二極放電管選型參考

在設(shè)計(jì)防雷保護(hù)電路時(shí)，放電管的選用常采用經(jīng)驗(yàn)作法，經(jīng)驗(yàn)作法就是先根據(jù)放電管在被保護(hù)系統(tǒng)中的工作狀況來(lái)選擇管子的直流放電電壓。

對(duì)于設(shè)置在普通交流線路上的放電管，要求它在線路正常運(yùn)行電壓及其允許的波動(dòng)范圍內(nèi)不能動(dòng)作，則它的直流放電電壓應(yīng)滿足:

二極放電管電壓與電流關(guān)系

3-3

上式中的ufdc為直流放電電壓，min(ufdc)表示取直流放電電壓的下限值，Up為線路正常運(yùn)行電壓的峰值，1.15系數(shù)是考慮系統(tǒng)運(yùn)行電壓可能出現(xiàn)的最大允許波動(dòng)為15%，1.25系數(shù)是在線路運(yùn)行電壓波動(dòng)的基礎(chǔ)上再追加25%的安全裕度。取放電管直流放電電壓的允許偏差為0.2，則有:

min(ufdc)=(1-0.2)ufdc=0.8ufdc ( 3-4 )

將式(3-4)代入式(3-3)，可得放電管的直流放電電壓:

公式

對(duì)于設(shè)置在直流線路上的放電管，要求其直流放電電壓應(yīng)滿足下式:

ufdc≥1.8Uw

上式中Uw為線路正常工作直流電壓。

從不影響被保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的要求出發(fā)，希望將放電管的直流放電電壓選得高一些。但直流放電電壓高的管子，其沖擊放電電壓也相應(yīng)提高，有可能超過(guò)被保護(hù)設(shè)備的耐受水平，而使設(shè)備受到損害。從被保護(hù)電子設(shè)備的可耐受性來(lái)看，又希望管子的直流放電電壓應(yīng)盡量選得低一些。因此，放電管直流放電電壓應(yīng)在這兩種相互制約的要求之間進(jìn)行折衷選擇。

在初步選定了放電管的直流放電電壓后，最好應(yīng)根據(jù)被保護(hù)系統(tǒng)所在的具體雷電暫態(tài)環(huán)境及系統(tǒng)的電路網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計(jì)放電管可能會(huì)遇到的苛刻過(guò)電壓與過(guò)電流條件，估算放電管的沖擊放電電壓，并使該電壓低于被保護(hù)電子設(shè)備的耐受水平，另外還要大致地校核一下管子的沖擊耐受能力，必要時(shí)還需校核管子的工頻耐受能力。

1.直流放電電壓:在上升陡度低于100V/s的電壓作用下，放電管開(kāi)始放電的電壓值稱為其直流放電電壓。由于放電具有分散性，圍繞著這個(gè)平均值還需要同時(shí)給出允許的偏差上限和下限值。

2.沖擊放電電壓:在具有規(guī)定上升陡度的暫態(tài)電壓脈沖作用下，放電管開(kāi)始放電的電壓值稱為其沖擊放電電壓。由于放電管的響應(yīng)時(shí)間或動(dòng)作時(shí)延與電壓脈沖的上升陡度有關(guān)，對(duì)于不同的上升陡度，放電管的沖擊放電電壓是不相同的。一些制造廠通常是給出在上升陡度為1KV/μs的沖擊放電電壓值，實(shí)際上，出于一般應(yīng)用的考慮，還應(yīng)給出放電管在100V/μs、500V/μs、1KV/μs、5KV/μs和10KV/μs等不同上升陡度下的沖擊放電電壓，以盡量包括在各種保護(hù)應(yīng)用環(huán)境中可能遇到的暫態(tài)過(guò)電壓上升陡度范圍。

3.工頻耐受電流:放電管通過(guò)工頻電流5次，使管子的直流放電電壓及絕緣電阻無(wú)明顯變化的最大電流稱為其工頻耐受電流。當(dāng)應(yīng)用于一些交流供電線路或易于受到供電線路感應(yīng)作用的通訊線路時(shí)，應(yīng)注意放電管的工頻耐受問(wèn)題。經(jīng)驗(yàn)表明，感應(yīng)工頻電流較小，一般不大于5A，但其持續(xù)時(shí)間卻很長(zhǎng);供電線路上的過(guò)電流很大，可高達(dá)數(shù)百安培，但由于繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作，其持續(xù)時(shí)間卻很短，一般不超過(guò)5s。

4.沖擊耐受電流:將放電管通過(guò)規(guī)定波形和規(guī)定次數(shù)的脈沖電流，使其直流放電電壓和絕緣電阻不會(huì)發(fā)生明顯變化的最大值電流峰值稱為管子的沖擊耐受電流。這一參數(shù)總是在一定波形和一定通流次數(shù)下給出的，制造廠常給出在8/20μs波形下通流10次的沖擊耐受電流，也有給出在10/1000μs波形下通流300次的沖擊耐受電流。

5.絕緣電阻和極間電容:放電管的絕緣電阻很大，制造廠給出的該參數(shù)值一般為絕緣電阻的初始值，約為數(shù)千兆歐，在放電管的不斷使用過(guò)程中，絕緣電阻值將會(huì)降低。阻值的降低會(huì)造成在被保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)管子中泄漏電流的增大，也有可能產(chǎn)生噪音干擾。放電管的極間寄生電容很小，兩極放電管的極間電容一般在1pF~5pF范圍，極間電容值可以在很寬的頻率范圍內(nèi)保持近似不變，且同型號(hào)放電管的極間電容值分散性很小。

下面為一個(gè)二極放電管的結(jié)構(gòu)示意圖，它由純鐵電極、鎳鉻鈷合金帽、銀銅焊帽和陶瓷管體等主要部件構(gòu)成。管內(nèi)放電電極上涂敷有放射性氧化物，管內(nèi)內(nèi)壁也涂敷有放射性元素，用于改善放電特性。放電電極主要有針形和杯形兩種結(jié)構(gòu)，在針形電極的放電管中，電極與管體壁之間還要加裝一個(gè)圓筒熱屏，該熱屏可以使陶瓷管體受熱趨于均勻，不致出現(xiàn)局部過(guò)熱而引起管斷裂。熱屏內(nèi)也涂敷放射性氧化物，以進(jìn)一步減小放電分散性。在杯形電極的放電管中，杯口處裝有鉬網(wǎng)，杯內(nèi)裝有銫元素，其作用也是減小放電分散性。

二極放電管

1-陶瓷管

2-銀銅焊帽

3-金屬管帽

二極放電管

二極放電管是由兩個(gè)一定距離的電極和外殼組成, 管內(nèi)充有一定壓力的氣體(惰性氣體或氫氣)。當(dāng)接有放電管的通信路受到雷擊或其它強(qiáng)電干擾"過(guò)電壓"作用時(shí), 由于感應(yīng)電壓極高, 也就是說(shuō)放電管兩電極間出現(xiàn)的過(guò)電壓超過(guò)放電管本身的擊穿電壓時(shí), 管內(nèi)的氣體在電場(chǎng)作用下, 迅即發(fā)生電離而形成導(dǎo)體, 破壞原先的絕緣狀態(tài)。于是大量的電流在放電管電壓的大量電荷被立即接地, 強(qiáng)行切斷了沖擊波, 使雷擊能量不能通過(guò)保護(hù)設(shè)備, 從而對(duì)設(shè)備和人身安全起到了保護(hù)作用。此時(shí), 能夠進(jìn)入被保護(hù)物的電壓, 僅為雷電流通過(guò)放電管及其引線和接地裝置產(chǎn)生的所謂"殘壓"。當(dāng)雷電流通以后, 即當(dāng)過(guò)電壓消失后, 管內(nèi)的氣體又很快恢復(fù)到原來(lái)的絕緣狀態(tài), 電路又一切恢復(fù)正常。

氣體放電管縮寫詞

氣體放電管(gas discharge tube)實(shí)質(zhì)是一種密封在陶瓷腔體中的放電間隙，腔體中充有惰性氣體以穩(wěn)定放電管的放電電壓。其主要特點(diǎn)是通流能量大，可達(dá)數(shù)十至數(shù)百KA，絕緣電阻極高，無(wú)漏流，無(wú)老化失效，無(wú)極性雙向保護(hù)，靜態(tài)電容極小，特別適用于高速網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備的粗保護(hù)?？蓮V泛用于各種電源及信號(hào)線的第一級(jí)雷擊浪涌保護(hù)。