Рис. 4.10. Зависимости времени запаздывания разряда для различиы.х типов низковольтных защитных разрядников от величины приложенного к ним напряжения-

/ -РГ>-5. РБ-90; 2-Р-27. Р-34, Р-35: 3 - Р-2?Г. Р-350. Р-460; 4 -Р-3. Р-1. Р-3

Пряжения разрядников сочетаются с длительным предразрядным временем, соответствующим 100... 1000 мкс.

Для импульсов с крутизной фронта ниже 1 В/мкс и лик превышает в 1.5 раза статическое напряжение пробоя, и только при значениях крутизны фронта импульсов перенапряжения ниже 0,1 В/мкс дпиа-

0,1 .

мпческое напряжение пробоя приближается к статическому,

, то

Таблица 4.17 Сравнительные характеристики гибрилных схем на основе

газонаполненных защитных разрядников

К основным недостаткам, связанным с конструктивными особенностями и физическими свойствами газонаполнеииых защитных разрядников, следует от-iiecTH следующие:

наличие выбросов остаточного папряжения на разряднике, энергия которых зачастую оказывается достаточной для повреждения защищаемых чувствительных элементов РЭС (особенно полупроводниковых приборов);

высокие токовые нагрузки, пока потенциал на разряднике низок;

относительно высокая емкость прибора;

больпюе время срабатывания.

В больщ;щстве случаев отрицательное влияние перечисленных недостатков на степень защиты чувствительных элементов РЭС компенсируется созданием на базе газонаполненных разрядников гибридных схем (табл. 4.17).

Вентильные разрядники (табл. 4.18-4.19)-это сложный прибор с улучшенными защитными характеристиками, реализация которых достигается объединением в одргой конструкции двух защитных элементов - искрового разрядника и нелинейного сопротивления.

Таким образом, основные элементы вентильного разрядника - искровой промежуток (ПП) и рабочее нелш1ейное сопротивление (PC), соединенные последовательно (рис. 4.11). Вывод вентильного разрядшша со стороны PC подключается к заземлению, другой (со стороны ИП)-к защищаемому элементу.

Прн срабатывании разрядника искровой промежуток пробивается и токи перенапряжения через PC стекают а землю. Рабочее сопротивление выполнено из полупроводникового материала (вилита или тервита), обладающего нелинейной зависимостью между током и напряжением. С увеличением напряжения его сопротивление резко падает, а с уменьшением напряжения - резко возрастает. Эти свойства PC позволяют снижать выбросы остаточных напряжений на разряднике.

Иа практике для защитных целей применяются вентильные разрядники РВП. РВИ, РВНН (РВНШ) или РВ-(Р -разрядник, В - вентильный. П - подстанционный, Н - низковольтный. Н(Ш)-ножевого или штепсельного кре-

Та блица 4.18 Высоковольтные вентильные разрядники

Таблицы 4.19. Низковольтные вентильные разрядники

* Производство ПНР. * Малогабарнтпый.

Рис. 4.11. Основные элементы венпьчьны.ч разрядников: ; - искровоА промежуток; 2 - рабочее сопротивление (нелн-

иеПное]

плення; далее идут цифры, характеризующие наименьшее рабочее напряжение для подстанцнонных разряд-пиков в киловольтах и наибольшее допустимое напряжение в вольтах НЛП киловольтах для низковольтных разрядников).

Вентильные разрядники главным образом применяют для защиты от перенапряжении электрических цепей питания РЭС с высоким (РЕП-3. РВП-6. РВИ-10) н низким (РВ-1000, РВН-0.5. PBHII-250) напряжением. Последние используют также для защиты воздушных линий связи, а также цепей дистанционного питания усилительных пунктов связи (см, ГОСТ 5238-81).

Защитные полупроводниковые приборы. В качестве элементов защиты схем и цепей РЭС от дестабилизирующего влияния грозовых перенапряжений широко применяют защитные полупроводниковые прпборы. К ним относятся: выравниватели, варнсторы. кремниевые диоды, стабилитроны и ограничительные диоды.

Защитные свойства этих полупроводниковых приборов обусловлены нелинейностью вольт-амперных характеристик у выравнивателей п варисторов, наличием участков насыщения в прямых ветвях вольт-амперных характеристик у кремниевых диодов п явлением лавинного пробоя при работе на обратных ветвях вольт-амперных характеристик стабилитронов и ограничительных диодов.

Как правило, защитные полупроводниковые приборы применяют в качестве второй и третьей ступеней защиты в гнбрпдных схемах. Они способны понижать уровни опасных напряжении с десятков н сотен вольт до 1 В и менее. В отличие от защитных разрядников диоды н стабилитроны cnoco6iiu открываться и закрываться почти мгновенно прп приложении малых но амплитуде напряжений порядка 0.5... 10 В п тем самым ограничивать перенапряжения на полунроводншсовых элементах РЭС до требуемых уровней, i[e снижая качество пх функционирования.

Выравнивателн (табл. 4.20)-это практически безынерционные защитные полупроводншчовыс приборы, которые, по существу, являются нели-неннымн резисторами, облалающтгмн способностью поглощать энергию, сопутст-вуюн1ую перенапряжениям. Сопротивление выравнивателей зависит от приложенного напряжения, с увеличением напряжения резко падает сопротивление, и, наоборот, с его уме[1ьшением - сопротивлепне выравнивателя возрастает.

Таблица 4,20. Выравниватели

Рнс. 4.12. Типопые вольт-амперные характеристики выравнивателей (/) и варнсторов (2)

Выравниватели имеют симметричную Еольт-амперную характеристику с одинаковыми ветвями прп прямой н обратной полярности приложенного напряжения (рис. 4.12). Следовательно, они могут пропускать импульсы тока разной полярности. Их включают в электрические цепи, как правило, параллельно защищаемому прибору с целью выравнивания опасной пульсации разности потенциалов при воздействии внешних источников перенапряжспич (грозовых разрядов) с амплитудой 100 В и выше.

Для изготовления выравнивателей в основном используют двуокись цинка или титана, имеющие коэффициент нелинейности в прелелах 0,1 ... 10.

Керамические виравниватели типа ВК в основном используют для грозозащиты и сглаживаН11я пульсаций в цепях электропитания РЭС постоянным током. Селеновые выравниватели типа ВС предназначаются, как правило, для цепей электропитания переменного тока, оксидно-пинкоаыс выравниватели типа ВОЦ -для защиты от перенапряжений пол>щроводнцковых приборов (в качестве вентильных дисков в них ставят оксидно-цинковые варисторы типа СН 2-2А-510 и СИ 2-2А-560).

Варисторы (табл. 4.2!)-нелинейные полупров-одииковые резисторы, сопротивление которых так же, как и у выравнивателей, зависит от приложенного напряженпя.

Таблица 4.21. Основные эксплуатационные характеристики

варисторов

Тип прибора

КлЕСспфика-пноииыП ток. м.-\

Классификационное напряжение. В

Ко:ффнциент кел11нейности

.Максимальное импульсное напряжение. В

Л\аксимальная

MOlUt{OCTb р с-

сеннания. Вт

СН 1-1-1 СН 1-2-1 СН 1-2-2 СН 1-3 СН 1-6 СИ 1-8 СН 1-10 СН 2 1 СН 2-2Л

5.0 20

0.05 10

560 .. 1500 56 ..270 15 . 27

.5.6... 27

(2 ...2.5)-10 15... 47 120 . 560 330... 1500

3.5 ... 4,5

4.0 6.0... 10 3,5... 5,0 25: 30 30... 50

1200.. 2000 150... 800 60 .. 90

1.50 3 10* 75... 235 360... 16S0 1000..4500

1000 1000 800 100 150 2000 3000 500 1600

П р и м е ч а и и е. См. ГОСТ 23203-78 Варисторы. Ряды токоп и классификационных напряжений.

В отличие от выравнивателей варисторы имеют более высокий коэффициент нелинейности 25... 100 (см. рис. 4.11), их применяют в основном для защиты пол>щроводнпкових приборов РЭС от воздействия перенапряжений, так как они имеют более крутую вольт-ампернуго характеристику.

Для обозначения варисторов применяют буквенно-цифровой код (СН -сопротивление нелинейное; далее следуют цифры, первая if3 которых обозначает материал (1-карбид кремния, 2 -се.теи), вторая - конструктивное исполнение (1. 8 - стержневое, 2, 10 -дисковое, 3 - микромодульнос). третья - порядковый номер разработки).

Основное назначение варисторов - защита элементов электрических цепей РЭС постоянного, переменного и импульсного тока от перенапряжений, в том числе п грозовых.

Кремниевые диоды (табл. 4.22) - заи;итные полупроводниковые приборы, ограничивающие амплитуду перенапряжений за счет наличия участка .насыщения прямой ветви вольт-амперной характеристики.

Таблица 4.22 Характеристики импульсных кремниевых диодов.

применяемых дтя защиты цепей РЭС

Для ограничения опасных перенапряжении широко распространено параллельное включение дгюдов по отиошенни) к защищаемому элементу. Однако не исключено применение и схем продолыюп защиты.

Прп подаче на д1год напряжения с амплитудой UD<Uorp (где обьгано Uor? составляет 0.5... 0,7 В) форма сигнала на нагрузке остается неиз.менной, поскольку динамическое сопротивление па пологом участке вольт-амперной характеристики намного больше сопротивления нагрузки (рис. 4.13). При UD>Uorv динамическое сопротивление резко падает по сравнению с сопротивлением нагрузки, что приводит к увеличению тока через диод п уменьшению напряжения ня нагрузке до уровня t/orp- Таким образом, уровень ограничения перенапряжений кpeип:eвым диодом определяется характеристикой этого участка.

Последовательное включение кремниевых диодов с нагрузкой при реализации вариантов продольной .защиты приводит к ограничению перенапряжений на нагрузке только одной полярности.

Кремниевые диоды в основном применяют для защиты цепей высокой частоты ввиду их малой собственной емкости п, как следствие, высокого быстродействия. Как правило, для защиты применяют импульсные кремниевые диоды.