪涌抑制线圈的制作工艺相对简单,但需要注意一些细节。
通常浪涌抑制线圈的制作过程包括以下几个步骤:1. 选材浪涌抑制线圈的线材通常选择导电性好的材料,如铜线或铝线。
选材要注意导电性好、耐高温、绝缘性能好等特点,以确保线圈的稳定性和可靠性。
2. 绕线将选好的线材绕在绝缘材料上,形成线圈的结构。
绕线的方式和圈数会影响线圈的电感值,需要根据具体的使用要求来确定。
3. 绝缘在绕好线圈后,需要对线圈进行绝缘处理,以确保线圈不会因外部环境或其它原因而受到损坏。
4. 固定最后将绕好并绝缘处理好的线圈固定在适当的位置,连接在需要抑制浪涌电压的电路中。
开关电源浪涌防护原理开关电源是一种广泛应用于各种电子设备中的电源供应系统。
它通过将交流电转换为直流电来为电子设备提供稳定的电源。
然而,在电源开关或切换电源状态时,会产生浪涌电流,可能对设备产生损害。
因此,开关电源需要浪涌防护来保护设备免受浪涌电流的影响。
浪涌电流是电流突然增加或减小的瞬时电流峰值。
这种电流突变可能是由电源开关瞬时关闭或开启时产生的。
由于电流突变的特点,浪涌电流可能对电子设备中的电子元件产生瞬时的电压冲击,导致电子元件的损坏。
因此,为了保护电子设备,需要采取浪涌防护措施。
浪涌防护的原理是通过在电源电路中添加浪涌保护电路来限制电流突变的幅度。
浪涌保护电路通常由浪涌电流抑制器和浪涌电压抑制器组成。
浪涌电流抑制器是一种电流限制器,用于限制电流突变的幅度。
它通常采用电阻和电感器的组合来实现。
当电源电路中发生电流突变时,浪涌电流抑制器会通过限制电流的增长速度来降低电流的幅度。
这样可以保护电子元件免受电流冲击的影响。
浪涌电压抑制器是一种电压限制器,用于限制电压突变的幅度。
它通常采用二极管和电容器的组合来实现。
当电源电路中发生电压突变时,浪涌电压抑制器会通过将电压分流到地线上来限制电压的幅度。
这样可以保护电子元件免受电压冲击的影响。
此外,还可以采用过电流保护器和过电压保护器来进一步保护电子设备免受浪涌电流的影响。
过电流保护器可以监测电流的变化,并在电流超过设定阈值时切断电源供应。
过电压保护器可以监测电压的变化,并在电压超过设定阈值时切断电源供应。
这两种保护器可以有效地保护电子设备免受浪涌电流的损害。
总之,开关电源浪涌防护的原理是通过浪涌保护电路来限制电流突变的幅度,以保护电子设备免受浪涌电流的影响。
浪涌电流抑制器和浪涌电压抑制器是常用的浪涌防护电路。
另外,过电流保护器和过电压保护器也可以用于进一步保护电子设备。
通过合理设计和使用浪涌防护电路,可以有效地提高开关电源的稳定性和可靠性,延长电子设备的使用寿命。
施耐德浪涌抑制模块作用施耐德浪涌抑制模块作用浪涌电流作为一种瞬态过电压,是电力系统中的常见问题之一。
它会使电器设备遭受损坏,甚至引发火灾,给人们的生活和工作带来巨大的安全隐患。
为了解决这一问题,施耐德公司研发了浪涌抑制模块,通过其独特的工作原理,有效地解决浪涌电流带来的种种问题,为人们的生活和工作提供稳定可靠的电力环境。
根据浪涌电流的性质和来源,浪涌抑制模块可以分为外部浪涌抑制模块和内部浪涌抑制模块两类。
首先是外部浪涌抑制模块。
它通常安装在电力进线处,用于抑制外界引起的电力系统浪涌电流。
这类模块采用电磁感应原理,通过对电压的监测和反馈,及时对浪涌电流进行抑制和消除。
由于其高度的敏感性和快速的反应速度,它可以有效地防止外部浪涌电流进入电力系统,保护设备和线路的安全稳定运行。
同时,外部浪涌抑制模块还具备防雷击和过电压保护功能,进一步提高了电力系统的安全性和可靠性。
其次是内部浪涌抑制模块。
这类模块通常安装在电子设备内部,用于抑制设备本身产生的浪涌电流。
随着现代科技的不断发展,电子设备变得越来越智能化和多功能化,对电力供应的稳定性和质量要求也越来越高。
内部浪涌抑制模块的作用就是在电子设备内部对浪涌电流进行拦截,防止其通过设备内部电路传导到其他组件,从而保护设备内部的元器件和电源供应。
此外,内部浪涌抑制模块还可以提供超过标准保护和隔离功能,延长设备的使用寿命。
施耐德浪涌抑制模块的研发和应用在电力领域具有重要意义。
首先,它可以帮助人们解决电力系统中常见的浪涌问题,提供了更加稳定和安全的电力环境。
其次,施耐德浪涌抑制模块的高效工作原理和可靠性使得其在各个领域都有广泛的应用,包括工业生产、商业建筑、数据中心等。
特别是在一些对电力质量要求较高的场所,如医院和航空航天等,施耐德浪涌抑制模块的作用更加凸显,它可以确保设备正常运行和数据的安全传输。
总之,施耐德浪涌抑制模块通过其独特的工作原理和可靠性,成功解决了电力系统中的浪涌问题,为人们提供了稳定可靠的电力环境。
浪涌抑制器工作原理嘿,朋友!你有没有想过,在我们日常生活和工业生产中,有一个默默守护着电气设备的“小卫士”呢?这就是浪涌抑制器啦。
今天呀,我就来给你好好讲讲它那超酷的工作原理。
我先给你讲个小故事吧。
就好比我们住在房子里,有时候会突然来一阵狂风暴雨,这狂风暴雨就像是电路里的浪涌。
浪涌是啥呢?简单说,就是突然出现的超高电压或者超大电流,这就像一群不速之客,突然闯进了电路这个“家”里。
如果没有保护措施,家里的那些电器设备,就像脆弱的小宝贝一样,可就惨喽。
那浪涌抑制器这个“小卫士”是怎么工作的呢?这就得从它的内部构造说起了。
浪涌抑制器里面有一些特殊的元件,最常见的就是压敏电阻和气体放电管。
咱们先来说说压敏电阻。
压敏电阻就像是一个超级敏感的“小守门员”。
在正常电压下,它就安安静静的,就像一个低调的路人甲。
可是一旦电压突然升高,超过了它的“警戒线”,哇塞,它可就一下子活跃起来了!压敏电阻的电阻值会随着电压的升高而急剧下降。
这就好比是一个平时很窄的通道,电压一高,这个通道就突然变得很宽,让那些多余的电流有地方可去,而不是一股脑地冲向那些脆弱的电器设备。
你想啊,如果没有这个“小守门员”,那超高的电压就像洪水猛兽一样,直接就把那些电器设备给淹没了。
再说说气体放电管。
这气体放电管啊,就像是一个充满魔法的小管道。
在正常情况下,里面的气体就像一群乖乖睡觉的小精灵,不吵也不闹。
但是当浪涌的高压到来的时候,这个电压就像一把魔法钥匙,一下子把这些小精灵唤醒了。
气体开始放电,这时候,这个气体放电管就像是一个超级导电的通道,把那些浪涌电流引到大地这个“大怀抱”里。
这多神奇呀!就好像是在电路里突然出现了一个特殊的高速公路,专门把那些危险的电流送走。
我有个朋友,他是做电子设备维修的。
有一次,他跟我讲了一个事儿。
有个工厂的设备老是莫名其妙地出故障,大家都头疼得很。
后来发现呀,就是因为没有安装浪涌抑制器。
那些突然来的浪涌电压,就像一群调皮捣蛋的小恶魔,把设备里面的一些精密元件给搞坏了。
浪涌保护器设计原理、特性、运用范畴 设计原理 在最常见的浪涌保护器中,都有一个称为金属氧化物变阻器(Metal Oxide V aristor,MOV)的元件,用来转移多余的电压。
如下图所示,MOV将火线和地线连接在一起。
MOV由三部分组成:中间是一根金属氧化物材料,由两个半导体连接着电源和地线。
这些半导体具有随着电压变化而改变的可变电阻。
当电压低于某个特定值时,半导体中的电子运动将产生极高的电阻。
反之,当电压超过该特定值时,电子运动会发生变化,半导体电阻会大幅降低。
如果电压正常,MOV会闲在一旁。
而当电压过高时,MOV可以传导大量电流,消除多余的电压。
随着多余的电流经MOV转移到地线,火线电压会恢复正常,从而导致MOV的电阻再次迅速增大。
按照这种方式,MOV仅转移电涌电流,同时允许标准电流继续为与浪涌保护器连接的设备供电。
打个比方说,MOV的作用就类似一个压敏阀门,只有在压力过高时才会打开。
另一种常见的浪涌保护装置是气体放电管。
这些气体放电管的作用与MOV相同——它们将多余的电流从火线转移到地线,通过在两根电线之间使用惰性气体作为导体实现此功能。
当电压处于某一特定范围时,该气体的组成决定了它是不良导体。
如果电压出现浪涌并超过这一范围,电流的强度将足以使气体电离,从而使气体放电管成为非常良好的导体。
它会将电流传导至地线,直到电压恢复正常水平,随后它又会变成不良导体。
这两种方法都是采用并联电路设计——多余的电压从标准电路流入另一个电路。
有几种浪涌保护器产品使用串联电路设计抑制电涌——它们不是将多余的电流分流到另一条线路,而是通过降低流过火线的电量。
基本上说,这些抑制器在检测到高电压时会储存电能,随后再逐渐释放它们。
制造这种保护器的公司解释说该方法可以提供更好的保护,因为它反应速度更快,并且不会向地线分流,但另一方面,这种分流可能会干扰建筑物的电力系统。
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: (1)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,这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。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
(5)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。
(6)响应时间:10-11us 作为辅助元件,有些浪涌保护器还配有内置保险丝。
保险丝是一种电阻器,当电流低于某个标准时,它的导电性能非常好。
反之,当电流超过了可接受的标准,电阻产生的热量会烧断保险丝,从而切断电路。
如果MOV不能抑制电涌,过高的电流将烧断保险丝,保护连接的设备。
该保险丝只能使用一次,一旦烧断就需要更换。
SPD 前端熔断器应根据避雷器厂家的参数安装。
如厂家没有规定,一般选用原则: 根据(浪涌保护器的最大保险丝强度A)和(所接入配电线路最大供电电流B)来确定(开关或熔断器的断路电流C)。
确定方法: 当:B>A时C小于等于A 当:B=A时C小于A或不安装C 当:B<A时C小于B或不安装C 有些浪涌保护器具有线路调节系统,用于滤除“线路噪声”,减小电流波动。
这种基本浪涌保护器的系统结构非常简单。
火线通过环形扼流线圈接到电源板插座上。
扼流线圈只是一个用磁性材料做成的环,外面缠绕着导线——基本的电磁铁。
火线中所流经电流的上下波动会给电磁铁充电,使其发出电磁能量,从而消除电流的微小波动。
这种“经过调节”的电流更加稳定,可使计算机(或其他电子设备)的供电电流更加平缓。
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有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。
浪涌保护器(SPD)的分类 按工作原理分: (1)开关型:其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗,但一旦响应雷电瞬时过电压时,其阻抗就突变为低值,允许雷电流通过。
用作此类装置时器件有:放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。
(2)限压型:其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰,但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小,其电流电压特性为强烈非线性。
用作此类装置的器件有:氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。
(3)分流型或扼流型 分流型:与被保护的设备并联,对雷电脉冲呈现为低阻抗,而对正常工作频率呈现为高阻抗。
扼流型:与被保护的设备串联,对雷电脉冲呈现为高阻抗,而对正常的工作频率呈现为低阻抗。
用作此类装置的器件有:扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。
按用途分: (1)电源保护器:交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。
(2)信号保护器:低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。
浪涌保护器及其应用 1、浪涌电压 电路在遭雷击和在接通、断开电感负载或大型负载时常常会产生很高的操作过电压,这种瞬时过电压(或过电流)称为浪涌电压(或浪涌电流),是一种瞬变干扰:例如直流6V继电器线圈断开时会出现300V~600V的浪涌电压;接通白炽灯时会出现8~10倍额定电流的浪涌电流;当接通大型容性负载如补偿电容器组时,常会出现大的浪涌电流冲击,使得电源电压突然降低;当切断空载变压器时也会出现高达额定电压8~10倍的操作过电压。
浪涌电压现象日趋严重地危及自动化设备安全工作,消除浪涌噪声干扰、防止浪涌损害一直是关系到自动化设备安全可靠运行的核心问题。
现代电子设备集成化程度在不断提高,但是它们的抗御浪涌电压能力却在下降。
在多数情况下,浪涌电压会损坏电路及其部件,其损坏程度与元器件的耐压强度密切相关,并且与电路中可以转换的能量相关。
为了避免浪涌电压击毁敏感的自动化设备,必须使出现这种浪涌电压的导体在非常短的时间内同电位均衡系统短接(引入大地)。
在其放电过程中,放电电流可以高达几千安,与此同时,人们往往期待保护单元在放电电流很大时也能将输出电压限定在尽可能低的数值上。
因此,空气火花间隙、充气式过电压放电器、压敏电阻、雪崩二极管、TVS(Transientvoltagesuppressor)、FLASHTRAB、V ALETRAB、SOCKETTRAB、MAINTRAB等元器件,是单独或以组合电路形式被应用到被保护电路中,因为每个元器件有其各自不同的特性,并且具有不同的性能:放电能力;响应特性;灭弧性能;限压精度。
根据不同的应用场合以及设备对浪涌电压保护的要求,可根据各类产品的特性来组合出符合应用要求的过电压保护系统。
2、浪涌电压吸收器 浪涌噪声常用浪涌吸收器进行抑制,常用的浪涌吸收器有: (1)氧化锌压敏电阻 氧化锌压敏电阻是以氧化锌为主体材料制成的压敏电阻,其电压非线性系数高,容量大、残压低、漏电流小、无续流、伏安特性对称、电压范围宽、响应速度快、电压温度系数小,且具有工艺简单、成本低廉等优点,是目前广泛使用的浪涌电压保护器件。
适用于交流电源电压的浪涌吸收、各种线圈、接点间浪涌电压吸收及灭弧,三极管、晶闸管等电力电子器件的浪涌电压保护。
(2)R、C、D组合浪涌吸收器 R、C、D组合浪涌吸收器比较适用于直流电路,可根据电路的特性对器件进行不同的组合,如图1(a)适用于高电平直流控制系统,而图1(b)中采用齐纳稳压管或双向二极管,适用于正反向需要保护的电路。
图1R、C、D浪涌保护器(a)单向保护(b)双向保护 图2TVS电压(电流)时间特性 (3)瞬态电压抑制器(TVS) 当TVS两极受到反向高能量冲击时,它能以10-12s级的速度,将其两极间的阻抗由高变低,吸收高达数kW的浪涌功率,使两极的电位箝位于预定值,有效地保护自动化设备中的元器件免受浪涌脉冲的损害。
TVS具有响应时间快、瞬态功率大、漏电流低、击穿电压偏差小、箝位电压容易控制、体积小等优点,目前被广泛应用于电子设备等领域。
①TVS 的特性 其正向特性与普通二极管相同,反向特性为典型的PN结雪崩器件。
图2是TVS的电流-时间和电压-时间曲线。
在浪涌电压的作用下,TVS两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压Vbr而被击穿。
随着击穿电流的出现,流过TVS的电流将达到峰值脉冲电流IPP,同时在其两端的电压被箝位到预定的最大箝位电压VC以下。
其后,随着脉冲电流按指数衰减,TVS两极间的电压也不断下降,最后恢复到初态,这就是TVS抑制可能出现的浪涌脉冲功率,保护电子元器件的过程。
②TVS与压敏电阻的比较 目前,国内不少需要进行浪涌保护的设备上应用压敏电阻较为普遍,TVS与压敏电阻性能比较如表1所示: 表1TVS与压敏电阻的比较 参数TVS 压敏电阻 反应速度10-12s 50×10-9s 是否老化否是 最高使用温度175℃115℃ 器件极性单双极性单极性 反向漏电流5μA200μA 箝位因子VC/Vbr 不大于1 5 最大7~8 封闭性质密封透气 价格较贵便宜 3、综合浪涌保护系统组合 3.1三级保护 自动控制系统所需的浪涌保护应在系统设计中进行综合考虑,针对自动控制装置的特性,应用于该系统的浪涌保护器基本上可以分为三级,对于自动控制系统的供电设备来说,需要雷击电流放电器、过压放电器以及终端设备保护器。
数据通信和测控技术的接口电路,比各终端的供电系统电路显然要灵敏得多,所以必须对数据接口电路进行细保护。
自动化装置的供电设备的第一级保护采用的是雷击电流放电器,它们不是安装在建筑物的进口处,就是在总配电箱里。
为保证后续设备不承受太高的残压,必须根据被保护范围的性质,在下级配电设施中安装过电压放电器,作为二级保护措施。
第三级保护是为了保护仪器设备,采取的方法是,把过电压放电器直接安装在仪器的前端。
自动控制系统三级保护布置如图3所示。