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氣體放電管
氣體放電管包括二極管和三極管,電壓范圍從75V—3500V,超過一百種規(guī)格,嚴(yán)格按照CITEL標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)、監(jiān)控和管理。 放電管常用于多級(jí)保護(hù)電路中的第一級(jí)或前兩級(jí),起泄放雷電暫態(tài)過電流和限制過電壓作用。
目錄
  • 氣體放電管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
  • 氣體放電管響應(yīng)時(shí)間
  • 氣體放電管限壓電路
  • 氣體放電管工作原理
  • 氣體放電管和壓敏電阻
  • 氣體放電管注意事項(xiàng)
  • 氣體放電管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

    • 放電管的工作原理是氣體放電。

      當(dāng)外加電壓增大到超過氣體的絕緣強(qiáng)度時(shí),兩極間的間隙將放電擊穿,由原來的絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)化為導(dǎo)電狀態(tài),導(dǎo)通后放電管兩極之間的電壓維持在放電弧道所決定的殘壓水平 。

      五極放電管的主要部件和兩極、三極放電管基本相同,有較好的放電對(duì)稱性,可適用于多線路的保護(hù)。(常用于通信線路的保護(hù))

  • 氣體放電管響應(yīng)時(shí)間

    • 從暫態(tài)過電壓開始作用于放電管兩端的時(shí)刻到管子實(shí)際放電時(shí)刻之間有一個(gè)延遲時(shí)間,該時(shí)間就稱為響應(yīng)時(shí)間。

      響應(yīng)時(shí)間的組成:一是管子中隨機(jī)產(chǎn)生初始電子-離子對(duì)帶電粒子所需要的時(shí)間,即統(tǒng)計(jì)時(shí)延;二是初始帶電粒子形成電子崩所需要的時(shí)間,即形成時(shí)延。

      為了測(cè)得放電管的響應(yīng)時(shí)間,需要用固定波頭上升陡度du/dt的電壓源加到放電管兩端測(cè)取響應(yīng)時(shí)間,取多次測(cè)量的平均值作為該管子的響應(yīng)時(shí)間。

  • 氣體放電管限壓電路

    • 二極和三極放電管保護(hù)性能的比較

      如果A-G極間先放電,在管子內(nèi)部由氣體游離所產(chǎn)生的自由電子會(huì)迅速在B-G極間引起碰撞游離,使B-G很快放電,當(dāng)B-G間截止放電后,由于大量帶電粒子(電子和離子)的復(fù)合作用,使管內(nèi)的電子數(shù)量大為減小,從而迅速抑制另一對(duì)電極A-G間的碰撞游離,使該對(duì)極間的放電過程很快截止下來。

      在差模暫態(tài)過電壓的保護(hù)場(chǎng)合,無論是兩極放電管還是三極放電管,都存在著一定的問題,因?yàn)殡娮釉O(shè)備要承受兩對(duì)電極之間的殘壓之和,對(duì)于一些脆弱的電子設(shè)備來說,這樣的殘壓之和有時(shí)候難以承受。需要采取另外的措施,如在A、B間再接一只放電管,專門用于抑制差模過電壓。

      接地連接線的長(zhǎng)短對(duì)限壓效果有一定的影響。如果接地連接線比較長(zhǎng),則連線本身的線和信號(hào)線上產(chǎn)生干擾,或在周圍的電氣回路中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。通常采取的抑制方法有屏蔽、減小耦合和濾波等。放電管導(dǎo)通后,入射波被反射回去,使得后面的電子設(shè)備得到保護(hù),但反射波電流產(chǎn)生的空間電磁場(chǎng)也會(huì)向周圍輻射能量,需要加以抑制。

  • 氣體放電管工作原理

    • 氣體放電管和壓敏電阻是防雷器主要組成元器件。氣體放電管用于開關(guān)型防雷器,壓敏電阻用于限壓型防雷器。

      一、氣體放電管的工作原理及特性

      氣體放電管一般采用陶瓷作為封裝外殼,放電管內(nèi)充滿電氣性能穩(wěn)定的惰性氣體,放電管的電極一般有兩個(gè)電極、三個(gè)電極和五個(gè)電極三種結(jié)構(gòu)。當(dāng)在放電管的極間施加一定的電壓時(shí),便在極間產(chǎn)生不均勻的電場(chǎng),在電場(chǎng)的作用下,氣體開始游離,當(dāng)外加電壓達(dá)到極間場(chǎng)強(qiáng)并超過惰性氣體的絕緣強(qiáng)度時(shí),兩極間就會(huì)產(chǎn)生電弧,電離氣體,產(chǎn)生“負(fù)阻特性”,從而馬上由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)電狀態(tài)。即電場(chǎng)強(qiáng)度超過氣體的擊穿強(qiáng)度時(shí),就引起間隙放電,從而限制了極間電壓。也就是說在無浪涌時(shí),處于開路狀態(tài),浪涌到來時(shí),放電管內(nèi)的電極板關(guān)合導(dǎo)通。浪涌消失時(shí),極板恢復(fù)到原來的狀態(tài)。

      氣體放電管是一種開關(guān)型的防雷保護(hù)器件,一般用于防雷工程的第一級(jí)或第二級(jí)的保護(hù)上;由于它的極間絕緣電阻大,因而寄生電容很小,所以用于對(duì)高頻電子線路的保護(hù)有著明顯的優(yōu)勢(shì)。然而氣體放電管由于其本身在放電時(shí)的時(shí)延性較大和動(dòng)作靈敏性不夠理想,因此它對(duì)于上升陡度較大的雷電波頭也難以進(jìn)行有效的抑制,所以氣體放電管一般在防雷工程的應(yīng)用上大多與限壓型防雷器進(jìn)行綜合應(yīng)用。

      綜上所述:

      氣體放電管的優(yōu)點(diǎn)是電流通容量大;寄生電容?。粴垑狠^低,一般900V左右;

      氣體放電管的缺點(diǎn)是:

      1、放電時(shí)延性較大,動(dòng)作靈敏度不夠 ,響應(yīng)時(shí)間較慢,為80ns左右。

      2、有續(xù)流,不利于對(duì)交流或20V以上的線路進(jìn)行保護(hù),因而與火花間隙一樣,存在續(xù)流的遮斷問題。

      3、無法進(jìn)行劣化指示和實(shí)現(xiàn)故障遙信功能,安全系數(shù)不高。

      二、壓敏電阻的工作原理及特性

      壓敏電阻是一種以氧化鋅為主要成份的金屬氧化物半導(dǎo)體非線性的限壓型電阻。

      壓敏電阻的伏安特性是連續(xù)和遞增的,因此它不存在續(xù)流的遮斷問題。

      它的工作原理為壓敏電阻的氧化鋅和添加劑在一定的條件下“燒結(jié)”,電阻就會(huì)受電壓的強(qiáng)烈影響,其電流隨著電壓的升高而急劇上升,上升的曲線是一個(gè)非線性指數(shù)。當(dāng)在正常工作電壓時(shí),壓敏電阻處于一種高阻值狀態(tài)。當(dāng)浪涌到來時(shí),它處于通路狀態(tài),強(qiáng)大的電流流過自身泄入大地。浪涌過后,它又馬上恢復(fù)到高阻值狀態(tài)。

      壓敏電阻的幾個(gè)重要參數(shù):

      A:壓敏電壓:壓敏電壓一般認(rèn)為是在溫度為20度時(shí)在壓敏電阻上有1mA電流流過的時(shí)候,相應(yīng)加在該電阻兩端的電壓。

      壓敏電壓在交流電網(wǎng)中,一般比電網(wǎng)的峰值電壓要高,為峰值電壓的0.7倍,而峰值電壓一般認(rèn)為是交流電網(wǎng)電壓的√2 倍(直流時(shí)峰值電壓是額定電壓的1.2倍)。用公式表示為:

      VN = VNH ×√2 ÷0.7

      式中的VN為壓敏電壓;VNH 為電網(wǎng)額定電壓。

      B:漏電流:漏電流是指在正常情況下通過壓敏電阻微安數(shù)量級(jí)的電流。漏電流越小越好。

      對(duì)于漏電流特別應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是必須穩(wěn)定,不允許在工作中自動(dòng)升高,一旦發(fā)現(xiàn)漏電流自動(dòng)升高,就應(yīng)立即淘汰,因?yàn)槁╇娏鞯牟环€(wěn)定是加速防雷器老化和防雷器爆炸的直接原因。因此在選擇漏電流這一參數(shù)時(shí),不能一味地追求越小越好,只要是在電網(wǎng)允許值范圍內(nèi),選擇漏電流值相對(duì)稍大一些的防雷器,反而較穩(wěn)定。

      C:響應(yīng)時(shí)間:響應(yīng)時(shí)間是指加在防雷器兩端的電壓等于壓敏電壓所需的時(shí)間,達(dá)到這一時(shí)間后防雷器完全導(dǎo)通。壓敏電阻的響應(yīng)時(shí)間為25ns左右。

      D:寄生電容:壓敏電阻一般都有較大的寄生電容,它的寄生電容一般在幾百微微法到幾千微微法之間,因而它不利于對(duì)高頻電子系統(tǒng)的保護(hù)。因?yàn)檫@種寄生電容對(duì)高頻信號(hào)的傳輸會(huì)產(chǎn)生畸變作用,從而影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因而對(duì)頻率較高的系統(tǒng)的保護(hù),應(yīng)選擇寄生電容低的壓敏電阻型防雷器。

      它的優(yōu)點(diǎn):

      1、殘壓低。

      2、響應(yīng)時(shí)間快,為25ns左右。

      3、無續(xù)流。

      4、可以實(shí)現(xiàn)劣化批示和故障遙信告示功能,因此,它的保護(hù)效果安全、可靠。它是目前供電系統(tǒng)中常用產(chǎn)品,特別是電力、電信供電領(lǐng)域,更是一枝獨(dú)秀。

      它的缺點(diǎn):有泄漏電流;寄生電容較大,不利于對(duì)高頻電子線路的保護(hù)。

  • 氣體放電管和壓敏電阻

    • 接地連線應(yīng)當(dāng)具有盡量短的長(zhǎng)度;

      接地連線應(yīng)具有足夠的截面,以泄放暫態(tài)大電流。

      放電管的失效模式。

      放電管受到機(jī)械碰撞,超耐受的暫態(tài)過電壓多次沖擊以及內(nèi)部出現(xiàn)老化后,將發(fā)生故障。

      故障的模式(即失效模式)有兩種:

      第一種是呈現(xiàn)低放電電壓和低絕緣電阻狀態(tài);第二種是呈現(xiàn)高放電電壓狀態(tài)。

      開路故障模式比短路故障模式具有更大的危害性:

      開路故障模式令人難以及時(shí)察覺,從而不能采取補(bǔ)救措施。

      現(xiàn)在的電源SPD產(chǎn)品中,帶有失效報(bào)警裝置,如聲,光報(bào)警,顏色變化提示等,這些措施的采取對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)和更換已經(jīng)失效的SPD是有利的。

  • 氣體放電管注意事項(xiàng)

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