配電柜里面的防雷器(浪涌保護器SPD)的工作原理是基于非線性元件在不同電壓下的阻抗變化特性,實現對過電壓的分流或限壓。以下是其詳細的工作原理:
在正常工作電壓下,浪涌保護器呈現高阻抗狀態,對系統不產生影響。此時,它相當于一個開路,保證電源系統或信號系統的正常工作。
當系統線路上出現浪涌過電壓時,浪涌保護器的阻抗會迅速降低,變為低阻抗狀態。這個變化通常在幾納秒內完成,以確保能夠及時響應過電壓。此時,浪涌保護器相當于一個閉合電路,將過電壓短路并限制在下游連接的電氣設備的可接受范圍內。通過內部的非線性元件(如壓敏電阻、放電間隙等),浪涌保護器能夠吸收和轉移浪涌能量,將其泄放到大地或其他合適的路徑上,從而保護下游設備免受損害。
一旦浪涌過電壓消失,浪涌保護器又會迅速恢復到其原始的高阻抗狀態。這個恢復過程同樣非常迅速,以確保不影響系統的正常供電或信號傳輸。此時,浪涌保護器再次相當于一個開路,保持有源導體和大地之間的隔離。
浪涌保護器中的非線性元件是其實現防雷功能的關鍵。這些元件的電阻隨施加在其上的電壓而變化,因此被稱為非線性電阻。在正常工作電壓下,非線性元件的電阻很高,使得浪涌保護器呈現高阻抗狀態。而當出現浪涌過電壓時,非線性元件的電阻會迅速降低,使得浪涌保護器能夠迅速響應并吸收過電壓。
放電間隙:由兩個緊密靠近的電極組成,將電路的一部分與另一部分隔離到一定的電壓水平。在存在電壓浪涌的情況下,隨著電極之間形成電弧,放電間隙的阻抗迅速降低到很低,通常在100ns內。電涌結束時電弧熄滅,恢復隔離。
壓敏電阻:具有連續但不線性的電壓-電流關系。當不存在浪涌時(通常高于1MΩ),壓敏電阻具有高阻抗;當發生浪涌時,壓敏電阻的阻抗在幾納秒內迅速降至1Ω以下,允許電流流動。在放電浪涌后,壓敏電阻恢復其隔離特性。
總的來說,配電柜里面的防雷器(浪涌保護器SPD)通過其內部的非線性元件在不同電壓下的阻抗變化特性,實現對過電壓的分流或限壓,從而保護下游設備免受雷電或其他瞬態過電壓的損害。