1、一、SPD 的分类:1、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
2、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。二、SPD 的基本元器件及其工作原理:1放电间隙(又称保护间隙):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,其缺点时灭弧性能差
3、。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。2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(23)Udc;工频而授电流In;冲击而授电流Ip;绝缘电阻 R(109);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:Udc1.8U
4、0(U0 为线路正常工作的直流电压)在交流条件下使用:U dc1.44Un(Un 为线路正常工作的交流电压有效值)3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=CU中的非线性系数),通流容量大(2KA/cm2),常态泄漏电流小(10-710-6A),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
5、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(21.2)/0.7U0(U0 为工频电源额定电压)最小参考电压:Ulma(1.82)Uac (直流条件下使用)Ulma(2.22.5)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)maxUb/K, 上式中 K 为残压比, Ub 为被保护设备的而损电压。4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
6、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=CU,上式中为非线性系数,对于齐纳二极管=79,在雪崩二极管=57。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 2.9V4.7V 范围内,而雪崩二极管的额定击穿电压常在 5.6V200V 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 10/1000s)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:10-11s5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