關(guān)于氣體放電管的應用分析

1、摘要:近年來,隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展,人類對自然界的改造和利用逐漸向著更為先進的方向發(fā)展。雷電是一種常見的自然現(xiàn)象,雷擊放電的過程是十分短暫的,但是其對于通訊線路以及設備會產(chǎn)生重大的影響。因此,運用有效的設備對雷電的產(chǎn)生進行控制和釋放,對于保護通信線路和設備的安全是十分重要的。氣體放電管在近些年受到了廣泛的關(guān)注,其能夠快速地將雷擊產(chǎn)生的電量進行釋放,保護線路和設備的安全。文章對氣體放電管的應用進行了探討。關(guān)鍵詞:氣體放電管;雷電;電干擾功率;性能參數(shù)中圖分類號:tn132 文獻標識碼:a 文章編號:1009-2374(201226-0036-03氣體放電管的工作原理可以簡單地總結(jié)為氣體放電。當

2、兩級間產(chǎn)生足夠大的電量,則會造成極間間隙被放電擊穿,這時其便由絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變成為導電狀態(tài),這種現(xiàn)象與短路較為相似。當處于導電狀態(tài)下時,兩極間的電壓會較低,一般是在2050v之間,因此,其能夠?qū)蠹夒娐菲鸬胶芎玫谋Ｗo作用。氣體放電管的優(yōu)點在于其具有較大的絕緣電阻,寄生電容不大,而且具有很強的浪涌防護能力。但是氣體放電管也存在一定的缺陷,比如其放電時產(chǎn)生的延時較大,動作的靈敏度也不夠理想,有時甚至會出現(xiàn)續(xù)流現(xiàn)象,長時間的續(xù)流會導致放電失敗。1 氣體放電管工作原理分析以我國當前應用的放電器形式來看,包含兩個電極與外殼,并且管內(nèi)存放一定量壓力的氣體,以氫氣或者惰性氣體為主;如果安裝了放電管的通信線路受到

3、各種干擾,那么感應電極就會出現(xiàn)反應,并且不斷升高。這種情況下,放電管兩端的電極就會產(chǎn)生過電壓,甚至已經(jīng)超過放電管自身的擊穿電壓等級;在電場的作用下,管內(nèi)氣體出現(xiàn)電離反應,原本的絕緣狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閷щ姞顟B(tài),這時放電管就成為了一個導體,此時,大量的電流在放電管的電壓作用下,立即接地,使得沖擊波被強行中斷,這時雷擊作用不會通過保護設備,因此無論對設備還是人體,都起到安全保護作用。這種情況下,即使部分電壓能夠進入被保護的設備中,也僅是由雷電而產(chǎn)生的電流通過放電管所產(chǎn)生的殘壓。當雷電產(chǎn)生的電流經(jīng)過以后,過電壓消失,這時管內(nèi)的氣體又回到原來的絕緣狀態(tài),電路恢復正常。氣體放電管的使用主要是為了將通過電路的電壓值

4、被強行降低,并且控制在要求的范圍內(nèi)。如果電壓超過最低的限制,則放電管就會開始放電,進而達到控制電壓的目的。從中我們也可以看出,要確保放電管能夠發(fā)揮正常的保護作用,需要將放電管放置在被保護設備的引入端,上端與線路的入口相接,下端實行接地處理。2 雷電的種類與放電過程在大氣運行過程中,雷電是較為普遍的電流運動形式之一,也是大氣中形成的靜電放電現(xiàn)象。由于雷電的作用,將對電路正常運行造成影響,結(jié)合這種影響的不同,可以將雷電劃分成直擊雷、感應雷與反擊雷三大類型。直擊雷對電路產(chǎn)生的影響是最大的,但是直擊雷的次數(shù)很少。感應雷對電路產(chǎn)生的影響較小,但是電路遭到感應雷襲擊的可能性最大。一般情況下,雷擊放電的過程

5、非常短暫,最長過程也不超過幾百毫秒,在這一過程中可將雷擊放電分為先驅(qū)放電、主放電和余輝放電三大階段,并且每一階段的速度非?？?對電路的破壞力也最大。雷擊電沖擊波所產(chǎn)生的瞬間電流值和能量等,都與雷擊的破壞度有著緊密的聯(lián)系。3 氣體放電管保護運用中容易出現(xiàn)的問題3.1 時延脈沖及續(xù)流當放電管處于工作狀態(tài)時,從暫態(tài)電壓到達放電管的直流放電電壓與發(fā)生實際的放電動作之間,存在著一段時間的延遲,而延遲的長短與過電壓的波頭上升陡度有關(guān)。在通常情況下,氣體放電管并不是單獨使用,而是在放電管周圍放置一些其他的保護元件,對延時脈沖起到一定的抑制作用,從而達到更好的保護電子設備的目的。續(xù)流的產(chǎn)生主要是由于放電管泄放

6、過電流之后,被保護線路中的電壓仍處于工作狀態(tài),并且處于放電管的感受范圍之內(nèi),即常說的“續(xù)流”。如果存在大量的續(xù)流,那么對被保護的線路以及放電管等形成極大影響。當熔斷器的額定電流和被保護電路的電流處于較高的情況下,就容易在放電管的弧區(qū)內(nèi)形成續(xù)流。3.2 狀態(tài)翻轉(zhuǎn)及短路反射在放電管的初始放電階段,從開路狀態(tài)轉(zhuǎn)變到導通狀態(tài)。在整個轉(zhuǎn)變過程中,暫態(tài)電流的變化率相對較大,而這一變化中涉及的暫態(tài)電流也將在空間內(nèi)形成電磁場,并向四周輻射,最終對附近的信號線、電源線等形成干擾作用,或者周圍電氣回路也會形成感應電壓。一般情況下,可采取屏蔽、濾波或者降低耦合等方法,起到有效的抑制作用。當導通了放電管之后,入射波就

7、會受到反射影響,對電子設備起到保護作用,但是也要考慮到,由于反射波電流而形成的空間電磁場,會將能量輻射到周圍,必須采取有效的抑制措施。4 氣體放電管的選用(1氣體放電管對于外界的電干擾功率產(chǎn)生很大的影響,在受到雷擊或者是其他干擾時,放電管的電極之間能夠快速地將電離進行消除,也就是說,放電管放電之后需要的時間越短越好,一般不應當超過2秒。只有快速地恢復狀態(tài),才能保證線路信號的接收與傳輸?shù)男省?2放電管的伏秒特性,與被保護的設備伏秒特性應當正確地配合。一般應當根據(jù)電子設備或者是通信線路的具體要求和具體的放置地點,有針對性地選擇放電管類型。由于放電管的沖擊作用,可能會擊穿電壓,因此采取有效的措施,

8、確保被保護的通信設備處于安全運行狀態(tài)。(3有關(guān)放電管伏安特性,應該與被保護設備的伏安特性相符。如果放電管受到擊穿影響,那么放電管中殘留的電壓,實際上也就是放電管放電以后的電壓值,應當確保其與被保護設備在同樣的電流經(jīng)過時所能夠承受的電壓值低,否則不僅無法起到有效的保護作用,甚至會造成設備的二次損壞。(4放電管的滅弧熒光電壓,應當與被保護設備安裝地點的最高工頻相電壓正確地配合。因此,要求滅弧熒光的電壓大于設備安裝地點的最大相電壓。只有這樣,才能確保設備系統(tǒng)單向接地故障發(fā)生時,可通過放電管的作用,及時熄滅續(xù)流電弧,以更好地保護放電管。(5如果安置了氣體放電管的通信設備在當年未受到雷擊的損害,則應當在

9、第二年雨季到來之前,對所有的放電管進行檢查與檢測,使用專業(yè)的測試儀器,確保放電管處于良好的運行狀態(tài)。(6在氣體放電管中采取限幅措施,既要在電力電子通信設備中使用,又要在最新半導體技術(shù)等通信系統(tǒng)中使用,或者在計算機工業(yè)控制、數(shù)字顯示等電子儀器中,也可發(fā)揮電壓保護器件的重要作用。5 結(jié)語氣體放電管的有效運用能夠有效地保證通信線路在受到雷擊作用或者人為因素影響等時避免受到侵害或引發(fā)安全事故。實際上,應用氣體放電管的方法比較簡單,而無論是制造電子電氣設備還是應用電子電氣設備,只要掌握了氣體放電管的最佳性能參數(shù),并且保證其與設備本身的參數(shù)要求相匹配,便可以利用氣體放電管達到很好的效果?？傊?氣體放電管的應用是一種簡單、安全的防護措施。參考文獻1 耿明.十九世紀下半葉的氣體放電實驗d.華東師范大學,2010.2 張文軍.氣體放電管、壓敏電阻的主要特性與應用j.第二屆中國防雷論壇,2003.3 黎步銀,趙俊,周東祥,呂文中.氣體放電管直流擊穿電壓自動測試系統(tǒng)的研制j.計量學報,2005,(1.4 馬浩淼.氣體放電管的應用j.陜西師范大學繼續(xù)教育學報,200