浪涌電壓

3.1三級保護

自動控制系統(tǒng)所需的浪涌保護應在系統(tǒng)設計中進行綜合考慮，針對自動控制裝置的特性，應用于該系統(tǒng)的浪涌保護器基本上可以分為三級，對于自動控制系統(tǒng)的供電設備來說，需要雷擊電流放電器、過壓放電器以及終端設備保護器。數(shù)據(jù)通信和測控技術的接口電路，比各終端的供電系統(tǒng)電路顯然要靈敏得多，所以必須對數(shù)據(jù)接口電路進行細保護。

自動化裝置的供電設備的第一級保護采用的是雷擊電流放電器，它們不是安裝在建筑物的進口處，就是在總配電箱里。為保證后續(xù)設備不承受太高的殘壓，必須根據(jù)被保護范圍的性質，在下級配電設施中安裝過電壓放電器，作為二級保護措施。第三級保護是為了保護儀器設備，采取的方法是，把過電壓放電器直接安裝在儀器的前端。自動控制系統(tǒng)三級保護布置如圖3所示。在不同等級的放電器之間，必須遵守導線的最小長度規(guī)定。供電系統(tǒng)中雷擊電流放電器與過壓放電器之間的距離不得小于10m，過壓放電器同儀器設備保護裝置之間的導線距離則不應小于5m。

3.2三級保護器件

（1）充有惰性氣體的過電壓放電器是自動控制系統(tǒng)中應用較廣泛的一級浪涌保護器件。充有惰性氣體過電壓放電器，一般構造的這類放電器可以排放20kA（8/20μs）或者2.5kA（10/350μs）以內的瞬變電流。氣體放電器的響應時間處于ns范圍，被廣泛地應用于遠程通信范疇。該器件的一個缺點是它的觸發(fā)特性與時間相關，其上升時間的瞬變量同觸發(fā)特性曲線在幾乎與時間軸平行的范圍里相交。因此保護電平將同氣體放電器額定電壓相近。而特別快的瞬變量將同觸發(fā)曲線在十倍于氣體放電器額定電壓的工作點相交，也就是說，如果某個氣體放電器的最小額定電壓90V，那么線路中的殘壓可高達900V。它的另一個缺點是可能會產(chǎn)生后續(xù)電流。在氣體放電器被觸發(fā)的情況下，尤其是在阻抗低、電壓超過24V的電路中會出現(xiàn)下列情況：即原來希望維持幾個ms的短路狀態(tài)，會因為該氣體放電器繼續(xù)保持下去，由此引起的后果可能是該放電器在幾分之一秒的時間內爆碎。所以在應用氣體放電器的過電壓保護電路中應該串聯(lián)一個熔斷器，使得這種電路中的電流很快地被中斷。

圖3放電器分布圖

（2）壓敏電阻被廣泛作為系統(tǒng)中的二級保護器件，因壓敏電阻在ns時間范圍內具有更快的響應時間，不會產(chǎn)生后續(xù)電流的問題。在測控設備的保護電路中，壓敏電阻可用于放電電流為2.5kA～5kA（8/20μs）的中級保護裝置。壓敏電阻的缺點是老化和較高的電容問題，老化是指壓敏電阻中二極管的P?N部分，在通常過載情況下，P?N結會造成短路，其漏電流將因此而增大，其值的大小取決于承載的頻繁程度。其應用于靈敏的測量電路中將造成測量失真，并且器件易發(fā)熱。壓敏電阻大電容問題使它在許多場合不能應用于高頻信息傳輸線路，這些電容將同導線的電感一起形成低通環(huán)節(jié)，從而對信號產(chǎn)生嚴重的阻尼作用。不過，在30kHz以下的頻率范圍內，這一阻尼作用是可以忽略的。

（3）抑制二極管一般用于高靈敏的電子電路，其響應時間可達ps級，而器件的限壓值可達額定電壓的1.8倍。其主要缺點是電流負荷能力很弱、電容相對較高，器件自身的電容隨著器件額定電壓變化，即器件額定電壓越低，電容則越大，這個電容也會同相連的導線中的電感構成低通環(huán)節(jié)，而對數(shù)據(jù)傳輸產(chǎn)生阻尼作用，阻尼程度與電路中的信號頻率相關。