浪涌保護器的工作原理

浪涌保護器（SPD）旨在通過限制瞬態(tài)電壓和轉移浪涌電流來保護電氣系統(tǒng)和設備免受浪涌事件的影響。

浪涌可能來自外部，最強烈的是雷擊，也可能來自內部的電氣負載切換。這些內部浪涌的來源占所有瞬變的65%，可能包括負載打開和關閉、繼電器和/或斷路器運行、加熱系統(tǒng)、電機和辦公設備。

如果沒有適當的地凱科技浪涌保護器（SPD），瞬態(tài)事件可能會損壞電子設備并導致代價高昂的停機時間。這些設備在電氣保護中的重要性是不可否認的，但這些設備實際上是如何工作的呢？哪些組成部分和因素對其性能至關重要？

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浪涌保護器（SPD）如何工作？

在最基本的意義上，當受保護電路上出現瞬態(tài)電壓時，SPD會限制瞬態(tài)電壓并將電流轉移回其源極或接地。

要工作，SPD必須至少有一個非線性分量，它們在不同條件下在高阻抗和低阻抗狀態(tài)之間轉換。

在正常工作電壓下，SPD處于高阻抗狀態(tài)，不會影響系統(tǒng)。當電路上出現瞬態(tài)電壓時，SPD進入導通（或低阻抗）狀態(tài)，并將浪涌電流轉移回其源極或接地。這會將電壓限制或箝位到更安全的水平。瞬態(tài)轉移后，SPD會自動復位回其高阻抗狀態(tài)。

浪涌保護器（SPD）類別或類型

SPD的兩種主要類型是電壓限制和電壓開關組件。限壓元件的阻抗隨著電壓的升高而變化，導致瞬態(tài)電壓被箝位。一旦超過閾值電壓，電壓開關元件就會“開啟”，并立即降至低阻抗。如今，大多數系統(tǒng)將兩種組件類型結合在一起，以匯總每個單獨零件的優(yōu)勢并限制其缺點。

限壓元件的例子有金屬氧化物壓敏電阻（MOV）和瞬態(tài)電壓抑制（TVS）二極管。電壓開關組件包括氣體放電管 （GDT） 和火花隙。

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如何比較浪涌保護器（SPD）類別

浪涌組件可以根據以下因素比較其性能。

響應時間

給定組件的響應時間僅表示組件在超過浪涌閾值時的反應速度。限壓元件（尤其是TVS二極管）的響應時間比電壓開關元件（即火花隙和GDT）更快。

后續(xù)電流

這種情況僅限于電壓開關設備。當電涌保護器由于組件上的低壓降而在瞬態(tài)事件后未能“關閉”（即返回到高阻抗狀態(tài)）時，就會發(fā)生后續(xù)電流。這允許電流在正常工作期間繼續(xù)流過器件。

這種現象在交流系統(tǒng)中不太重要，因為過零允許組件關閉并返回到高阻抗狀態(tài)。但是，使用電壓開關器件的直流系統(tǒng)需要進一步考慮。

直通電壓

在發(fā)生浪涌時，通過電壓是組件允許到達所連接設備的電壓量。對于允許電壓，二極管對電壓的限制最好并保持最低，但這種優(yōu)勢受到限制，因為二極管在處理較大的浪涌電流方面不那么有效。

上面沒有提到的一個組件是這三個領域中最好或最差的組件之一，因為 MOV 通常被認為在每個類別中都可以使用，作為萬事通運行，但不是單個領域中最好的。

請注意，當今市場上的大多數SPD產品都是混合設計，是多個浪涌組件的組合。這些產品平衡了每個單獨組件的優(yōu)缺點，為設施提供平衡的保護，防止各種類型的浪涌。

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地凱科技浪涌保護器性能特點

了解各個浪涌組件有助于理解，但推動SPD標準的是每個設備的性能方面或功能。

確定要連接的SPD的配電系統(tǒng)后，應通過以下方式比較不同的可用設備：

1. 最大連續(xù)工作電壓 （MCOV）。 MCOV 是設備可以承受并繼續(xù)正常運行的最大電壓。通常，MCOV應至少比標稱電源電壓高25%，但由相關標準驅動。例如，設計用于 120 標稱伏特設備的 nVent ERICO SPD 的 MCOV 為 170，對于 240 標稱伏特系統(tǒng)，SPD 的 MCOV 為 275。

2. 電壓保護等級 （VPR） 或電壓保護等級（向上）。 電壓保護等級和電壓保護等級分別由 UL 和 IEC 定義，與設備的通過電壓相關。UL 1449 包括一項測試，該測試將 6kV/3kA 組合波形施加到設備并測量通過的電壓，確定電壓保護額定值 （VPR）。IEC 61643-11也有類似的測試，并將其稱為電壓保護等級（Up）。

3. 額定放電電流 （In）。定義為可以通過SPD傳導的電流的峰值，波形為8/20μs，其中SPD在施加15次浪涌后仍然起作用。根據 UL 1449，制造商必須從預定義的列表（3ka、5kA、10kA 或 20kA）中選擇標稱放電電流。

4. 指示狀態(tài)。狀態(tài)指示燈（可以是機械指示燈、LED 或遠程報警）提供簡單的通過/不通過指示器。浪涌額定值是許多人認為SPD規(guī)范的關鍵因素。

5.浪涌電流容量或最大浪涌額定值。制造商通常將這些額定值列為器件的使用壽命耐久性或器件可以處理的單個一次性最大浪涌電流的指標。盡管這些額定值出現在許多制造商網站和數據表中，但 UL 或 IEEE 并未定義這些額定值。這允許每個制造商創(chuàng)建自己的測試要求（如果有的話），最終使它們的性能指標不太可靠。

注意：IEC 61643-11中定義了可選的最大放電測試。

審核編輯黃宇