浪涌抑制器的分类详解

以下是浪涌抑制器的主要类型及其特点与适用场景的详细介绍：

1. 放电间隙（保护间隙）

• 组成结构：两根金属棒，相隔一定间隙，一根与电源相线或零线连接，另一根与接地线连接。
• 工作原理：当瞬时过电压发生时，间隙击穿导通，将过电压引入大地，保护设备。
• 优点：结构简单，间隙距离可调。
• 缺点：灭弧性能差，需改进型如角型间隙以提升灭弧效果。

2. 气体放电管

• 组成结构：封装于玻璃管或陶瓷管内的一对冷阴板，管内充有惰性气体（如氩气）。
• 工作原理：瞬时过电压引起气体击穿放电，导通雷电流。
• 技术参数：
  • 直流放电电压 ${\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">U</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">d</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">c</span>}}$U_{dc}
  • 冲击放电电压 ${\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">U</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">p</span>}}$U_p （约为 $\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">2</span>}<span\; style="font-size:16px;">\sim </span>\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">3</span>}<span\; style="font-size:16px;">\times </span>{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">U</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">d</span>}\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">c</span>}}$2 \sim 3 \times U_{dc}）
  • 绝缘电阻 $\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">R</span>}<span\; style="font-size:16px;">></span>\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">1</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">0</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">9</span>}}\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">\Omega </span>}$R > 10^9 \Omega
  • 极间电容 $\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">1</span>}<span\; style="font-size:16px;">-</span>\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">5</span>}\text{<span style="font-size:16px;">\hspace{0.17em}</span>}\text{<span style="font-size:16px;">pF</span>}$1-5 \, \text{pF}
• 适用范围：直流和交流条件下均可应用。
• 优点：绝缘性能高，响应速度快。

3. 压敏电阻

• 组成材料：以氧化锌（ZnO）为主要成分。
• 工作原理：在一定电压下呈现极低阻抗，迅速吸收浪涌能量。
• 特点：
  • 非线性强，通流容量大，响应时间快（约 $\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">1</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">0</span>}}^{<span\; style="font-size:16px;">-</span>\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">8</span>}}\text{<span style="font-size:16px;">\hspace{0.17em}</span>}\text{<span style="font-size:16px;">s</span>}$10^{-8} \, \text{s}）。
  • 常态泄漏电流小，无续流。
• 技术参数：
  • 压敏电压 ${\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">U</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">N</span>}}$U_N
  • 最大通流容量 ${\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">I</span>}}_{\text{<span style="font-size:16px;">max</span>}}$I_{\text{max}}
  • 响应时间
• 缺点：对频繁的浪涌保护耐久性有限。

4. 抑制二极管

• 工作原理：在反向击穿区工作，利用箝位限压特性保护电路。
• 特点：
  • 响应速度极快（$\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">1</span>}{\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">0</span>}}^{<span\; style="font-size:16px;">-</span>\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">11</span>}}\text{<span style="font-size:16px;">\hspace{0.17em}</span>}\text{<span style="font-size:16px;">s</span>}$10^{-11} \, \text{s}）。
  • 箝位电压低，适用于多级保护的末级元件。
• 技术参数：
  • 最大箝位电压
  • 脉冲功率
  • 反向变位电压
  • 最大泄漏电流
• 优点：高精度浪涌保护元件。

5. 扼流线圈

• 组成结构：铁氧体磁芯和对称绕制线圈。
• 工作原理：对共模信号呈高阻抗，抑制雷电干扰；对差模信号呈低阻抗，保证正常信号传输。
• 制作要求：
  • 线圈匝间绝缘良好。
  • 磁芯需避免饱和。
  • 尽量绕制单层以减小寄生电容。
• 优点：对共模干扰信号有效，结构简单可靠。

6. 1/4波长短路器

• 工作原理：利用驻波理论设计，与天馈线并联，通过长度为工作信号频率 1/4 波长的短路棒进行保护。
• 特点：
  • 对工作信号频率阻抗高（相当于开路），对雷电波阻抗低（相当于短路）。
  • 可耐高达 $\mathrm{<span\; style="font-size:16px;">30</span>}\text{<span style="font-size:16px;">\hspace{0.17em}</span>}\text{<span style="font-size:16px;">kA</span>}$30 \, \text{kA} 的冲击电流。
• 缺点：
  • 工作频带较窄（2%-20%）。
  • 不支持直流偏置应用。

每种浪涌抑制器都有其特定的适用场景和技术限制，应根据实际需求选择合适类型。例如，压敏电阻和抑制二极管适用于快速浪涌吸收，气体放电管更适合高电压场合，扼流线圈则偏向于共模干扰的抑制。