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陶瓷气体放电管工作原理及选型应用

更新时间:2020-05-19

陶瓷气体放电管是防雷保护设备中应用最广泛的一种开关器件,不论是交直流电源的防雷还是各种信号电路的防雷,都可以用它来将雷电流泄放入大地。其主要特点是:放电电流大、极间电容小(≤3pF)、绝缘电阻高(≥109Ω)、击穿电压分散性较大(±20%)、反应速度较慢(最快为0.1~0.2μs)。陶瓷气体放电管,按电极数分,有二极放电管和三极放电管(相当于两个二极放电管串联)两种;其外形分为圆柱形,有带引线和不带引线两种结构形式。

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陶瓷气体放电管工作原理

陶瓷气体放电管是由封装在充满惰性气体的陶瓷管中相隔一定距离的两个电极组成。其电气性能基本上取决于气体种类、气体压力以及电极距离,中间所充的气体主要是氖或氩,并保持一定压力,电极表面涂以发射剂以减少电子发射能。这些措施使得动作电压可以调整(一般是70伏到几千伏),而且可以保持在一个确定的误差范围内。当其两端电压低于放电电压时,气体放电管是一个绝缘体(电阻 Rohm>100MΩ)。当其两端电压升高到大于放电电压时,产生弧光放电,气体电离放电后由高阻抗转为低阻抗,使其两端电压迅速降低,大约降几十伏。气体放电管受到瞬态高能量冲击时,它能以10-6秒量级的速度,将其两极间的高阻抗变为低阻抗,通过高达数十千安的浪涌电流。

陶瓷气体放电管产品特点

1)击穿(导通)前相当于开路,电阻很大,没有漏电流或漏电流很小;
2)击穿(导通)后相当于短路,可通过很大的电流,压降很小;
3)脉冲通流容量(峰值电流)很大;2.5kA~100kA;
4)具有双向对称特性;
5)电容值很小,小于3pF;
6)气体电离需要一定的时间,所以响应速度较慢,反应时间一般为0.2~0.3μs(200~300ns),最只有0.1μs(100ns)左右,在它未导通前,会有一个幅度较大的尖脉冲漏过去,而起不到保护作用;
7)击穿电压一致性较差,分散性较大,一般为±20%;
8)击穿电压只有几个特定值;

陶瓷气体放电管选型

1)陶瓷气体放电管的加入前提条件是陶瓷气体放电管的直流击穿电压的下限值必须高于电路中的最大正常工作电压,才能不能影响电路正常工作。

2)陶瓷气体放电管的过保持电压尽可能高,保证电路中工作电压不会引起持续导通现象。当电路中的过电压消失后,要确保陶瓷气体放电管及时熄灭,否则会影响电路的正常运行。

3)确保陶瓷气体放电管的冲击击穿电压值必须低于电路中所能承受的最高瞬时电压值。

4)根据线路中可能窜入的冲击电流强度,确定所选用放电管必须达到的耐冲击电流能力。

5)必要时,陶瓷气体放电管配上适当的短路装置,FS装置,也叫失效保护装置。

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