- 浪涌保护器
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- 防雷器
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公司在无源隔离器和安全栅的设计中采用电流互感功率补偿式磁隔离，设计的无源隔离器和安全栅在输入、输出线性指标上达到了有源隔离器和安全栅的水平。这样的线性指标在国内、外都是领先的。
四、小型化、接线少。以适应高密度的安装要求
隔离器和安全栅作为二次仪表，安装在控制室内，控制室的环境要求产品尽可能的小以实现高密度的安装，同时接线的数量应该尽可能的少，从而减少安装和维护的难度。产品的小型化是隔离器和安全栅的发展趋势。公司目前的MS系列产品的厚度只有6.2mm。低功耗的设计实现体现在产品的外观上就是产品的小型化，只有低功耗产品才能实现密集安装。伴随着技术的进步，我们将设计出功耗更低、性能更好、体积更小的产品。
目前国内的主流产品厚度一般都在20mm～30mm之间，国外新产品的厚度为6.2mm。北京国电中自电气有限公司的GD-CB系列达到了国外新产品的水平。
在整个自控领域，安全栅技术应用于隔离、传输、处理、转换和调节号。为了适应多种多样的现场需求，安全栅元器件须具有普遍适用的特质。同时，应尽可能的为客户节约成本，简化设计和维护，不断推陈出新，为客户提供更多种类的安全栅。
图1 紧凑型设计的IM系列安全栅可节约机柜空间
安全栅是公司研发的新生代，如图1所示。IM系列具有多功能一体化的特性，范围从隔离开关放大器到继电器耦合器。该系列产品采用统一的导轨安装，深为110mm，宽为18mm或27mm,配有可插拔接线端子并可采用通用电源供电，大大方便了用户。
采用图尔克IM系列安全栅，过程控制安装设计明显简化。此时，系统功能是项目设计者考虑的首选因素。IM系列安全栅的特性：
● 电源为通用供电单元
● 可插拔接线端子
● 三种不同变送形式
● 用于Namur输入回路的ASIC电路
● 用于设定设备参数开放式的PACtware
● 在整篇文章中，我们将着重介绍供电电源和可插拔端子部分。
智能号配电器输入单通道或双通道二线制电流号，变送输出隔离的单路或双路电流 或电压号，号输入、号输出、电源三者之间互相隔离，可有效解决现场存在的各类号干扰，并根据现场要求，进行号处理转换和分配，在现场与各类显示控制仪表及DCS、PLC等系统配套使用，在环保、电力、冶金、装备制造、石化等行业的重大工程中有着广泛应用。
中文名 智能号隔离器 1 配电器输入单通道 2 变送输出隔离的单路或双路电流 3 环保、电力、冶金
隔离器是一种采用线性光耦隔离原理，将输入号进行转换输出。输入，输出和工作电源三者相互隔离，特别适合与需要电隔离的设备仪表配用。隔离器又名号隔离器，是工业控制系统中重要组成部分。
号隔离器 安装方式 导轨安装 测量精度 0.2% 工作温度 0~50摄氏度 原 理 线性光耦隔离
作用原理
系统产生干扰的原因
在工业生产过程中实现和控制需要用到各种自动化仪表、控制系统和执行机构，它们之间的号传输既有弱到毫伏级、安级的小号，又有几十伏，甚至数千伏、数百安培的大号；既有低频直流号，也有高频脉冲号等等，构成系统后往往发现在仪表和设备之间号传输互相干扰，造成系统不稳定甚至误操作。出现这种情况除了每个仪表、设备本身的性能原因如抗电磁干扰影响外，还有一个十分重要的因素就是由于仪表和设备之间的号参考点之间存在电势差，因而形成“接地环路”造成号传输过程中失真。因此，要保证系统稳定和可靠的运行，“接地环路”问题是在系统号处理过程中必须解决的问题。
解决“接地环路”的方法
根据理论和实践分析，有三种解决方案：
第一种方案：所有现场设备不接地，使所有过程环路只有一个接地点，不能形成回路，这种方法看似简单，但在实际应用中往往很难实现，因为某些设备要求必须接地才能保证测量精度或确保人身安全，某些设备可能因为长期遭到腐蚀和磨损后或气候影响而形成新的接地点。
第二种方案：使两接地点的电势相同，但由于接地点的电阻受地质条件及气候变化等众多因素的影响，这种方案其实在实际中无法完全做到。
第三种方案：在各个过程环路中使用号隔离方法，断开过程环路，同时又不影响过程号的正常传输，从而彻底解决接地环路问题。
抗干扰
1、供电系统的抗干扰设计 对传感器、仪器仪表正常工作危害严重的是电网尖峰脉冲干扰，产生尖峰干扰的用电设备有：电焊机、大电机、可控机、继电接触器、带镇流器的充气照明灯等。尖峰干扰可用硬件、软件结合的办法来抑制。
干扰控制器
（1）用硬件线路抑制尖峰干扰的影响。常用办法主要有三种：
（2）①在仪器交流电源输入端串入按频谱均衡的原理设计的干扰控制器，将尖峰电压集中的能量分配到不同的频段上，从而减弱其破坏性；
（3）②在仪器交流电源输入端加超级隔离变压器，利用铁磁共振原理抑制尖峰脉冲；
（4）③在仪器交流电源的输入端并联压敏电阻，利用尖峰脉冲到来时电阻值减小以降低仪器从电源分得的电压，从而削弱干扰的影响。
（2）利用软件方法抑制尖峰干扰。对于周期性干扰，可以采用编程进行时间滤波，也就是用程序控制可控硅导通瞬间不采样，从而有效地消除干扰。
（3）采用硬、软件结合的看门狗（watchdog）技术抑制尖峰脉冲的影响。软件：在定时器定时到之前，CPU访问一次定时器，让定时器重新开始计时，正常程序运行，该定时器不会产生溢出脉冲，watchdog也就不会起作用。一旦尖峰干扰出现了“飞程序”，则CPU就不会在定时到之前访问定时器，因而定时号就会出现，从而引起系统复位中断，保证智能仪器回到正常程序上来。
低功耗是电子产品设计永无止境的追求，伴随技术的发展，目前隔离器和安全栅的功耗与过去相比，已经减小许多，性能和技术指标也得到提高。
产品的功耗是各个功能单元功耗的总和，只有降低各个功能单元的功耗才能使得总得功耗降低，增加产品的热稳定性和寿命。隔离器和安全栅由输入、输出、隔离、电源、安全等单元构成，其中安全单元是无源的限压限流网络，技术上进行低功耗改进的可能性非常小。主要在输入、输出、电源、隔离四个单元进行技术改进。
1、 输出单元模块的自适应负载技术
输出模块可以根据负载的大小动态调整输出模块的输出功率，从而减少自身的发热。传统的负载设计是根据额定负载的大小设计输出功率，当输出负载非常小时，多余的负载功率就耗散在仪表内部，从而时仪表自身发热。假设一台隔离器的输出负载设计为750欧姆，那么输出驱动功率一般设计为0.5W。如果在实际应用中此隔离器的负载使用在50欧姆的环境下，那么就有 0.5W – 0.02W = 0.48W的功率转换为仪表自身的发热。如果时多路输出将产生更多的热量，而降低输出模块的额定功率在实际应用中又难以应付市场的复杂状况。
自适应负载技术很好的解决了这个矛盾，此技术的原理图示如下：
下表是对比的测试数据:
测试条件：电源24DC；负载变化 50欧姆～750欧姆
输出模块类型 标准输出模块自适应负载输出模块
模块的耗散功率（50Ω） 320mW 10mW
模块的耗散功率（250Ω） 220mW 10mW
模块的耗散功率（500Ω） 120mW 10mW
模块的耗散功率（750Ω） 20mW 10mW
从上表可以看到：自适应负载技术使得模块的耗散功率是恒定在一个很低的水平，不会受到负载变化的影响。
负荷检测可以根据负载的大小调整输出功率，极大的减少了输出模块的发热，用户在定货时无须说明负载大小，极大的方便了用户的使用和缓解了库存压力。
2、 隔离单元模块的低功耗改进
隔离单元是决定产品技术指标的重要单元。
目前隔离技术主要有磁隔离与光隔离两大类。隔离电路形式有直接调制耦合，反馈调制耦合等多种形式，具体采用什么形式要根据产品的技术指标而定。 总的来讲可以大致分为开关量号采用光隔离，模拟量号采用磁隔离的方式。从技术复杂程度来看，磁隔离比光隔离处理技术复杂，采用磁隔离技术， 设计者可以根据技术指标采用合适的设计方案，隔离的线性、精度可以根据产品要求灵活控制。而光隔离的线性、精度只能依赖器件厂家提供的技术指标， 设计人员可以调整的方式很少，也不可能超过厂家提供的技术指标。由于功耗大，光电隔离也不能实现无源隔离。北京国电中自电气有限公司采用电流互感模式、电流互感反馈模式、 电压互感模式、电压互感反馈模式、电流互感功率补偿模式等多种磁隔离方式。根据产品的特点选择不同的磁隔离模式。
上述隔离模式中，电流互感功率补偿模式是功耗低的模式，目前在新一代的无源隔离安全栅中使用，在保证技术指标的同时，降低了隔离单元的功耗。
3、电源模块
电源的技术指标是基础，决定产品的性能。目前流行的电源拓扑形式虽然非常多，也很成熟。但我们在隔离器和安全栅的电源设计中进行了技术创新，目前采用的参数式开关稳压电源设计获得了国家的发明专利。根据隔离器和安全栅的特点，参数式开关稳压稳压电源提升了效率，降低了电源的复杂程度。从工艺和成本上得到改进，减少了产品的故障率。
三、无源隔离器和安全栅
传统的隔离器和安全栅均为有源，需要外接24V直流电源。而无源隔离器和安全栅不需要外接24V直流电源，接线数量减少了三分之一，降低了安装和维护难度。因此，无源隔离器和安全栅的应用越来越广泛，特别是在DCS和PLC系统的接口应用中，普遍采用无源隔离器和安全栅的设计模式
无源隔离器和安全栅的示意图：
无源隔离器和安全栅是指无须外接24V直流电源，其工作所需要的能量来源于表示号的4 ~ 20mA电流。因此，无源隔离器和安全栅的功耗必须非常小，是一种功耗的设计应用。更低的功耗和更高的输入、输出线性是衡量无源隔离器和安全栅的关键指标。
专业术语/浪涌保护器浪涌保护器浪涌保护器图册1、接闪器Air-terminationsystem用于直接接受或承受雷击的金属物体和金属结构，如：避雷针、避雷带（线）、避雷网等。分析/浪涌保护器雷电灾害是严重的自然灾害之一，全世界每年因雷电灾害造成的人员伤亡、财产损失不计其数。
工作原理/浪涌保护器浪涌保护器浪涌保护器图册浪涌保护器（SurgeprotectionDevice）是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置，过去常称为"避雷器"或"过电压保护器"英文简写为SPD.浪涌保护器的作用是把窜入电力线、号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内，或将强大的雷。
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基本电路/浪涌保护器浪涌保护器的电路根据不同需要，有不同的形式，其基本元器件就是上面介绍的几种，一个技术精通的防雷产品研究工作者，可设计出五花八门的电路，好似一盒积木可搭出不同的结构图案。研制出既有效又性能价格比好的产品，是防雷工作者的重任。
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