浪涌保护器的浪涌冲击电流和能量额定值的意义

能量额定值

能量额定值是一个容易引起误解的、同时也是经常被误导的产品参数。固态浪涌抑制组件(比如压敏电阻和雪崩二极管),即使是在“导通”状态,电流流过也将呈现一定电阻。在出现大的电流或持续长时间的浪涌时,这一电阻将可能使组件内部过热,从而危害或损坏器件。一般来说,浪涌抑制组件由制造厂指定了一次性(one-time)能量额定值,在正常使用时,不得超过这一额定值。

为了试图告知用户有关浪涌保护器的使用年限这一概念时,制造商经常标出整个浪涌抑制组件系统的能量额定值。在这一方面,通常的做法,仅仅是将保护器中使用的所有组件的能量额定值相加,而不管所有器件是否有效。这种在理论中导出的额定值,远大于产品的实际承受能力。例如,实际应用中许多型号浪涌保护器,采用并联方式的压敏电阻(
MOV)模块。即使在这种应用中的MOV模块有良好的匹配,由于它们的非线性特性,它们并不能平均地分配电流。如果使用不匹配的组件,则产品的实际能量处理能力可能小于其理论额定值的十分之一。

美国
EFI公司则选择基于实测值确定能量处理能力,而不是基于令人怀疑的理论计算方法。EFI提供的数值是以国际标准8×20μS雷电流测试波型的测量值为基础的。EFI装置中的浪涌抑制组件之实际通流容量,是在经UL认证的高压实验室中,使用高达80kA冲击电流的先进设备测得。根据对这些电流和电压实测值分析,计算机模拟获得的冲击容量为实测值的两倍。使用计算机模拟结果去评估浪涌保护器中各种组件的浪涌能量分配。然后,从保护器承受的最大冲击电流值计算得出能量额定值。


浪涌冲击电流值

过大的浪涌冲击电流可能使浪涌保护器中的保护元件承受过大的冲击,尤其是当冲击电流接近或超过最大电流值时。EFI通过施加标准8×20μS测试波形的大电流浪涌来计算、评估最大电流值。所有抑制组件,均要求经受得住标称的最大冲击电流值水平最少二次冲击,而不会损坏或性能劣化。

大量的、低于最大冲击电流值的浪涌冲击,会引起一些保护器性能劣化。对于所有的
EFI电源浪涌保护器产品都经过严格的浪涌疲劳测试,保证产品长期稳定、可靠地运行。
值得一提的是,在用于供电系统入口处电源浪涌保护时,新的ANSI C62.41 1991标准(C3)浪涌测试规范中,要求采用的峰值冲击电流为10kA, 8×20μS以上 。全部的EFI电源保护器产品所具有的浪涌冲击电流容量和能量处理能力,大大超过了这些要求。


改善的性能

网络型浪涌保护器是逐步减少瞬态浪涌电流幅值的。在电源浪涌保护器中多采用MOVS保护模块作为吸收元件,残压和浪涌电流的对应关系表明,冲击电流越小,残压越低。反之残压越大。因此,在不同冲击电流情况下,同样的电源浪涌保护器会有不同的残压结果。如果进入要保护的设备的残压值要求越低,则流过电源浪涌保护器的冲击电流应该越小。单级的电源浪涌保护器,必须在较大冲击电流时做得更好些(因为它必须由吸收全部的瞬态能量),所以要达到较好的残压水平,保护设备肯定会很昂贵或者目前的科技还做不到。如果采用分级吸收方式,到用电负载处的浪涌能量已经小了很多,要达到较低的残压值是比较容易做到的。


变压器在浪涌保护网络中的作用

我们可以在电力变压器的一次侧和二次侧均安装浪涌保护器来组成的入口电源网络。电力变压器中绕组的电感与浪涌保护器配合发挥保护作用。将来自外部的浪涌能量(如雷电感应、线路故障等原因造成)进行有效的吸收抑制。此外,现有的变压器作为一个感性抑制元件是免费的。在变压器一次侧使用的浪涌抑制器,可以作为雷电浪涌分流器。按照电力系统变配电运行规范在电力变压器一次侧(高压进线)已经安装了高压阀式防雷器,用于对变压器自身和低压配电系统进行了必要的防雷保护。对于配电系统的保护,重点应该在对感应雷击和来自变压器引入浪涌能量以及内部设备启停产生的浪涌进行吸收抑制。所以必须重视低压配电系统的多级浪涌保护网络。

   

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