避雷器件主要有陶瓷气体放电管、氧化锌压敏电阻、半导体闸流管(TVS)、浪涌抑制电感线圈、X类浪涌抑制电容等,各种器件要组合使用。
气体放电管的种类很多,放电电流一般都很大,可达数十kA,放电电压比较高,放电管从点火到放电需要一定的时间,并且存在残存电压,性能不太稳定;氧化鋅压敏电阻伏安特性比较好,但受功率的限制,电流相对比放电管小,多次被雷电过流击穿后,击穿电压值会下降,甚至会失效;
半导体TVS管伏安特性最好,但功率一般都很小,成本比较高;浪涌抑制线圈是最基本的防雷器件,为防流过电网交流电饱和,必须选用三窗口铁芯;X电容也是必须的,要选用容许纹波电流较大的电容。
气体放电管气体放电管指作过电压保护用的避雷管或天线开关管一类,管内有二个或多个电极,充有一定量的惰性气体。气体放电管是一种间隙式的防雷保护元件,它用在通信系统的防雷保护。
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。
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。
主要参数:
(1)直流击穿电压。此值由施加一个低上升速率(dv/dt=100V/s)的电压值来决定。
(2)冲击(或浪涌)击穿电压。它代表放电管的动态特性,常用上升速率为dv/dt=1kV/us的电压值来决定。
(3)标称冲击放电电流。8/20us波形(前沿8us,半峰持续时间20us)的额定放电电流,通常放电10次。
(4)标准放电电流。通过50Hz交流电流的额定有效值,规定每次放电的时间为1s,放电10次。
(5)最大单次冲击放电电流。对8/20us电流波的单次最大放电电流。
(6)耐工频电流值。对8/20us电流波的单次最大放电电流。对50Hz交流电,能经受连续9个周波的最大电流的有效值。
(7)绝缘电阻。对8/20us电流波的单次最大放电电流。对50Hz交流电,能经受连续9个周波的最大电流的有效值。
(8)电容。放电管电极间的电容,一般在2~10pF之间,是所有瞬变干扰吸收器件中最小的。
金属氧化物压敏电阻
压敏电阻一般都是以氧化锌为主要成分,另加少量的其它金属氧化物(颗粒),如:鈷、猛、铋等压制而成。由于两种不同性质的物体组合在一起,相当于一个PN结(二极管),因此,压敏电阻相当于众多的PN结串、并联组成。