浪涌保護(hù)器，浪涌保護(hù)器SPD，防雷器在電氣系統(tǒng)中的作用
來(lái)源：海南翔波雷電防護(hù)有限公司 發(fā)布時(shí)間：2022-12-14 14:44:16
眾所周知，電子產(chǎn)品在使用中經(jīng)常會(huì)遇到意外的電壓瞬變和浪涌，從而導(dǎo)致電子產(chǎn)品的損壞，損壞的原因是電子產(chǎn)品中的半導(dǎo)體器件(包括二極管、晶體管、可控硅和集成電路等)被燒毀或擊穿。
據(jù)估計(jì)，電子產(chǎn)品的故障有75%是由于瞬變和雷擊浪涌造成的。電壓的瞬變和浪涌無(wú)處不在，電網(wǎng)、雷擊、爆破,就連人在地毯上行走都會(huì)產(chǎn)生上萬(wàn)伏的靜電感應(yīng)電壓，這些都是電子產(chǎn)品的隱形致命殺手。因此，為了提高電子產(chǎn)品的可靠性和人體自身的安全性，必須對(duì)電壓瞬變和浪涌采取防護(hù)措施。
01其方法之一是使整機(jī)和系統(tǒng)接地，整機(jī)和系統(tǒng)的地(公共端)和大地應(yīng)分開(kāi)，整機(jī)和系統(tǒng)中的每個(gè)子系統(tǒng)均應(yīng)有獨(dú)立的公共端，在子系統(tǒng)之間需傳輸數(shù)據(jù)或信號(hào)時(shí)，應(yīng)以大地為參考電平，接地線(面)必須能流過(guò)很大的電流，如幾百安培。
02第二種防護(hù)方法是在整機(jī)和系統(tǒng)中的關(guān)鍵部位(如電腦的顯示器等)采用電壓瞬變和浪涌的防護(hù)器件，使電壓瞬變和浪涌通過(guò)防護(hù)器件旁路到子系統(tǒng)地和大地，從而讓進(jìn)入整機(jī)和系統(tǒng)中的瞬變電壓和浪涌幅度大大降低。
03第三種防護(hù)方法是對(duì)重要和昂貴的整機(jī)和系統(tǒng)采用幾個(gè)電壓瞬變和浪涌防護(hù)器件的組合形式，以構(gòu)成多級(jí)防護(hù)電路。
浪涌保護(hù)器(SPD）為電子設(shè)備的電源浪涌防護(hù)提供了一種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、可靠的防護(hù)方法，通過(guò)防浪涌元件(MOV)，在雷擊感應(yīng)及操作過(guò)電壓時(shí)，迅速將浪涌能量傳入大地，保護(hù)設(shè)備免遭損害。
對(duì)雷擊浪涌的防護(hù)方法
(1) 并聯(lián)型浪涌（電涌）保護(hù)器SPD并聯(lián)于供電線路上
在正常情況下，防雷模塊內(nèi)的壓敏電阻處于高阻狀態(tài)。電網(wǎng)遭受雷擊或開(kāi)關(guān)操作出現(xiàn)瞬時(shí)浪涌過(guò)電壓時(shí)，防雷器在納秒級(jí)時(shí)間內(nèi)響應(yīng)，壓敏電阻呈低阻狀態(tài)，迅速將過(guò)電壓限制在一個(gè)很低的幅值內(nèi)。
當(dāng)線路中有較長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)脈沖或持續(xù)過(guò)電壓，壓敏電阻器性能劣化而發(fā)熱到一定程度使熱脫機(jī)構(gòu)脫扣，避免火災(zāi)發(fā)生，從而保護(hù)設(shè)備。
(2) 串聯(lián)濾波型浪涌（電涌）保護(hù)器SPD串聯(lián)接入供電線路中
為貴重的電子設(shè)備提供安全、潔凈的電源，雷電波除了有巨大的能量外，還有極其高度的電壓及電流上升率。并聯(lián)型電涌保護(hù)器只能抑制雷電波的幅值，但無(wú)法改變其急劇上升的前沿。串聯(lián)濾波型電源電涌保護(hù)器串聯(lián)于供電線路上。
在過(guò)電壓情況下MOV1、MOV2在納妙級(jí)時(shí)間內(nèi)做出響應(yīng)，將過(guò)電壓箝位；同時(shí)LC濾波器將雷電波陡峭的電壓，電流提升率降低近1000倍，殘壓降低5倍，從而保護(hù)敏感的用戶設(shè)備。
(3) 在電源線的相間、線間安裝壓敏限幅型元件，以限制浪涌過(guò)電壓
第一種方法對(duì)照明、電梯、空調(diào)、電機(jī)等耐沖擊電壓水平較高的電氣設(shè)備的防護(hù)效果比較好。但對(duì)于集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊的現(xiàn)代電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，實(shí)際防護(hù)效果就不那么令人滿意了。
理由如下：
以單相220V交流電源的感應(yīng)雷擊防護(hù)為例，常用方法在零、地線之間并上合適的壓敏型元件，以吸收限制感應(yīng)雷擊產(chǎn)生的尖峰電壓。電源線路防雷效果的好壞完全取決于壓敏器件參數(shù)的選擇和壓敏器件工作的可靠性。
壓敏限幅值的選擇是在市電的峰值310V的基礎(chǔ)上加上20%的電網(wǎng)波動(dòng)影響、10%的器件分散性誤差和15%的因長(zhǎng)期工作造成發(fā)熱、受潮、元件老化等可靠性因素補(bǔ)償，一般取值為470V～510V。感應(yīng)雷擊等各種尖峰干擾電壓都被限制在470V。對(duì)于470V以下的電壓，壓敏器件不動(dòng)作。
普通低壓電器設(shè)備(機(jī)床、電梯、照明、空調(diào)等)的工頻耐壓值一般為交流1500V，而瞬間耐壓峰值可達(dá)2500V以上，所以470V的電壓是十分安全的。但大規(guī)模集成電路組成的現(xiàn)代電子設(shè)備的工作電壓一般為±5V～±15V之間，最高耐壓值一般不超過(guò)50V，所以疊加在市電上的小于470V的高頻尖峰電壓就會(huì)直接送入負(fù)載，通過(guò)空間耦合電容，變壓器層間、極間電容不成比例地傳到開(kāi)關(guān)電源或集成電路芯片上，能造成故障。
據(jù)估計(jì)，電子產(chǎn)品的故障有75%是由于瞬變和雷擊浪涌造成的。電壓的瞬變和浪涌無(wú)處不在，電網(wǎng)、雷擊、爆破,就連人在地毯上行走都會(huì)產(chǎn)生上萬(wàn)伏的靜電感應(yīng)電壓，這些都是電子產(chǎn)品的隱形致命殺手。因此，為了提高電子產(chǎn)品的可靠性和人體自身的安全性，必須對(duì)電壓瞬變和浪涌采取防護(hù)措施。
01其方法之一是使整機(jī)和系統(tǒng)接地，整機(jī)和系統(tǒng)的地(公共端)和大地應(yīng)分開(kāi)，整機(jī)和系統(tǒng)中的每個(gè)子系統(tǒng)均應(yīng)有獨(dú)立的公共端，在子系統(tǒng)之間需傳輸數(shù)據(jù)或信號(hào)時(shí)，應(yīng)以大地為參考電平，接地線(面)必須能流過(guò)很大的電流，如幾百安培。
02第二種防護(hù)方法是在整機(jī)和系統(tǒng)中的關(guān)鍵部位(如電腦的顯示器等)采用電壓瞬變和浪涌的防護(hù)器件，使電壓瞬變和浪涌通過(guò)防護(hù)器件旁路到子系統(tǒng)地和大地，從而讓進(jìn)入整機(jī)和系統(tǒng)中的瞬變電壓和浪涌幅度大大降低。
03第三種防護(hù)方法是對(duì)重要和昂貴的整機(jī)和系統(tǒng)采用幾個(gè)電壓瞬變和浪涌防護(hù)器件的組合形式，以構(gòu)成多級(jí)防護(hù)電路。
浪涌保護(hù)器(SPD）為電子設(shè)備的電源浪涌防護(hù)提供了一種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)、可靠的防護(hù)方法，通過(guò)防浪涌元件(MOV)，在雷擊感應(yīng)及操作過(guò)電壓時(shí)，迅速將浪涌能量傳入大地，保護(hù)設(shè)備免遭損害。
對(duì)雷擊浪涌的防護(hù)方法
(1) 并聯(lián)型浪涌（電涌）保護(hù)器SPD并聯(lián)于供電線路上
在正常情況下，防雷模塊內(nèi)的壓敏電阻處于高阻狀態(tài)。電網(wǎng)遭受雷擊或開(kāi)關(guān)操作出現(xiàn)瞬時(shí)浪涌過(guò)電壓時(shí)，防雷器在納秒級(jí)時(shí)間內(nèi)響應(yīng)，壓敏電阻呈低阻狀態(tài)，迅速將過(guò)電壓限制在一個(gè)很低的幅值內(nèi)。
當(dāng)線路中有較長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)脈沖或持續(xù)過(guò)電壓，壓敏電阻器性能劣化而發(fā)熱到一定程度使熱脫機(jī)構(gòu)脫扣，避免火災(zāi)發(fā)生，從而保護(hù)設(shè)備。
(2) 串聯(lián)濾波型浪涌（電涌）保護(hù)器SPD串聯(lián)接入供電線路中
為貴重的電子設(shè)備提供安全、潔凈的電源，雷電波除了有巨大的能量外，還有極其高度的電壓及電流上升率。并聯(lián)型電涌保護(hù)器只能抑制雷電波的幅值，但無(wú)法改變其急劇上升的前沿。串聯(lián)濾波型電源電涌保護(hù)器串聯(lián)于供電線路上。
在過(guò)電壓情況下MOV1、MOV2在納妙級(jí)時(shí)間內(nèi)做出響應(yīng)，將過(guò)電壓箝位；同時(shí)LC濾波器將雷電波陡峭的電壓，電流提升率降低近1000倍，殘壓降低5倍，從而保護(hù)敏感的用戶設(shè)備。
(3) 在電源線的相間、線間安裝壓敏限幅型元件，以限制浪涌過(guò)電壓
第一種方法對(duì)照明、電梯、空調(diào)、電機(jī)等耐沖擊電壓水平較高的電氣設(shè)備的防護(hù)效果比較好。但對(duì)于集成度高、結(jié)構(gòu)緊湊的現(xiàn)代電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，實(shí)際防護(hù)效果就不那么令人滿意了。
理由如下：
以單相220V交流電源的感應(yīng)雷擊防護(hù)為例，常用方法在零、地線之間并上合適的壓敏型元件，以吸收限制感應(yīng)雷擊產(chǎn)生的尖峰電壓。電源線路防雷效果的好壞完全取決于壓敏器件參數(shù)的選擇和壓敏器件工作的可靠性。
壓敏限幅值的選擇是在市電的峰值310V的基礎(chǔ)上加上20%的電網(wǎng)波動(dòng)影響、10%的器件分散性誤差和15%的因長(zhǎng)期工作造成發(fā)熱、受潮、元件老化等可靠性因素補(bǔ)償，一般取值為470V～510V。感應(yīng)雷擊等各種尖峰干擾電壓都被限制在470V。對(duì)于470V以下的電壓，壓敏器件不動(dòng)作。
普通低壓電器設(shè)備(機(jī)床、電梯、照明、空調(diào)等)的工頻耐壓值一般為交流1500V，而瞬間耐壓峰值可達(dá)2500V以上，所以470V的電壓是十分安全的。但大規(guī)模集成電路組成的現(xiàn)代電子設(shè)備的工作電壓一般為±5V～±15V之間，最高耐壓值一般不超過(guò)50V，所以疊加在市電上的小于470V的高頻尖峰電壓就會(huì)直接送入負(fù)載，通過(guò)空間耦合電容，變壓器層間、極間電容不成比例地傳到開(kāi)關(guān)電源或集成電路芯片上，能造成故障。
盡管高頻開(kāi)關(guān)電源和電子設(shè)備都有相應(yīng)的防尖峰干擾措施，但受成本和體積限制，再加上感應(yīng)雷擊等尖峰干擾的強(qiáng)度、頻譜變化很大，所以防護(hù)效果不理想。這還是在壓敏限幅元件比較理想的情況下得出的效果，實(shí)際上由于壓敏元件殘壓和引線電感的影響，在較強(qiáng)感應(yīng)雷擊下，可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)際限幅電壓峰值升到800V～1000V以上，而使后級(jí)電子設(shè)備遭受威脅。
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