Выбор разрядников для защиты от перенапряжения. Что изображено на картинке обрывник пусковой элемент разрядник дроссель7. Разрядники и ограничители перенапряжений.В отличие от выключателей разрядники и ограничители перенапряжений не являются коммутационной аппаратурой, а предназначены для защиты линии, оборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений. Разрядники предназначены для защиты от перенапряжений при атмосферных явлениях (гроза) и неправильных оперативных переключениях персонала. При грозовых разрядах напряжение достигает 10 млн. Вольт, что может вывести из строя любую электроустановку. От прямых ударов молнии защищают стержневые и тросовые молниеотводы. Разрядник представляет собой элемент, изменяющий свое сопротивление в зависимости от уровня напряжения. При нормальном рабочем напряжении его сопротивление - большое и разрядник является изолятором. При увеличении напряжения выше допустимого в разряднике происходит пробой и он становится проводником, по которому электрический разряд от проводов воздушной линии уходит в землю, т.к. разрядник одним концом присоединен к проводу а другим к заземлителю. При уменьшении напряжения до нормального, разрядник опять становится изолятором. В разрядниках применяются в качестве рабочего элемента воздушные промежутки и специальные диски из материалов, изменяющих свое сопротивление в зависимости от напряжения:(вилит, гирит, тервит, карбид кремния с миканитовыми, фарфоровыми или слюдяными прокладками). Величина воздушных промежутков зависит от напряжения: 6 кВ — 10 мм ; 10 кВ — 15 мм ; 35 кВ — 100 мм . Разрядники бывают вентильные (РВ) и трубчатые (РТ). Вентильные применяют на станциях (С) и подстанциях (П), трубчатые – на линиях. На ВЛ разрядники устанавливают в конце и в начале линий и через 150 м от начала и от конца ВЛ. Типы разрядников: РВО-6 - разрядник вентильный облегченный, на 6 кВ РВП-10 - подстанционный на 16 кВ, масса 2,5 кг РВС-220 – станционный, на 220 кВ (масса 400 кг) РВМ-35-вентильный с магнитным дутьем на 35 кВ; масса 220 кг, до 110 кВ РВРД-10 – вентильный с растягиванием дуги, до 10 кВ РТВ-6 – трубчатый винипластовый, на 6 кВ РТФ-110 – трубчатый фибробакелитовый на 110 кВ асса 11 кг ОПНК-6(10) – ограничитель перенапряжения карьерный на 6 (10) кВ Содержит варисторы, т.е. нелинейные сопротивления (вилит, карборунд, графит). Рисунок 26 – Разрядник РВО - 10 6.1 Ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН). Ограничители перенапряжения являются аппаратами для глубокого (до 1,6 – 1,85 Uф) ограничения коммутационных перенапряжения с несколько лучшими грозозащитными характеристиками, чем у традиционных разрядников. Ограничители представляют собой высоконелинейное сопротивление на основе оксида цинка. Ограничители ОПН и ОПНИ отличаются схемой соединения. Ограничители с искровыми промежутками (ОПНИ) ограничивают также междуфазные перенапряжения (ОПНИ – 500 – до 1260 кВ при токе 1200 кВ). длина пути утечки изоляции ограничителей – не менее 1,8 см / кВ. Пробивные напряжения искрового элемента ограничителя ОПНИ – 500 составляет не менее 800 – 1200 мкс /100 кВ. Ограничители типа ОПНО (облегчённые) устанавливаются только в тех точках распределительного устройства, которые при любых коммутациях не могут оказаться на разомкнутом конце односторонней питаемой линии.
Рисунок 27 - Электрические схемы ограничителей перенапряжения ОПН и
studfiles.net Выбор разрядников для защиты от перенапряжения
Устройство разрядника и принцип действияВ любом разряднике есть электроды, расстояние между которыми называется искровым промежутком и устройство гашения дуги. Один электрод подключается к защищаемому оборудованию, а другой заземляется. При увеличении напряжения выше величины, определяемой размером промежутка между электродами, он пробивается, и импульс перенапряжения отводится через заземление. Основным параметром ограничителей является гарантированная электрическая прочность при номинальном напряжении. Сие означает, что устройство, ни при каких условиях не сработает в штатной ситуации. В момент прохождения импульса включается устройство гашения электрической дуги. Оно должно быстро (в течение полупериода) устранить короткое замыкание, образованное дугой, чтобы не успели сработать устройства защиты от перегрузки. Виды разрядников
Воздушные (трубчатые) разрядники изготовляются в виде трубок из полимера, который при нагреве может выделять большое количество газа. На концах трубки закреплены электроды, расстояние между которыми определяет величину напряжения срабатывания. Во время пробоя материал трубки начинает выделять газ, который выходя через отверстие в корпусе, создаёт дутьё, гасящее электрическую дугу. Напряжение срабатывания превышает 1 кВ. Газовые разновидности конструктивно аналогичны предыдущим моделям. Пробой осуществляется в герметичной трубке из керамики, содержащей инертный газ. Ионизация газа обеспечивает более быстрое срабатывание, а его давление надёжное гашение дуги. Порог срабатывания может быть от 60 вольт до 5 кВ. Для индикации превышения напряжения часто используется неоновая лампочка. Вентильные устройства состоят из нескольких искровых промежутков, соединяемых последовательно, и сопротивления, составленного из вилитовых дисков (рабочий резистор). Между собой они соединяются последовательно. Поскольку характеристики вилита зависят от влажности, его помещают в герметичную оболочку. Во время пробоя задачей резистора является понижение тока короткого замыкания до величины, успешно гасимой искровыми промежутками. Так как величина сопротивления вилита нелинейная ― она тем меньше, чем больше ток, то это даёт возможность пропускать значительный ток при малом падении напряжения. К преимуществам данных приборов нужно отнести срабатывание без шумовых и световых эффектов. Эти разрядники википедия характеризует устаревшими и уже не производящимися. Магнитовентильные модификации собираются из ряда блоков, снабжённых магнитными искровыми промежутками, и равным им количеством дисков из вилита. Единичный блок состоит из ряда последовательно соединённых искровых промежутков и постоянного магнита, помещённых в корпус из фарфора. В момент пробоя возникшая дуга под воздействием магнитного поля образуемого кольцевым магнитом приобретает вращение, поэтому гасится быстрее, чем в вентильных устройствах. В длинно-искровых устройствах используется явление скользящего разряда, обеспечивающего значительную протяжённость пути импульса по наружной стороне разрядного элемента. По длине разрядный элемент значительно превышает изолятор электролинии, но электрическая прочность его меньше, поэтому возможность возникновение дуги равна нулю. Этот вид используется на 3-ёхфазных линиях электропередачи. Они могут работать при температуре от — 60° C до + 50° C 30 лет. В ограничителях перенапряжения нелинейных искровые промежутки отсутствуют. Вместо них используются последовательно соединённые окисно-цинковые варисторы. Их сопротивление тем меньше, чем больше сила тока, поэтому отведение импульса перенапряжения происходит очень быстро с моментальным возвратом в исходное положение. Для пропуска больших токов допускается параллельная установка нескольких ограничителей одной марки. Ограничитель устанавливается на весь срок службы защищаемого объекта. Выбор разрядниковПрежде всего, нужно определиться с классом прибора:
В соответствии с указанным ранжиром создаются схемы селективной защиты. Самой популярной является схема B ― C , которая надёжно защищает от перенапряжения 1,5 ― 2,5 кВ. Для защиты дорогостоящей электронной аппаратуры сооружается защита от A до D включительно. Выбор по параметрамВыбирать конкретное защитное устройство, работающее на разрядниках или варисторах, нужно по следующим параметрам:
Остальные значения, указанные в техническом паспорте нужны для проведения испытаний и наладки систем защиты на промышленных предприятиях. Поскольку создание системы защиты от перенапряжения дело ответственное, то если нет опыта лучше монтаж разрядников и заземления поручить специалистам. instrument.guru Устройство дросселя, принцип работы и назначениеВ этой статье мы расскажем читателям энциклопедии домашнего мастера что такое дроссель и для чего он нужен. Drossel — это немецкое слово, которое обозначает сглаживание. Конкретно будем говорить об электрическом дросселе. Сейчас трудно найти электрическую схему в которой нет данного устройства, которое даже в цифровой век широко используется в технике. Он нужен для регулирования либо отсекания, в зависимости от назначения — сглаживать резкие скачки тока или отсекать электрические сигналы другой частоты, постоянный ток отделять от переменного.Конструкция и принцип работы  Прежде всего поговорим о том, из чего состоит данный элемент цепи и как он работает. На схемах обозначение дросселя следующее:
Внешний вид изделия может быть таким, как на фото:
Это катушка из провода намотанного на сердечник с магнитопроводом, или без корпуса в случае высоких частот. Похож на трансформатор только с одной обмоткой. Краткий экскурс в физику, ток в катушке не может мгновенно измениться. Проведем мысленный эксперимент — у нас есть источник переменного тока, осциллограф, дроссель.
Во время начала полу волны мы наблюдаем нарастание тока с запозданием, это вызвано индуцированием магнитного потока в сердечнике. Происходит постепенное нарастание тока в обмотках, когда с источника переменного тока сигнал уходит на спад, мы наблюдаем спад тока в дросселе, опять же с некоторым опозданием, поскольку магнитное поле в магнитопроводе продолжает толкать ток в катушке и не может быстро изменить свое направление. Получается в какой-то момент ток из внешнего источника противодействует току, наведенному магнитопроводом дросселя. В цепях переменного тока назначение дросселя — выступать ограничителем или индуктивным сопротивлением. Для постоянного тока данный элемент схемы не является сопротивлением или регулирующим элементом. Этот эффект используют для устройств, в электрических цепях, где нужно ограничить ток до нужной величины, при этом избежать излишней громоздкости и выделения тепла. Интересное пояснение по данному вопросу вы также можете просмотреть на видео: Наглядное сравнение, объясняющее принцип работы Теоретическая часть вопроса Область примененияДроссель предназначен для того, чтобы сделать нашу жизнь светлее. Конкретно в люминесцентных лампах он ограничивает ток через колбу, до нужной величины, избегая его чрезмерное увеличение через лампу.
Люминесцентный светильник в основном состоит из дросселя, стартера, люминесцентной лампы. В двух словах описание работы люминесцентного светильника происходит так: Из сети ток через дроссель проходит на одну из нитей накала люминесцентной лампы, далее попадает на стартерное устройство, далее на вторую нить накала и уходит в сеть. В стартерном устройстве пластина из биметалла нагревается тлеющим разрядом газа, выпрямляется под действием тепла и замыкает цепь. В этот момент начинают работать нити накала, на концах лампочки, разогревая пары ртути в колбе люминесцентной лампы. Через короткий промежуток времени, пластина в стартере остывает и возвращается в исходное положение. Во время разрыва цепи происходит резкий всплеск напряжения в дросселе, происходит пробой газа в колбе люминесцентной лампы, и возникает тлеющий разряд, лампочка начинает светить, работающая лампа шунтирует стартер, выключая его из цепи более низким сопротивлением. В электронных схемах современных экономических люминесцентных ламп тоже есть рассматриваемый в статье элемент, но из-за более высоких частот он имеет миниатюрные размеры. А принцип работы и назначение остались те же.
Также дроссель обязательный элемент в схемах ламп ДРЛ, натриевых ламп ДНАТ, металлогалогеновых лампочек CDM.
В импульсных блоках питания в схемах преобразователях назначение дросселя — блокировать резкие всплески от трансформатора, пропуская сглаженное напряжение. Грубо говоря в этом случае он играет роль фильтра. В электрических сетях они также устанавливаются, но называются реакторами. Назначение дугогасительного реактора — предотвращать появление самостоятельной дуги во время однофазного короткого замыкания на землю, также как и прочих реакторов, которые так или иначе регулируют или же ограничивают величину тока через них, специально или в случае нештатной ситуации.
С помощью дросселя можно улучшить дешевый или самодельный сварочный аппарат, установив его во вторичную цепь. Сварочный трансформатор собранный с дросселем будет варить не хуже фирменных аппаратов, дуга станет ровной и не будет рваться, шов будет равномерно залит.
Поджог дуги станет происходить намного легче и просадка сетевого напряжения будет меньше влиять на появление и горение дуги. Даже неспециалист сможет быстро достичь хороших результатов в сварке, делая всевозможные поделки у себя дома. Где применяется изделие? Вот мы и рассмотрели устройство дросселя, принцип работы и назначение. Надеемся, что теперь вы полностью разобрались, для чего нужен данный элемент схемы! Будет интересно прочитать: samelectrik.ru Разрядники защиты от перенапряжений (ОПН)
Стремление человека создать комфортную и безопасную среду обитания ставит новые требования по создания системы электрозащиты современного жилья, в том числе при возникновении природных форс – мажорных ситуаций.
Во избежание возникновения подобных аварийных ситуаций и для обеспечения работоспособности электроприемников, распределительных и информационных систем вследствие ударов молнии – компания Hager разработала концепцию трехступенчатой защиты от перенапряжений: предварительная защита, защита среднего класса и точная защита.
Компания Hager производит разрядники следующих классов: Класс В - Защитное устройство для уравнивания потенциалов системы молниезащиты согласно DIN VDE 0185-3 при прямом или близком ударе молнии.Например, установка в главном распределительном устройстве на входе в здание Класс С - Устройство для защиты от перенапряжений согласно DIN VDE 0100-443 при входящих по питающей сети перенапряжениях из-за далеких ударов молнии или коммутационных операций. Например, установка в устройстве распределения тока, вторичном устройстве распределения. Класс D - Защитное устройство, предназначено для защиты от перенапряжений нестационарных потребителей в розетках и местах электропитания. Например, установка в конечном потребителе.
Ассортимент модульных измерительных приборов Hager
Основные преимущества измерительных приборов Hager
Технические характеристики
Комбинированный разрядник защиты от перенапряжения класса требований В
Разрядник защиты от перенапряжения класса требований С, импульсная пропускная способность In- 15 kA, Imax – 40 kA
Вставной модуль, импульсная пропускная способность In- 15 kA, Imax – 40 kA
Вставной модуль, импульсная пропускная способность In- 20 kA, Imax – 30 kA
Приборы аппаратной защиты класса требований D
Шинное соединение для грозозащитных разрядников и разрядников защиты от перенапряжения
www.hagersystems.ru Самодельный лазер - Искровой рзрядникДля любого лазера, работающего в импульсном режиме, требуется устройство, которое коммутирует энергию источника питания лазера на активное вещество или же лампу-вспышку. В коммерческих лазерах функцию коммутатора выполняют разнообразные полупроводниковые или газоразрядные устройства. В частности, одним из лучших коммутаторов для импульсных газоразрядных лазеров является водородный тиратрон, позволяющий формировать короткие импульсы высокого напряжения. Существует множество разновидностей водородных тиратронов, рассчитанных на разные токи и напряжения. На фото внизу показана отечественная конструкция водородного тиратрона типа ТГИ1- 1000/25.
Этот прибор способен коммутировать импульсный ток 1000 А при напряжении на аноде 25 кВ.Конечно, такая штука пригодится в мастерской любителя лазеростроения. Однако это дорогое удовольствие. Купить водородный тиратрон можно, но не у всех есть возможность выкладывать ~ 10 000 руб за штуку. Кроме того, высоковольтные водородные тиратроны слишком громоздки. К примеру, габариты показанного на фото выше тиратрона ~ 110 х 160 мм. Поэтому для домашнего самоделкина будет проще и гораздо дешевле изготовить самодельный коммутатор, представляющий собой искровой разрядник. Самый простой вариант искрового разрядника – это двухэлектродный не управляемый разрядник, работающий на воздухе. В Интернете можно найти множество описаний того, как изготовить такой разрядник. Тем не менее, на рисунке ниже приведу вариант схемки двухэлектродного разрядника.
1 - контакт разрядника (обрезок дюралевого профиля типа «уголок»)2 - электрод разрядника (стальная гайка-колпак)3 - прижимная гайка4 - винт
На фото ниже показана гайка-колпак (колпачковая гайка), которую можно использовать в качестве электрода разрядника.
Конкретные размеры разрядника не имеют принципиального значения. Для получения коротких высоковольтных импульсов нужно стремиться к уменьшению длины токоведущих элементов разрядника, а также уменьшать искровой промежуток между электродами разрядника. Чем больше диаметр электродов разрядника (2), тем выше коммутируемое напряжение при неизменной длине межэлектродного промежутка.Подключение разрядника осуществляется через контакты (1), которые закрепляются на токоведущие линии внешней электрической цепи.Во время работы разрядника возникает очень громкий звуковой шум, который желательно подавлять, дабы не раздражать окружающих (домочадцы, соседи и т.д.). Для подавления треска разрядника его можно поместить в какой-нибудь закрытый диэлектрический корпус. Хорошим звукоподавителем будет резина, но и пластиковая коробка то же подойдет. Можно склеить корпус из пластин оргстекла. На фото ниже показан вид самодельного двухэлектродного искрового разрядника. Для ослабления светового эффекта от искры внутрь корпуса дополнительно введен обрезок полипропиленовой трубки.
Левый по фото электрод разрядника прикручивается к дюралевой пластине, а правый электрод накручен на латунный винт (можно и стальной), который на резьбе держится в корпусе. Правый электрод фиксируется на дюралевой пластине с помощью прижимной гайки. Такая конструкция позволяет оперативно изменять межэлектродное расстояние при неизменном положении контактных пластин разрядника.На фото ниже показан разрядник в разобранном виде.
В процессе работы разрядника внутренняя поверхность его корпуса засирается (загрязняется) продуктами микроразрушения электродов (частицы металла, оксиды и т.п.), что является причиной возникновения поверхностных разрядов, которые ухудшают параметры разрядника. В конце концов, разрядник полностью теряет свою эффективность, что проявляется в потере лазерной генерации. В таком случае требуется прочистка внутренней поверхности корпуса разрядника. При использовании упомянутой выше полипропиленовой трубки очистку поверхности легко провести с помощью круглого напильника. В книге Т. Рапа «Эксперименты с самодельными лазерами» приводятся более эффективные схемы самодельных разрядников, которые имеют улучшенные характеристики. Это и управляемые разрядники, и разрядники повышенного давления, и разрядники с прокачкой воздуха.
Кроме обычного двухэлектродного искрового разрядника существует и так называемый рельсовый разрядник, который состоит из нескольких промежуточных электродов. Схема такого разрядника показана на рисунке ниже.
1 - контакт разрядника (обрезок дюралевого профиля типа «уголок»)2 - электрод разрядника (стальная гайка-колпак)5 - промежуточные контакты разрядника (обрезок дюралевой пластины)
Использование нескольких промежуточных разрядников, расположенных последовательно друг за другом, позволяет повышать напряжение на электродах разрядника (1) при этом уменьшая межэлектродное расстояние. На рисунке только три промежуточных контактов. Однако их число можно увеличить. Чем больше промежуточных электродов, тем меньше межэлектродное расстояние при неизменном напряжении на разряднике и выше крутизна получаемых импульсов. Рельсовый разрядник дает более короткие импульсы, чем двухэлектродный разрядник. Показанная на схеме конструкция рельсового разрядника несколько громоздка и может быть упрощена. Более практичной является схема приведенная ниже.
1 - диэлектрический стержень2 - диэлектрическая прокладка3 - металлическая шайба
На диэлектрический стержень друг за другом (через диэлектрическую прокладку) надеваются металлические шайбы. Число шайб определяется напряжением блока питания лазера и расстоянием между шайбами. Опытным путем нужно подобрать число шайб так, чтобы при подключении разрядника к высоковольтному блоку питания лазера происходил пробой разрядника. Толщину диэлектрических прокладок следует выбирать в пределах 0,5 – 1 мм. При использовании более тонких прокладок возникают поверхностные разряды, ухудшающие эффективность разрядника. Диаметр шайб особого значения не имеет и выбирается из конструктивных соображений.В качестве диэлектрического стержня желательно использовать керамический стержень, поскольку он «держит» температуру и его поверхность можно очищать. Но можно использовать и пластмассовый стержень. В этом случае ресурс работы разрядника будет ограничен обгоранием пластика.В качестве диэлектрической прокладки желательно использовать фторопласт, но можно обойтись и обычной полиэтиленовой пленкой. Опять же в этом случае ресурс работы разрядника будет ограничен обгоранием полиэтилена.На фото ниже показаны этапы изготовления самодельного рельсового разрядника с использованием стальных монтажных шайб диаметром 18 мм и полиэтиленовой пленки.
1. Изготовляем диэлектрический стержень
Вырезаем из полиэтиленовой пленки (любой толщины) полоску шириной 4 -5 см и длиной 15 - 20 см, которую сворачиваем в рулончик на какой-нибудь оправе диаметром 2 -3 мм до тех пор, пока диаметр рулончика не станет равным 5 - 6 мм.
С помощью ленты типа «скотч» фиксируем край свернутого рулончика и убираем оправу.
2. Изготовляем диэлектрические прокладки
Вырезаем из полиэтиленовой пленки кружки с отверстием в центре.Внешний диаметр кружков ~ 12 мм, внутренний ~ 6 мм. На одну межэлектродную прокладку нужно нарезать несколько кружков, чтобы при наложении друг на друга они образовали прокладку толщиной ~ 0,5 мм.
3. Изготовляем промежуточные электроды
Стальные монтажные шайбы можно купить в магазинах типа "Хозтовары", "Стройматериалы" или же на рынке стройматериалов. Прежде чем использовать шайбы в разряднике, их необходимо обработать. Все шайбы с одной стороны имеют острые кромки (дефект штамповки), которые следует округлить напильником во избежание образования коронных разрядов в процессе работы разрядника. Во избежание образования поверхностных разрядов отверстие в шайбах с двух сторон следует несколько расширить сверлом диаметром 8 мм.
4. Собираем разрядник
Насаживаем металлические шайбы на полиэтиленовый рулончик, чередуя их с прокладками.
Полученную стопку промежуточных электродов помещаем внутрь обрезка полипропиленовой трубы Ø 32 мм, которая ослабляет световой и звуковой шум в процессе работы разрядника.
Теперь остается лишь зажать стопку промежуточных электродов между контактами внешней цепи и рельсовый разрядник готов.Для облегчения крепления контактов внешней цепи к разряднику можно изменить конструкцию диэлектрического стержня. На рисунке ниже показан вариант с использованием шпилек с резьбой М5, которые вкручены в полипропиленовую трубку. Полипропиленовая трубка взята от сифона чистящего средства («Шуманит», «Утенок» и т.д.)
1 - стальная шпилька с резьбой М52 - полипропиленовая трубка3 - эпоксидная смола
На фото ниже показан готовый рельсовый разрядник.
Изготовленный разрядник имеет не очень большой срок службы, ибо пластик очень быстро обугливается, что приводит к перекрытию промежуточных электродов ( уголь, как известно, проводит ток) и потере лазерной генерации.На фото ниже виды следы обгорания полиэтилена в разряднике после нескольких минут работы лазера.
Можно вместо полиэтилена использовать силиконовую трубку, из которой изготовляется диэлектрический стержень разрядника, а также межэлектродные прокладки. Однако силикон тоже не держит температуру и начинает обгорать.На фото ниже виды следы обгорания силиконовой трубки (обрезок трубки омывателя переднего стекла автомобиля) в разряднике после нескольких минут работы лазера.Межэлектродные прокладки изготовлены из листа фторопласта толщиной 1 мм.
Рельсовый разрядник можно изготовить не только из металлических шайб, но и из дюралюминиевых пластин. Причем можно применять даже анодированные пластины. Схема рельсового разрядника из пластин показана на рисунке ниже.
1 – дюралевая пластина2 – липкая пленка типа «скотч»3 – полиэтиленовая пленка
Разрядник набирается из отдельных пластин в виде стопки, которая сжимается между контактными электродами внешней цепи разрядника. Ширина и длина дюралевых пластин особого значения не имеет. Число пластин определяется напряжением блока питания лазера. Чем больше будет пластин, тем при большем напряжении произойдет пробой разрядника. Для предотвращения возникновения коронных разрядов кромки пластин желательно округлить напильником. Для предотвращения возникновения поверхностных разрядов концы каждой пластины обматываются двумя-тремя слоями ленты типа «скотч». Поверх ленты несколько отступив от края (5 – 7 мм) наматывается полиэтиленовая пленка. Число слоев выбирается так, чтобы межэлектродное расстояние в разряднике составляло 0,5 – 1 мм. В ходе экспериментов можно менять число слоев пленки. Чем больше будет межэлектродное расстояние, тем выше напряжение пробоя разрядника.На фото ниже показан собранный в пакет рельсовый разрядник из дюралевых пластин толщиной 2 мм и шириной 15 мм. Пакет сжимается по краям электродов скотч-лентой.
На фото ниже показан пакет пластин разрядника, размещенный в корпусе из оргстекла.
mylaser.ucoz.ru Конструкция для поджига искровых разрядниковИзобретение относится к устройству для зажигания искровых разрядников с пусковым электродом (T), находящимся в одном из или на одном из основных электродов (h3) и изолированным относительно этого основного электрода (h3). Пусковой электрод (T) электрически соединен с другим основным электродом посредством по меньшей мере одного элемента, переключающего напряжение или контролирующего напряжение. Между пусковым электродом (T) и этим другим основным электродом (h2) имеется воздушный зазор. Пусковой электрод (T) совместно с изоляционным переходом (I) и со слоем материала (M), имеющего более низкую проводимость, чем материал одного из основных электродов, образуют слоистую структуру, которая представляет собой слоистый диэлектрик в виде последовательно включенных первой частичной емкости (Ci) с диэлектриком (I) изоляционного перехода и второй частичной емкости (Cm) с материалом (M) в качестве диэлектрика. Технический результат - возможность задавать характеристики срабатывания в широких пределах без ущерба для эксплуатационной надежности и долговременной стабильности разрядника. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники Изобретение относится к устройству для зажигания искровых разрядников с пусковым электродом, находящимся в одном из или на одном из основных электродов и изолированным относительно этого основного электрода, причем пусковой электрод электрически соединен с другим основным электродом посредством по меньшей мере одного элемента, переключающего напряжение или контролирующего напряжение, и между пусковым электродом и этим другим основным электродом имеется воздушный зазор, согласно пункту 1 формулы. Уровень техники Искровые разрядники по своим характеристикам подразделяются на искровые разрядники, рассчитанные на пробой, и на искровые разрядники поверхностного разряда. Такие искровые разрядники выполняются как в виде управляемых, так и в виде неуправляемых разрядников. В управляемых искровых разрядниках наряду с основными электродами имеется по меньшей мере один пусковой электрод. Зажигание в управляемых искровых разрядниках происходит, например, с применением трансформатора зажигания, из чего следует высокое напряжение срабатывания пускового электрода, соответственно хорошо изолированного. В альтернативном варианте существует возможность инициировать зажигание без трансформатора зажигания благодаря особому расположению пускового электрода относительно основного электрода. При этом во многих случаях обеспечивается электропроводное соединение между пусковым электродом и основным электродом. В принципе считается, что управляемые искровые разрядники имеют регулируемый уровень срабатывания. В герметично капсулированном устройстве искрового разрядника для отведения вредных помех, вызванных перенапряжениями, по патентному документу DE 20020771 U1, для образования частичного искрового разрядника в пространстве, предусмотренном для разряда, напряжение срабатывания триггера прикладывается непосредственно к имеющемуся там электропроводному корпусу. После этого от частичного искрового разрядника зажигается основной искровой разрядник между основными электродами. В дополнение к этому используется трансформатор зажигания, который является составной частью пускового устройства. Однако применение трансформатора зажигания обуславливает существенную потребность в монтажном пространстве. Кроме того, величина производимого в трансформаторе вторичного напряжения зажигания зависит от скорости изменения первичного электрического тока, di/dt. Если крутизна этого импульса тока недостаточна, то появляющегося на вторичной обмотке напряжения не хватает для зажигания искрового разрядника. Это означает, что устройство защиты от перенапряжения остается неактивным, несмотря на появившееся перенапряжение. Альтернативная возможность управления искровыми разрядниками состоит в том, что пусковой электрод соединен с одним из основных электродов. Здесь можно обойтись без трансформатора. При этих решениях уровня техники во время процесса зажигания между основным электродом и пусковым электродом вызывается скользящий разряд, который по прошествии определенного времени достигает второго основного электрода. Такое решение раскрыто в патентном документе DE 10146728 В4. В этом устройстве защиты от перенапряжения к обоим основным электродам присоединены последовательно включенные элемент, переключающий напряжение и элемент зажигания. Напряжение срабатывания переключающего элемента ниже напряжения срабатывания искрового разрядника /промежутка/, работающего на пробой. В месте контакта между элементом зажигания и присоединенным к элементу зажигания электродом имеется переходное сопротивление. При срабатывании переключающего элемента напряжения через элемент зажигания первоначально проходит ток утечки, причем элемент зажигания там выполнен таким образом, что при больших токах утечки из-за переходного сопротивления в месте соприкосновения возникают разряды, которые приводят к предварительной ионизации области контакта вокруг места соприкосновения. Такие пусковые электроды имеют постоянный электрический контакт с одним из обоих основных электродов. Это означает, что гальванического разделения основных потенциалов не существует. По этой причине в цепь триггера должна включаться деталь, переключающая напряжение - например, в форме газового разрядника. Вариант усовершенствования изобретения относительно решений с пусковым электродом, находящимся в непосредственном электрическом контакте с одним или несколькими основными электродами, показан в патентных документах DE 10245144 В3 или DE 102004006988 А1. Устройство защиты от перенапряжения на основе искрового разрядника по патентному документу DE 102004006988 А1 включает в себя по меньшей мере два основных электрода, находящихся в герметичном корпусе, а также по меньшей мере один вспомогательный электрод зажигания. В пространстве корпуса помещен функциональный узел для понижения напряжения срабатывания искрового разрядника, который соединен с одним из основных электродов и со вспомогательным электродом зажигания. Функциональный узел для понижения напряжения срабатывания искрового разрядника состоит из находящихся вне камеры горения электрической дуги последовательного включенных элементов - элемента, переключающего напряжение, резистора и разделительного перехода, причем разделительный переход образован промежутком между вспомогательным электродом зажигания и ближайшим к нему основным электродом. При возникновении перенапряжения, которое превосходит сумму напряжений срабатывания переключающего элемента и разделительного перехода, от первого основного электрода ко второму основному электроду проходит электрический ток, вследствие чего электрическая дуга, перемыкающая разделительный переход, становится носителем заряда, служащим для немедленной ионизации разделительного перехода между основными электродами. Устройство для зажигания по патентному документу DE 10245144 В3 имеет вспомогательный электрод, который связан с устройством для зажигания. Это устройство для зажигания обладает сопротивлением, имеющим нелинейную зависимость от температуры с положительным температурным коэффициентом. При нагрузке, воздействующей на искровой разрядник, повышение сопротивления этого температурно-зависимого сопротивления воздействует на характеристики и зажигания и гашения разряда. В представленном выше искровом разряднике с пусковым электродом в области зажигания имеет место минимизация длины искрового промежутка, вследствие чего зажигающий импульс мощности оказывается слабым. Поэтому длина электрической дуги на практике составляет лишь несколько десятых миллиметра. Зажженная электрическая дуга должна продолжать горение в области зажигания искрового разрядника до тех пор, пока пространство между основными электродами не ионизируется полностью и пока электрическая дуга не сможет перейти на второй основной электрод. В результате этого пусковой электрод нагружается очень долго и получает большой запас энергии. Кроме того, имеется риск того, что во время процесса зажигания весь ток утечки в течение относительно длинного периода потечет через вспомогательный электрод зажигания. Это влечет за собой необходимость применения особенно стойких к обгоранию и соответственно дорогих материалов. В конечном счете, падение напряжения в цепи триггера с имеющимися в ней элементами, переключающими напряжение и ограничивающими напряжение, во многих случаях настолько велико, что требуемый на практике максимальный уровень защиты не осуществим. Раскрытие изобретения Исходя из вышесказанного, задача изобретения состоит в создании усовершенствованного устройства для зажигания искровых разрядников с пусковым электродом, находящимся в одном из или на одном из основных электродов и изолированным относительно этого основного электрода, причем имеется возможность задавать характеристики срабатывания в широких пределах и применяются экономичные материалы, без ущерба для эксплуатационной надежности и долговременной стабильности оборудованного таким образом искрового разрядника. Решение задачи изобретения достигнуто устройством для зажигания искровых разрядников с признаками согласно пункту 1 формулы, причем зависимые пункты формулы изобретения представляют по меньшей мере целесообразные варианты осуществления и усовершенствования изобретения. В соответствии с этим, изобретение предлагает устройство для зажигания искровых разрядников с пусковым электродом T, находящимся в одном из или на одном из основных электродов h3 и изолированным относительно этого основного электрода h3, причем пусковой электрод T электрически соединен с другим основным электродом h2 посредством по меньшей мере одного элемента, переключающего напряжение или контролирующего напряжение, и между пусковым электродом T и этим другим основным электродом h2 имеется воздушный зазор. Согласно изобретению пусковой электрод T совместно с изоляционным переходом I и со слоем материала M, имеющего более низкую проводимость, чем материал одного из основных электродов h2, h3, образуют слоистую структуру, представляющую собой слоистый диэлектрик в виде последовательно включенных первой частичной емкости Cj с диэлектриком I изоляционного перехода и второй частичной емкости Cm с материалом M в качестве диэлектрика. Значения частичных емкостей Cj и Cm должны выбираться особенно малыми, в результате чего образование искры в искровом разряднике достигается сразу. В одном из вариантов осуществления изобретения изоляционный переход выполнен как тонкий слой пленки или слой лака. В предпочтительном варианте исполнения изобретения толщина изоляционного перехода составляет несколько сотых миллиметра. Материал M многослойной структуры имеет во много раз меньшую проводимость, чем материал одного из основных электродов, и состоит, например, из пластмассы, содержащей электропроводные частицы, например частицы углерода или металлические частицы. Согласно изобретению электрическая дуга удлиняется за счет толщины слоя материала M. В качестве дополнения или альтернативы возможно также выполнение слоя материала M с напуском по отношению к соседним слоям, так что путь от пускового электрода к ближайшему основному электроду еще больше удлиняется, и количество носителей заряда в плазме электрической дуги зажигания увеличивается. В этом смысле возможна ступенчатая конструкция слоистой структуры, в которой за пусковым электродом T следует более широкий изоляционный переход I, а за ним - в свою очередь более широкий по сравнению с изоляционным переходом I слой материала M. Для этой слоистой структуры возможна также симметричная ступенчатая конструкция. В предпочтительном варианте возможна трехслойная структура, состоящая из печатной платы, изолированной при помощи лака, или включающая в себя элементы такой печатной платы. При этом может подразумеваться печатная плата на пленке или печатная плата на основе из жесткого материала. Краткое описание графических материалов Ниже изобретение более подробно разъясняется на примере варианта осуществления с привлечением фигур. При этом показаны: фиг.1 - схематичное изображение устройства для зажигания искрового разрядника, включающего в себя два основных электрода, а также пусковой электрод; фиг.2 - изображение получающегося емкостного делителя напряжения устройства по фиг.1; фиг.3 - изображение слоя диэлектрика устройства для зажигания; фиг.4 - горизонтальная проекция, а также вид сбоку специальной геометрической формы устройства для зажигания с желательным удлинением электрической дуги зажигания для получения усиленной плазмы электрической дуги в конструкции между основными электродами; фиг.5 - изображение реализованного варианта исполнения устройства согласно изобретению с основными электродами в форме рогов и с деионной камерой, показанной без закрывающей детали, и фиг.6 - детальное изображение устройства согласно изобретению для зажигания рогового искрового разрядника. Осуществление изобретения В изображении на фиг.1 показаны два основных электрода h2 и h3, расположенных по существу напротив друг друга, с находящимся между ними воздушным диэлектриком. Сильно увеличенное изображение устройства зажигания содержит электропроводный пусковой электрод T, который со стороны основного электрода h3 закрыт изоляционным переходом I. За изоляционным переходом I следует слой материала M с низкой проводимостью. Слой материала M лежит на поверхности второго основного электрода h3. Через соединение A возможно включение внешних элементов между пусковым электродом T и основным электродом h2. Предусмотренные для этого средства - например, газовые разрядники, варисторы, диоды или аналогичные элементы. Согласно изображению на фиг.1 конструкция в целом выполнена таким образом, что сначала происходит пробой или поверхностное перекрытие между пусковым электродом T и основным электродом h3. Пробой к основному электроду h2 в этом состоянии еще не наступает. Чтобы обеспечивать описанное выше положение, между пусковым электродом T и поверхностью основного электрода h2 имеется воздушный зазор. Для действия, в частности, для быстрого срабатывания устройства зажигания и тем самым для работы искрового разрядника, очень существенно распределение имеющихся паразитных емкостей компонентов, участвующих в процессе зажигания. Как представлено на фиг.2, получается емкостной делитель напряжения, который подразделяется сначала на две основные емкости. Емкость Ca, т.е. емкость управляющих компонентов в соединении A, и емкость Cp, для компонентов собственно устройства зажигания, включены последовательно. Согласно изображению с фиг.3 устройство зажигания образует слоистый диэлектрик, т.е. диэлектрик из материалов с разными сопротивлениями изоляции, из изоляционного перехода I и материала M с низкой электропроводностью. Таким образом, согласно фиг.2 емкость CP получается в результате последовательного включения частичных емкостей Ci и Cm с фиг.3. Емкость Ca больше, чем частичная емкость Cm или чем частичная емкость Ci. Согласно изобретению изолирующий слой выполняется очень тонким. Чем тоньше толщина слоя или пленки диэлектрика изоляционного перехода I, тем больше его емкость и тем больше падение напряжения на Cm. В устройстве согласно изобретению, описываемом как "устройство для плазмотронного зажигания", изолирующий слой I выполняется в виде пленки или слоя лака на пусковом электроде Т, и, таким образом, возможно выдерживать очень малую его толщину, предпочтительно несколько сотых миллиметра. Следовательно, в первую очередь этот изолирующий слой определяет пороговое значение срабатывания конструкции в целом. Выбор материала для слоя M непосредственно влияет на скорость зажигания и на получающуюся в результате этого характеристику всего искрового разрядника. Толщина материала M с низкой электропроводностью воздействует конкретно на продление зажигания электрической дуги за счет непосредственного увеличения длины разрядного промежутка между пусковым электродом T и основным электродом h3. В результате удлинения электрической дуги зажигания в конструкцию с электродами вводится большее количество плазмы электрической дуги, так что пробой между основными электродами h2 и h3 происходит за очень короткое время. Плазмотрон, или поток плазмы, возникает при электрических дугах в области основания дуги на обоих электродах. Этот поток приводит к сильному и быстрому направленному движению ионизированных газов и носителей заряда. Согласно изобретению этот перенос используется для того, чтобы существенно ускорить зажигание основного участка между электродами h2 и h3, вследствие чего сокращается нагрузка на пусковой электрод T, на слои I и M, а также на детали соединения A, и понижается остаточное напряжение искрового разрядника. Эффект плазмотрона, кроме того, характеризуется выраженным предпочтительным направлением потока ионизируемого газа. Согласно изобретению возможно принятие мер, которые влияют, с одной стороны, на возникновение потока, но также и воздействуют на его направление, чтобы достигался эффект быстрого зажигания основного участка. Предлагаемый поток с его очень эффективной ионизацией воздуха особенно хорошо подходит для преодоления воздушного промежутка между h2 и h3, что обеспечивает в свою очередь эффективную эксплуатацию рогового искрового разрядника. В то время как в устройствах уровня техники после зажигания основных электродов по возможности не должны возникать плазмотроны, чтобы электрическая дуга импульса фиксировалась, согласно данному изобретению образование целенаправленного плазмотронного потока желательно для зажигания основного участка. Для образования эффективного потока плазмы применяются материалы электродов, которые хорошо охлаждают электрическую дугу в области основания. Это способствует уменьшению размера основания электрической дуги. Сильно суженные основания - это оптимальная предпосылка для ярко выраженных плазмотронов. Путем существенного ограничения возможностей распространения основания электрической дуги или всей электрической дуги в целом достигается воздействие на сжатие электрической дуги и на ее фиксацию. Посредством сильного сжатия основания электрической дуги удается эффективно и целенаправленно изменять движение электрической дуги под действием собственных магнитных сил. Благодаря конструкции электродов, а также прокладок I и M, получено предпочтительное выравнивание плазмотронов, в других случаях очень произвольных. Выбор материалов, в том числе и материала прокладок, например, подходящего для газоотдачи, не только влияет на выравнивание плазмотронного потока возникающим посторонним потоком, но и непосредственно изменяет общую интенсивность потока и газовый состав плазмотрона и сопровождающего его потока. Пусковой электрод в данном варианте исполнения образован из медного материала, что обуславливает интенсивное охлаждение основания. При этом создается возможность выполнять пусковой электрод очень тонким по соответствующему размеру, вследствие чего ограничивается диаметр основания электрической дуги и ее движение. Возможно такое выполнение слоев I и M в сочетании с электродами T и h3, что материал влияет на принципиальные возможности выравнивания и на поток газа плазмотрона. Посредством геометрических параметров, наряду с влиянием на плазмотронный поток, варьируется также движение основания электрической дуги. Вследствие вызванного этим увеличения длины электрической дуги зажигания между T и h3, а также изгиба электрической дуги зажигания при его наличии вследствие отклонения в желаемое направление движения, возможно использование теплового напора и действия сил собственного магнетизма для целенаправленного образования завихрений за счет расширения электрической дуги или также для ее целенаправленного движения после соответствующего времени фиксации, с движением основания. Поскольку плазмотроны возникают на обоих электродах, при интенсивном образовании потоков в случае коротких или же изогнутых под углом конструкций это ведет к столкновениям отдельных потоков. При непосредственно сталкивающихся одинаково сильных потоках на одной оси это приводит к образованию так называемой плазменной тарелки, которая сильно выгибается наружу в обе стороны и ионизирует все окружающее пространство, т.е. также зазор к h3. В случае изогнутых осей потоки плазмы пытаются уклоняться в стороны, чтобы проходить рядом друг с другом. Однако это состояние очень неустойчиво, так что направление такого уклонения постоянно меняется. При наличии бокового ограничения стенками камеры этот эффект усиливается. В конечном счете и здесь также имеет место лучшая и более быстрая ионизация зазора. Как схематично представлено на фиг.4, путем варьирования геометрического варианта исполнения возможно дальнейшее воздействие на образование и поведение электрической дуги зажигания. При этом не только повышается толщина слоя материала M с низкой электропроводностью, но и имеется возможность образования слоя с наложением или реализации ступенчатой слоистой конструкции. В результате этого путь от пускового электрода T к основному электроду еще больше удлиняется, и увеличивается количество носителей заряда, попадающих в искровой разрядник. В изображении на фиг.4 (горизонтальная проекция) видна слоистая структура и ее ступенчатая конструкция. Собственно пусковой электрод T покрывается по сторонам тонким изоляционным переходом I и здесь подходит к закрытому с передней стороны окончанию /перемычке/. Ступенькой дальше на каждом из слоев изоляционного перехода I находится в свою очередь слой материала M с низкой электропроводностью. Вид сбоку на фиг.4 позволяет видеть ступенчатую последовательность слоев - основной электрод h3, слой материала M с низкой электропроводностью, изоляционный переход I и пусковой электрод T. Заделывание пускового электрода T и его ограничение по сторонам материалом изолирующего слоя I представляет собой необязательный альтернативный вариант усовершенствования изобретения устройства зажигания. Тонкий изоляционный переход I между пусковым электродом T и слоем материала M с низкой электропроводностью в предпочтительном случае реализуется печатными платами. Тогда пусковой электрод T соответствует нанесенному печатному проводнику, а изолирующий слой I - находящемуся сверху слою лака, причем участок с торцевой стороны остается свободным от слоя лака. При этом может подразумеваться гибкая печатная плата с пленкой в качестве материала основания или же жесткая печатная плата, причем материал основания печатной платы может быть материалом M с более низкой электропроводностью. По поводу признаков материала с низкой электропроводностью надо указать, что здесь речь идет о материалах, которые проводят электрический ток хуже, чем медь. Допустимы электропроводные пластмассы или электропроводная керамика. Идеально здесь подходит для применения материал с высокой поверхностной проводимостью и высоким объемным сопротивлением. Материалы с высоким объемным сопротивлением предрасположены к тому, что токи скорее образуются на их поверхности, чем протекают сквозь их объем. По причине требуемой незначительной гибкости материала с низкой электропроводностью вариант осуществления обращается к электропроводной пластмассе, электрическое сопротивление которой области зажигания составляет от 10 Ω до 100 kΩ. Оптимальным воздействие зажигания оказывается при сопротивлении 1 kΩ на материале толщиной 2/10 миллиметра. Значение сопротивления этой плоскости изменяется в зависимости от используемого материала, причем длина электрической дуги управляется толщиной материала с низкой электропроводностью. На фиг.5 показан реализованный на практике вариант исполнения решения согласно изобретению с электродами в виде рогов и специальной областью зажигания, которая подробно представлена на фиг.6. Для одних и тех же или одинаково действующих элементов в вышеприведенном описании использовались одни и те же обозначения. 1. Устройство для зажигания искровых разрядников, содержащее пусковой электрод (Т), расположенный в одном из или на одном из основных электродов (Н2) и изолированный относительно этого основного электрода (Н2), причем пусковой электрод (Т) электрически соединен с другим основным электродом посредством по меньшей мере одного элемента, переключающего напряжение или контролирующего напряжение, а между пусковым электродом (Т) и указанным другим основным электродом (h2) имеется воздушный зазор, отличающееся тем, что пусковой электрод (Т) совместно с изоляционным переходом (I) и со слоем материала (М), имеющего более низкую проводимость, чем материал одного из основных электродов (h2, Н2,), образуют слоистую структуру, представляющую собой слоистый диэлектрик в виде последовательно включенных первой частичной емкости (Ci) с диэлектриком (I) изоляционного перехода и второй частичной емкости (Cm) с материалом (М) в качестве диэлектрика, при этом значения частичных емкостей (Ci) и (Cm) выбраны очень малыми. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что изоляционный переход (I) выполнен в виде слоя пленки или слоя лака, предпочтительно, с толщиной в сотые доли миллиметра. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что толщина изоляционного перехода исчисляется сотыми долями миллиметра. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что материал (М) имеет меньшую проводимость, чем материал основных электродов. 5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что материал (М) состоит из пластмассы или керамики, содержащей электропроводные частицы или волокна. 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что электрическая дуга удлиняется за счет толщины слоя материала М. 7. Устройство по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что слоистая структура имеет ступенчатое строение, причем за пусковым электродом (Т) следует более широкий изоляционный переход (I), а за ним - более широкий по сравнению с изоляционным переходом (I) слой материала (М). 8. Устройство по п. 7, отличающееся тем, что слоистая структура имеет симметричное или асимметричное ступенчатое строение. 9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что слоистая структура состоит из печатной платы, заизолированной лаком. www.findpatent.ru Газовые разрядники на защите от импульсных перенапряженийГазоразрядники или разрядники для защиты от перенапряжений с газовым наполнением обозначаются термином GDT (Gas Discharge Tube). По количеству электродов они разделяются на две группы: двухэлектродные и трёхэлектродные.
рис. а). двухэлектродный и б). трёхэлектродный ионные разрядники с газовым наполнением (условное обозначение по международным стандартам) При срабатывании элемента защиты происходит закорачивание входа устройства и стекание тока перегрузки на землю. Принцип работы газоразрядника можно сравнить с электронным ключом, срабатывающий при возникновении разности потенциалов между его электродами выше заданного значения. Широко используются разрядники для защиты от перенапряжений электронных цепей, когда некритичны такие показатели как скорость срабатывания и точность значений напряжения. Любой разрядник должен иметь собственное заземление, иначе использование их будет бесполезным. При эксплуатации электронного спутникового оборудования (или любого другого радиотехнического) периодически могут возникать перегрузки по току и напряжению, изначальная природа которых обусловлена влияниями внешних электромагнитных импульсов. Они могут быть в виде электромагнитных сигналов, идущих от мощных радаров, электростатические разряды, мощного грозового разряда и др. (естественного и искусственного происхождения). Большие перегрузки могут исходить от неисправной цепи электропитания какого-либо оборудования. Конструкция элемента газоразрядника представляет собой керамическую ёмкость (трубку или в виде “таблетки”), заполненная инертным газом, закрытая с двух сторон металлическими электродами. Обычно разрядник трудно заметить в электронной цепи защищаемого устройства. При его срабатывании происходит короткое замыкание электродов и ток перегрузки уходит на землю. Не просто так его сравнивают с электронным ключом , который срабатывает при превышении заданных значений разности потенциалов между его электродами. Это приводит к увеличению кинетической энергии свободных электронов, образованию новых ионов и электронов, - ток между электродами начинает расти и разрядник переходит в режим “тлеющего разряда” (на несколько микросекунд). Если напряжение будет дальше возрастать, то начнётся лавинное размножение электронов, вызывая при этом газовый разряд. В зависимости от конструкции разрядника длительность пробоя продолжается десятки наносекунд (причём ток возрастает скачками), а разность потенциалов между электродами падает. Для разных типов газовых разрядников значение напряжения разряда будет примерно равным 10В-80В (от тока практически зависеть не будет). При возникновении импульса перенапряжения разрядник закорачивается и импульс уходит на землю, тем самым защищая оборудование от вывода из строя. Для отвода разряда молнии от антенны устанавливают молниеотводы с контуром заземления, который берёт весь разряд на себя и отводит в землю. Рис. Схема подключения двухэлектродного газоразрядника в цепь между спутниковой антенной и ВЧ оборудованием (ресивер) После режима пробоя значение напряжения на электродах уменьшается до начального уровня и процесс идёт в обратном направлении. При длительном влиянии перегрузок (примерно 1-10 секунд) внутри разрядника начинается горение электрической дуги, из-за чего он может выгореть и дальнейшее его использование будет невозможным (разрядник требуется заменить). Этого можно избежать с помощью дополнительной механической термозащиты. рис. Трёхэлектродные газоразрядники с термозащитой в виде металлической пластины (скобы) Конструкция термозащиты представляет собой специальный металлический зажим (или скобу), который крепится к корпусу разрядника легкоплавким припоем. После нагрева и достижения определённой температуры происходит закорачивание между собой электродов металлическим зажимом. Далее срабатывают остальные защитные элементы схемы. Широкое применение помимо двухэлектродных получили и разрядники, имеющие три электрода (трёхэлектродные), корпус которых состоит из двух объединённых между собой двухэлектродных разрядников с одним общим электродом. Такая конструкция способна обеспечить контроль симметричных цепей одновременно, при этом исключая перекос фаз и снижая перепад значений напряжений между линиями до безопасного уровня. Газоразрядники характеризуются статическим напряжением срабатывания (этот параметр обычно указывается в технической документации), номинальное DCBD, Vdcbd – возникает зажигание разрядника, вызванное напряжением постоянного тока. Максимальное динамическое напряжение срабатывания (Vimpuls, Mis) – импульсное напряжение достигает максимального пикового значения и происходит пробой разрядника (в пределах значений 100В/мкс и 1кВ/мкс – крутизна фронта нарастающих линейных импульсов напряжения). Минимальное гарантированное статическое напряжение срабатывания (MDCS, Vmdcs) – минимальное значение статического напряжения, при котором разрядник срабатывает на протяжении всего срока эксплуатации. Напряжение горения дуги (AV, Varc) – напряжение, возникающее между электродами разрядника, в режиме прохождения через него тока пробоя. Максимальное значение импульса тока разряда (MSR, limpulse) – кратковременное предельное значение импульсного тока. После воздействия этого тока газоразрядный элемент останется в исправном (рабочем) состоянии (указывается значение тока при тесте с отношением времени нарастания ко времени спада 8/20мкс, 10/350мкс). Номинальный импульсный ток разряда (IDC) – ток, проходящий через разрядник в режиме пробоя (при этом воздействие этого тока газоразрядник может выдерживать многократно в соответствии с техническими характеристиками). Максимальный переменный ток разряда (ADS, lac) – ток переменный, проходящий через разрядный элемент и воздействие которого разрядник может многократно выдерживать (в соответствии с техническими характеристиками). Время пробоя разрядника (ARTT) – это промежуток времени, за который между электродами изменяется значение напряжения от максимального динамического до напряжения горения дуги. Ток в режиме тлеющего разряда (GATC) –значение тока во временном промежутке зажигания и пробоя. Время срабатывания газоразрядника (PVST) – временной интервал от точки начала зажигания до точки начала пробоя. Эксплуатационный ресурс газоразрядника (SL) – это количество срабатываний газоразрядного элемента и значений импульсного тока, проходящего через него, после которых не гарантируется выдача рабочих характеристик (указываются в тех. документации). Конструкция трёхэлектродного газового разрядника с термической защитой (термопредохранителем). рис. Газовый трёхэлектродный разрядник с защитой (термопредохранителем) Термопредохранитель является дополнением к газоразряднику и выполнен в виде металической пластинки (скобы), которая при перегреве деформируется и замыкает общий вывод и выводы L (L1, L2) между собой, при этом ток начинает проходить вне газового промежутка. Вольт-амперную характеристику (ВАХ) газоразрядника можно представить в виде нескольких уровней рабочих участков. рис. ВАХ газоразрядника Участок низких напряжений (1). Если возникнет хотя бы незначительное напряжение между общим выводом электрода и одним из выводов L(L1 или L2), то из-за сверхнизкой электропроводимости инертного газа ток через газоразрядник не потечёт. После того, как достигнется напряжение срабатывания значение тока начнёт расти. Возникновение тлеющего разряда (2). Происходит ионизация молекул газа после достижения напряжения срабатывания (лавинообразно возрастает число носителей заряда). Незначительный ток начинает протекать через промежуток, заполненный газом (при этом напряжение падает до уровня значения напряжения тлеющего разряда). Тлеющий разряд (3). Дальнейшее увеличение тока приводит к незначительному увеличению напряжения между электродами. Возникновение электрической дуги (4). Если мощность, поступаемая от внешнего источника достаточно большая, то при возрастании тока сверх предела энергия поля станет достаточной для преодоления заряженными частицами пути от электродов L (L1 и L2) к общему электроду без потери энергии. Значение напряжения резко уменьшается и возникает электрическая дуга – устойчивый проводящий канал. Дальнейшее возрастание тока (5) происходит без роста значения напряжения. prosputnik.ru | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
Во время переключений или под воздействием грозовых разрядов в электротехническом оборудовании и линиях электропередачи могут возникать импульсы высокого напряжения, в несколько раз превышающие номинальное значение. Поскольку изоляция не рассчитана на такое напряжение, может произойти её пробой, сопровождающийся аварией. Чтобы предотвратить её, применяются электрические устройства (разрядники), защищающие от импульсов перенапряжения.
Каталог производимых устройств позволяет сделать выбор разрядников наиболее полно отвечающим предъявляемым требованиям и предпочтительных по цене.
максимально допустимое рабочее напряжение, при котором устройство остаётся в исходном состоянии;
Ассортимент профессиональной модульной автоматики Hager включает в себя специальную группу электрооборудования – разрядники защиты от перенапряжения.
Мощным фактором, препятствующим нормальной работе электрооборудования, распределительных сетей здании и сооружений, а также слаботочных систем - являются прямые и удалённые удары молнии и, как возможное следствие – возникающие перенапряжения в сети.
Элементной базой, применяемой в данной концепции, являются низковольтные разрядники (ограничители перенапряжения). Виды разрядников, их классификация, применение и место установки определяются, исходя из концепции зон молниезащиты, приведенной в IEC 62305-4 (DINVVDEV 0185-4).
