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(一)直流放电电压
在上升陡度低于100V/s的电压作用下,放电管开始放电的平均电压值称为其直流放电电压。由于放电具有分散性,围绕着这个平均值还需要同时给出允许的偏差上限和下限值。
(二)冲击放电电压
在具有规定上升陡度的暂态电压脉冲作用下,放电管开始放电的电压值称为其冲击放电电压。由于放电管的响应时间或动作时延与电压脉冲的上升陡度有关,对于不同的上升陡度,放电管的冲击放电电压是不相同的。
(三)工频耐受电流
放电管通过工频电流5次,使管子的直流放电电压及绝缘电阻无明显变化的最大电流称为其工频耐受电流。当应用于一些交流供电线路或易于受到供电线路感应作用的通讯线路上时,应注意放电管的工频耐受问题。经验表明,感应工频电流较小,一般不大于5A,但其持续时间却很长;供电线路上的过电流很大,可高达数百安培,但由于继电保护装置的动作,其持续时间却很短,一般不超过5s。
(四)冲击耐受电流
将放电管通过规定波形和规定次数的脉冲电流,使其直流放电电压和绝缘电阻不会发生明显变化的最大值电流峰值称为管子的冲击耐受电流。这一参数总是在一定波形和一定通流次数下给出的,制造厂常给出在8/20μs波形下通流10次的冲击耐受电流,也有给出在10/1000μs波形下通流300次的冲击耐受电流。
(五)绝缘电阻和极间电容
放电管的绝缘电阻很大,制造厂给出的该参数值一般为绝缘电阻的初始值,约为数千兆欧。在放电管的不断使用过程中,绝缘电阻值将会降低。阻值的降低会造成在被保护系统正常运行时管子中泄漏电流的增大,也有可能产生噪音干扰。
放电管的极间寄生电容很小,两极放电管的极间电容一般在1~5pF范围,极间电容值可以在很宽的频度范围内保持近似不变,且同型号放电管的极间电容值分散性很小。
放电管保护应用中存在的问题
一、时延脉冲及续流
从暂态过电压达到放电管的ufdc(直流放电电压)到其实际动作放电之间,存在一段时延 ,时延的大小取决于过电压波的波头上升陡度du/dt。
一般不单独使用放电管来保护电子设备,而在放电管后面再增加一些保护元件,以抑制这种时延脉冲。
续流:放电管泄放过电流结束以后,被保护系统的工作电压能维持放电管电弧通道的存在,这种情况称为续流。
续流的存在对放电管本身和被保护系统具有很大的危害性。
熔断器的额定电流高于被保护系统的正常运行电流,其熔断电流小于放电管在电弧区的续流。
这种方法会造成供电和信号传输的短时中断,对于要求不高的电子设备可以接受。
二、状态翻转及短路反射
放电管在开始放电时,由开路状态翻转为导通状态,翻转过程中,暂态电流的变化率di/dt很大,这种迅速变化的暂态电流在空间产生暂态电磁场向四周辐射能量,在附近的电源线和信号线上产生干扰,或在周围的电气回路中产生感应电压。通常采取的抑制方法有屏蔽、减小耦合和滤波等。
放电管导通后,入射波被反射回去,使得后面的电子设备得到保护,但反射波电流产生的空间电磁场也会向周围辐射能量,需要加以抑制。
(1)气体放电管的直流放电电压必须高于线路正常工作时的最大电压,以免影响线路的正常工作。
(2)气体放电管的脉冲放电电压必须低于线路所能承受的最高瞬时电压值,才能保证在瞬间过电压时气体放电管能比线路的响应速度更快,提前将过电压限制在安全值。
(3)气体放电管的保持电压应尽可能高,一旦过电压消失,气体放电管能及时熄灭,不影响线路的正常工作。
(4)接地线应尽量短,并且足够粗,以便于泄放瞬态大电流。
(5)若过电压持续时间过长,则气体放电管会产生很多热量。为防止因过热而造成被保护设备的损坏,应给气体放电管配上失效保护卡装置。如今,有些气体放电管新产品中,就带失效保护卡。 2100433B
你要保护的是一种宽电压90~265V的电源设备:首先一点,交流电源不能L-N之间不能接气体放电管,这是安全考虑(音特电子特别提醒)。 先了解一下气体放电管简介: 主要特性 气体放电管按照高效率弧光放电...
①在快速脉冲冲击下,陶瓷气体放电管气体电离需要一定的时间(一般为0.2~0.3μs,最快的也有0.1μs左右),因而有一个幅度较高的尖脉冲会泄漏到后面去。若要抑制这个尖脉冲,有以下几种方法:a、在放电...
属陶瓷气体放电管选型原则 DC spark-over voltage : 定义为以 100V/S 或1000V/S 的上升电压所测试出来的击穿电压叫直流击穿电压,一般符合于标称直流击电压的±20%范围...
接地连线应当具有尽量短的长度
接地连线应具有足够的截面,以泄放暂态大电流。
放电管的失效模式
放电管受到机械碰撞,超耐受的暂态过电压多次冲击以及内部出现老化后,将发生故障。
故障的模式(即失效模式)有两种:
第一种是呈现低放电电压和低绝缘电阻状态;第二种是呈现高放电电压状态。
开路故障模式比短路故障模式具有更大的危害性:
开路故障模式令人难以及时察觉,从而不能采取补救措施。
现在的电源SPD产品中,带有失效报警装置,如声,光报警,颜色变化提示等,这些措施的采取对于及时发现和更换已经失效的SPD是有利的。
气体放电管有的是以玻璃作为管子的封装外壳.也有的用陶瓷作为封装外壳,放电管内充入电气性能稳定的惰性气体(如氩气和氖气等),常用放电管的放电电极一般为两个、三个,电极之间由惰性气体隔开。按电极个数的设置来划分,放电管可分为二极、三极放电管。
陶瓷二极放电管由纯铁电极、镍铬钴合金帽、银铜焊帽和陶瓷管体等主要部件构成。管内放电电极上涂覆有放射性氧化物,管体内壁也涂覆有放射性元素,用于改善放电特性。放电电极主要有杆形和杯形两种结构,在杆形电极的放电管中,电极与管体壁之间还要加装一个圆筒热屏,该热屏可以使陶瓷管体受热趋于均匀,不致出现局部过热而引起管断裂。热屏内也涂覆放射性氧化物,以进一步减小放电分散性。在杯形电极的放电管中,杯口处装有钼网,杯内装有铯元素,其作用也是减小放电分散性。
三极放电管也是由纯铁电极、镍铬钴合金帽、银铜焊帽和陶瓷管体等部件构成。与二极放电管不同,在三极放电管中增加了镍铬钴合金圆筒,作为第三极,即接地电极。
放电管的工作原理是气体间隙放电i当放电管两极之间施加一定电压时,便在极间产生不均匀电场:在此电场作用下,管内气体开始游离,当外加电压增大到使极间场强超过气体的绝缘强度时,两极之间的间隙将放电击穿,由原来的绝缘状态转化为导电状态,导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平,这种残压一般很低,从而使得与放电管并联的电子设备免受过电压的损坏。
二极和三极放电管保护性能的比较
如果A-G极间先放电,在管子内部由气体游离所产生的自由电子会迅速在B-G极间引起碰撞游离,使B-G很快放电
当B-G间截止放电后,由于大量带电粒子(电子和离子)的复合作用,使管内的电子数量大为减小,从而迅速抑制另一对电极A-G间的碰撞游离,使该对极间的放电过程很快截止下来。
在差模暂态过电压的保护场合,无论是两极放电管还是三极放电管,都存在着一定的问题,因为电子设备要承受两对电极之间的残压之和,对于一些脆弱的电子设备来说,这样的残压之和有时候难以承受。需要采取另外的措施,如在A、B间再接一只放电管,专门用于抑制差模过电压。
接地连接线的长短对限压效果有一定的影响。如果接地连接线比较长,则连线本身的电阻和电感也比较大,暂态大电流流过连线时,将产生比较大的电阻电压降和电感电压降。
气体放电管是一种间隙型的防雷保护组件,它在通信系统的防雷保护中已获得了广泛的应用。放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级,起泄放雷电瞬时过电流和限制过电压作用,由于放电管的极间绝缘电阻很大,寄生电容很小,对高频信号线路的雷电防护有明确的优势。放电管保护特性的主要不足之处在于其放电时延较大,动作灵敏度不够理想,对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效地抑制,在电源系统的雷电防护中存在续流问题。
常用的气体放电管有二极放电管和三极放电管,其封装外壳材料多为陶瓷,故称为陶瓷放电管。
气体放电管采用陶瓷密闭封装,内部由两个或数个带间隙的金属电极,充以惰性气体(氩气或氖气)构成,基本外形如图1所示。当加到两电极端的电压达到使气体放电管内的气体击穿时,气体放电管便开始放电,并由高阻变成低阻,使电极两端的电压不超过击穿电压。
当外加电压增大到超过气体的绝缘强度时,两极间的间隙将放电击穿,由原来的绝缘状态转化为导电状态,导通后放电管两极之间的电压维持在放电弧道所决定的残压水平 。
五极放电管的主要部件和两极、三极放电管基本相同,有较好的放电对称性,可适用于多线路的保护。(常用于通信线路的保护)
产品名称:气体放电管
产品介绍:气体放电管包括贴片、二极管和三极管,电压范围从75V-3500V,超过一百种规格,严格按照CITEL标准进行生产、监控和管理。
放电管常用于多级保护电路中的第一级或前两级,起泄放雷电暂态过电流和限制过电压作用。
优点:绝缘电阻很大,寄生电容很小,浪涌防护能力强。
缺点:在于放电时延(即响应时间)较大,动作灵敏度不够理想,部分型号会出现续流现象,长时间续流会导致失效,对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效地抑制。
优点: 绝缘电阻很大,寄生电容很小,
缺点:在于放电时延(即响应时间)较大,动作灵敏度不够理想,对于波头上升陡度较大的雷电波难以有效地抑制。
1、浪涌电压的产生和抑制原理
在电子系统和网络线路上,经常会受到外界瞬时过电压干扰,这些干扰源主要包括:由于通断感性负载或启停大功率负载,线路故障等产生的操作过电压;由于雷电等自然现象引起的雷电浪涌。这种过电压(或过电流)称为浪涌电压(或浪涌电流),是一种瞬变干扰。浪涌电压会严重危害电子系统的安全工作。消除浪涌噪声干扰,防止浪涌危害一直是关系电子设备安全可靠运行的核心问题。为了避免浪涌电压损害电子设备,一般采用分流防御措施,即将浪涌电压在非常短的时间内与大地短接,使浪涌电流分流入地,达到削弱和消除过电压、过电流的目的,从而起到保护电子设备安全运行的作用。
2、浪涌电压抑制器件分类
浪涌电压抑制器件基本上可以分为两大类型。第一种类型为橇棒(crow bar)器件。其主要特点是器件击穿后的残压很低,因此不仅有利于浪涌电压的迅速泄放,而且也使功耗大大降低。另外该类型器件的漏电流小,器件极间电容量小,所以对线路影响很小。常用的撬棒器件包括气体放电管、气隙型浪涌保护器、硅双向对称开关(CSSPD)等。
另一种类型为箝位保护器,即保护器件在击穿后,其两端电压维持在击穿电压上不再上升,以箝位的方式起到保护作用。常用的箝位保护器是氧化锌压敏电阻(MOV),瞬态电压抑制器(TVS)等。
LED电源防雷攻略:压敏电阻串联陶瓷气体放电管
LED 电源防雷攻略:压敏电阻串联陶瓷气体放电管 雷电的入侵首先表现为过电压,当存在泄放通道时,产生电流。过电压有 共模过电压和差模过电压两种类型。 由于寄生电容的存在,雷电过电压击穿空气或在常压下绝缘的器件,形成 强大的雷电流,造成设备损坏。 为了抑制雷电的影响,应在雷电能量进入设备前将能量泄放至大地。对于 共模过电压,应在输入线与地之间安装防雷器件 ;对于差模过电压,应在输入 火线和零线之间安装防雷器件。 开关电源中常用的防雷器件是压敏电阻和气体放电管。 1,压敏电阻 压敏电阻为限压型器件,当两端施加工作电压时阻值很高,漏电流为 μA 级。随着端电压升高,压敏电阻阻值降低,端电压超过钳位电压后阻 值急剧降低,漏电流可高达 20~40KA ,形成雷电泄放通道。当电压降低至工 作电压后,压敏电阻的漏电流迅速减小,恢复原来状态。 开关电源常用的压敏电阻工作过程如下图所示。 常用压敏电阻
气体放电原理复习
第一次作业 总结紧凑型荧光灯的以下特性: 增加单位弧长辐射功率的原理 ,常用的管径,分类,采用的玻璃管材料、荧光 粉类型和其他涂敷技术,控制灯中汞蒸气压的具体方法,基本的应用场合。 答: (1)通过缩小管径 ,提高灯的 E 值来增加单位弧长辐射功 率。 (2)传统的紧凑型荧光灯, 小功率管径为 12 mm,中大功率为 17 mm,现在 (为适应对灯体积进一步小型化的要求)常用管径减小到 9 mm和 7 mm。 (3)分为灯管和镇流器分开的 非一体化紧凑型荧光灯,以及灯管和镇流器装在 一起的一体化紧凑型荧光灯。 ( 4)往往采用低钠无铅玻璃,管壁负载较高的灯中还需涂敷保护膜。采用 稀土三带荧光粉,为降低成本可采用双涂层技术,为改善光维持性能可采用 荧光粉包膜技术等。 (5)控制汞蒸气压的方法分为 控制冷端温度和使用汞齐两种方法。在紧凑型荧光 灯中,通过接桥的高度来控制汞蒸气压是最常用的技术。
凡是有过电压发生的地方,就有陶瓷气体放电管的用武之地,但要用好陶瓷气体放电管则需要根据实际工作线路参考陶瓷气体放电管的各项指标选用适当的陶瓷气体放电管,否则会适得其反。以下是在设计及使用时必须注意的几点:
1) 陶瓷气体放电管的加入不能影响线路的正常工作,这就要保证陶瓷气体放电管的直流击穿电压的下限值必须高于线路的最大正常工作电压。据此确定所需陶瓷气体放电管的标称直流击穿电压值。例如:在电话线的过电压防护中,常态时,电话线两线间的电压为48V,但当振铃信号来时,两线间的峰值电压可达175V 左右,因此,此时选用的陶瓷气体陶瓷气体放电管的直流击穿电压的下限值必须高于175V,考虑到留点余量,所以一般选用直流击穿电压值下限为190V(标称直流击穿电压值为230V)的陶瓷气体陶瓷气体放电管。
2) 确定线路所能承受的最高瞬时电压值,要确保陶瓷气体放电管的冲击击穿电压值必须低于此值。以确保当瞬间过压来临时,陶瓷气体放电管的反映速度快于线路的反映速度,抢先一步将过电压限制在安全值。这是陶瓷气体放电管的一个最重要的指标。例如:上例所述的电话线上,如果只用于保护一般的电话机,则只需选用冲击击穿电压小于800V(实测典型值为650V 左右)的陶瓷气体放电管,但若被保护对象为更精密的设备(如传真机等),则可选用我公司陶瓷气体放电管(实测典型值不到400V)。
3) 根据线路中可能窜入的冲击电流强度,确定所选用陶瓷气体放电管必须达到的耐冲击电流能力(如:在室外一般选用10kA 以上等级;在入室端一般选用5kA 等级;在设备终端处一般选用1kA 左右等级)。
4) 当过电压消失后,要确保陶瓷气体放电管及时熄灭,以免影响线路的正常工作。这就要求陶瓷气体放电管的过保持电压尽可能高,以保证正常线路工作电压不会引起陶瓷气体放电管的持续导通(即续流问题)。由于陶瓷气体放电管有一个特点是:维持陶瓷气体放电管持续放电的电压值要远小于陶瓷气体放电管的击穿电压值。一般用户没有测试条件,无法判定此项指标好坏,在此提供一种简单判定办法,以标称直流击穿电压为230V 的陶瓷气体放电管为例:找一可调直流稳压电源,在其输出串联一51K 左右限流电阻再接到陶瓷气体放电管的二电极,将输出电压由小逐渐调高直至陶瓷气体放电管放电,然后再慢慢调低电源输出电压,观察陶瓷气体放电管熄灭时的电压值,一般的陶瓷气体放电管此值均为60V 左右。
5) 若过电压持续的时间很长,陶瓷气体陶瓷气体放电管的长时间动作将产生很高的热量。为了防止该热量所造成的保护设备或者终端设备的损坏同时也为了防止发生任何可能的火灾,陶瓷气体陶瓷气体放电管此时必须配上适当的短路装置,我们称之为 FS 装置(Fail-safe 即“失效保护装置”)。
6) 根据应用空间的大小,选择合适体积的陶瓷气体放电管。了解更多气体放电管型号及参数,请直接进入硕凯电子网址咨询在线客服http://www.socay.com/。
陶瓷气体放电管的应用:
1、陶瓷气体放电管作为保护器件
若您的线路,设备或元件不能耐受高于正常工作电压的瞬时过电压的冲击(如:雷电、感应电压、操作过电压等),您都可以利用陶瓷气体放电管对它们加以保护.下列是典型的应用:
A、信号保护
·电子线路中集成块、晶闸管、芯片等昂贵元件及线路板需要用到陶瓷气体放电管.
·电信网络中的信号线、网线、电话卡、传真机、电话机、配线架、交接箱、基站、移动电话天线需要用到陶瓷气体放电管.
·计算机系统的主机、modem、数据处理系统、长分支线、短分支线及各种终端设备等都需要用到陶瓷气体放电管.
·视频系统、CATV设备、阴极射线管(CRT)需要用到陶瓷气体放电管.
·实验设备、测试设备需要用到陶瓷气体放电管.
·各种家用电器都需要用到陶瓷气体放电管.
B、电源保护
建议选用对应的中、高及超高流容量系列陶瓷气体放电管..
·各种设备的电源防雷(从几伏~数千伏)需要用到陶瓷气体放电管.
·电源插座、电源转换器、插线、空气开关、负荷开关等低压电器需要用到陶瓷气体放电管.
·铁路电力、电气系统需要用到陶瓷气体放电管.
·LC设备、电动机、潜水泵需要用到陶瓷气体放电管.
·传动设备浪涌电压防护需要用到陶瓷气体放电管.
2、陶瓷气体放电管在各类端口上的应用:
通信产品类:RRU(DC48电源口、RS485、网口、天馈);BBU(DC48电源口、RS485、网口/E1、光口);室内宏基站(DC48电源口、RS485、网口/E1、光口)
工业产品类:打印机/工业电源等(AC电源口、按键、EOC、RS485);监护仪/超声等医疗设备(AC电源口、串口/网口、导联、按键/USB);工厂设备(AC电源口、按键/串口、网口、RS485)
消费电子类:机顶盒/电子玩具等(AC电源口、同轴口);电脑/手机等(AC电源口、网口);电视机/数码相机等(AC电源口、RS485/HDMI)
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1)在快速脉冲冲击下,陶瓷气体放电管气体电离需要一定的时间(一般为0.2~0.3μ s,最快的也有0.1μ s左右),因而有一个幅度较高的尖脉冲会泄漏到后面去。若要抑制这个尖脉冲,有以下几种方法:a、在放电管上并联电容器或压敏电阻;b、在放电管后串联电感或留一段长度适当的传输线,使尖脉冲衰减到较低的电平;c、采用两级保护电路,以放电管作为第一级,以TVS管或半导体放电管作为第二级,两级之间用电阻、电感或自恢复保险丝隔离。
2)直流击穿电压Vsdc的选择:直流击穿电压Vsdc的最小值应大于可能出现的最高电源峰值电压或最高信号电压的1.2倍以上。
3)冲击放电电流的选择:要根据线路上可能出现的最大浪涌电流或需要防护的最大浪涌电流选择。放电管冲击放电电流应按标称冲击放电电流(或单次冲击放电电流的一半)来计算。
4)陶瓷气体放电管因击穿电压误差较大,一般不作并联使用。
5)续流问题:为了使放电管在冲击击穿后能正常熄弧,在有可能出现续流的地方(如有源电路中),可以在放电管上串联压敏电阻或自恢复保险丝等限制续流,使它小于放电管的维持电流。
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