- 浪涌保护器
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- 防雷器
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电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同，但它至少应包含一个非线性电压限制元件。用于电涌保护器的基本元器件有：放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。
一、SPD的分类：
1．电涌保护器按工作原理分：
（1）开关型：其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗，但一旦响应雷电瞬时过电压时，其阻抗就突变为低值，允许雷电流通过。用作此类装置时器件有：放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。
（2）限压型：其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰，但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小，其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有：氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。
（3）分流型或扼流型
分流型：与被保护的设备并联，对雷电脉冲呈现为低阻抗，而对正常工作频率呈现为高阻抗。
扼流型：与被保护的设备串联，对雷电脉冲呈现为高阻抗，而对正常的工作频率呈现为低阻抗。
用作此类装置的器件有：扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。
2．电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同，但它至少应包含一个非线性电压限制元件。用于电涌保护器的基本元器件有：放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。按用途分：
（1）电源保护器：交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。
（2）号保护器：低频号保护器、高频号保护器、天馈保护器等。
电涌的来源有两类：外部电涌和内部电涌。外部电涌主要来源于雷电，另一个来源是电网中开关操作等在电力线路上产生的过电压。内部电涌：经研究发现，低压电源线上88%的电涌产生于建筑物内部设备，如：空调、电梯、电焊机、空气压缩机和其它感应性负荷。根据统计，在美国：由于电涌给各行业造成的停产、时间的损失、设备维修、过早地更换设备等直接损失每年高达260亿美金，在中国，据有关统计，在保修期内出现问题的电气产品中，有63%是由于电涌产生的。
3 讨论
3·1 基于探测器的相对测温灵敏度的考虑
待测温度每变化1 K时,号电平的变化量(本文即P1或P2的变化量)称为系统的温度灵敏度S[8,9]。即
不失一般性,同时也为简单起见,以反射镜不起作用时的情况(P1)为例进行讨论。此时探测器输出的电号的强度V(T)可写成[8,9]
由式(12)作出的Sr~λT曲线如图3所示。由图3可以导出,在λT=2 898μm·K附近,系统正好工作在Sr~λT曲线的峰值区域。这就是说,对PIN硅光电二极管而言,只要待测温度不高于T≈2 898/1·1=2 634 K,探测器的输出号就处于灵敏区域。亦即,只要被测温度有小的变动,就能引起Sr较大的变化。显见,采用PIN硅光电二极管作光接收器件,肯定能满足测温范围的高温段对测温灵敏度的要求。
3·2 基于探测器的温度分辨率的考虑
据式(1),在极窄的波段内,当待测温度改变ΔT时,容易导出系统接收到的辐射能的变化时,才能引起探测器的响应。式中,VS/VN为噪比,在推算系统的温度分辨率时,取VS/VN=1;Δf为后续的选频放大器的带宽。将式(6)、式(13)、式(14)及式(15)代入式(16)中,并考虑极限情况,可以导出
上式中的ΔT即为探头的温度分辨率。
下面进行定量分析。对于实际的测量环境,取大气的衰减系数τ0=0·85,光学系统对光的总透过率τλ=0·50,调制盘的调制系数η=0·80、PIN光电二极管的探测率D*=5·0×1012cm·Hz1/2·W-1、灵敏元面积A=5 mm×5 mm[10],选频放大器的带宽Δf=10Hz,光学系统的焦距f′=15 cm,通光口径D=10 cm。为分析上的方便,同时也不失一般性,取ελ=0·50、Δλ=20 nm代入计算。在不同的待测温度下,由式(17)作出的探测器的温度分辨率随波长的变化曲线,如图4所示。
由图4显见:(1)探测器的温度分辨率随系统工作波长的增加而变高。例如,对于T=773 K而言,λ=0·60μm时,系统的温度分辨力ΔT=1·662 K,显然不符合要求。但当λ=0·80μm时,ΔT=0·004 K,显然符合要求;(2)当待测温度足够高时,例如待测温度T=923 K,λ≥0·70μm的波长都能满足要求。
3·3 基于抑制光路中选择性吸收气体吸收影响的考虑
还要考虑漏电保护器跳闸的情况。选择浪涌保护器时，要选不易老化的，在预期瞬时高压下不易被损坏，及发生故障时不易损坏其它电气设备的浪涌保护器。后选择浪涌保护器时，它的箝制电压要和被保护设备所能承受的电压一致。
如果浪涌保护器不能保持箝制电压，就要在被保护设备附近安装另外的浪涌保护器。如果多个浪涌保护器同时使用时，正确协调这些浪涌保护器间的关系就很重要了。在两个浪涌保护器之间要选择一个规定的电感，而这个电感可以通过两个浪涌保护器之间固定长度的电缆，或是用规定的电感元件来实现。
浪涌保护器（电涌保护器）又称避雷器，简称（SPD）适用于交流50/60HZ，额定电压至380V的供电系统（或通系统）中，对间接雷电和直接雷响或其他瞬时过压的电涌进行保护，适用于家庭住宅、第三产业以及工业领域电涌保护的要求，具有相对相，相对地，相对中线，中线对地及其组合等保护模式。
再次重申，以目前浪涌保护器的发展情况来看，一步实现完全保护的可能性很大。原始的电涌保护器羊角形间隙，出现于19世纪末期，用于架空输电线路，防止雷击损坏设备绝缘而造成停电。20世纪20年代，出现了铝浪涌保护器，氧化膜浪涌保护器和丸式浪涌保护器。
30年代出现了管式浪涌保护器。50年代出现了碳化硅防雷器。70年代又出现了金属氧化物浪涌保护器。现代高压浪涌保护器，不仅用于限制电力系统中因雷电引起的过电压，也用于限制因系统操作产生的过电压。浪涌也叫突波，顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。
本质上讲，浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲，可能引起浪涌的原因有：重型设备、短路、电源切换或大型发动机。而含有浪涌阻绝装置的产品可以有效地吸收突发的巨大能量，以保护连接设备免于受损。浪涌保护器，也叫防雷器，是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置。
⒈放电间隙（又称保护间隙）：它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成，其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L1或零线（N）相连，另一根金属棒与接地线（PE）相连接，当瞬时过电压袭来时，间隙被击穿，把一部分过电压的电荷引入大地，避免了被保护设备上的电压升高。
这种充气放电管有二极型的，也有三极型的，气体放电管的技术参数主要有：直流放电电压Udc；冲击放电电压Up（一般情况下Up≈（2～3）Udc；工频耐受电流In；冲击耐受电流Ip；绝缘电阻R（>109Ω）；极间电容（1-5PF）气体放电管可在直流和交流条件下使用，其所选用的直流放电电压Udc分别如下：在。
⒉气体放电管：它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体（Ar）的玻璃管或陶瓷管内组成的。压敏电阻的技术参数主要有：压敏电压（即开关电压）UN，参考电压Ulma；残压Ures；残压比K（K=Ures/UN）；大通流容量Imax；泄漏电流；响应时间。
压敏电阻的使用条件有：压敏电压：UN≥[（√2×1.2）/0.7]U0（U0为工频电源额定电压）小参考电压：Ulma≥（1.8～2）Uac（直流条件下使用）Ulma≥（2.2～2.5）Uac（在交流条件下使用，Uac为交流工作电压）压敏电阻的大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定，应使压敏。
抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示：I=CUα，上式中α为非线性系数，对于齐纳二极管α=7～9，在雪崩二极管α=5～7.抑制二极管的技术参数击穿电压，它是指在指定反向击穿电流（常为lma）下的击穿电压，这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V～4.7V范围内，而雪崩二极管的额定击穿电压常在5。
⒋抑制二极管：抑制二极管具有箝位限压功能，它是工作在反向击穿区，由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点，特别适合用作多级保护电路中的末几级保护元件。⑵大箝位电压：它是指管子在通过规定波形的大电流时，其两端出现的高电压。
