Газові розрядники - студопедія
Прилади для обмеження перенапруг в ланцюгах
Елементи для захисту від перенапруг використовують нелінійні ефекти, замикаючи ланцюг між захищеним проводом і землею. Наведений на дроті заряд йде в землю. При цьому напруга між проводом і землею зменшується. Однак під час цього процесу можуть виникати великі струми, які можуть привести до перегріву приладу і його руйнування. Розглянемо різні прилади для обмеження напруги. Іскрові розрядники нами вже були розглянуті.
Електроди, між якими відбувається розряд, поміщаються в герметичний скляний корпус, наповнений газом (наприклад, неоном або аргоном) під певним тиском. Поверхні електродів покриваються активними речовинами, які сприяють виникненню газового розряду. Ці заходи дозволяють підтримувати напругу спрацьовування розрядника (зазвичай від 70 В до декількох кВ) в межах певного діапазону відхилень (наприклад, + 20%). На малюнку 5.14 показана конструкція 2-х електродного захисного розрядника перенапруги.
Ріс.5.14. Конструкція типового двоелектродного розрядника.
Для захисту симетричною лінії зв'язку можна використовувати два двоелектродної розрядника, кожен з яких включається між провідниками і землею (ріс.5.15).
Мал. 5.15. Схема включення двоелектродної газових розрядників для захисту приймача сигналу.
При впливі потужної імпульсної перешкоди (наприклад, грозовий) в певному перетині симетричною лінії на її проводах виникає висока напруга щодо землі. Для симетричною ланцюга це практично однакові напруги по амплітуді і формі (перешкода загального вигляду). Ці імпульсні перешкоди по двом несиметричним лініях, утвореним провідниками симетричною лінії і землею поширюються в сторони ближнього і далекого решт. Нас цікавить в першу чергу імпульсна перешкода, яка поширюється в бік приймача. Якщо параметри передачі несиметричних ліній (постійна поширення і хвильовий опір) однакові, то перешкоди на входах приймача будуть однаковими і диференціальна перешкода, яка погіршує якість зв'язку, буде прагнути до нуля. Однак напруги щодо землі можуть бути великими і становити небезпеку для приймальних пристроїв і обслуговуючого персоналу. Спрацьовування розрядників зменшує цю небезпеку.
Мал. 5.16. Схема включення двоелектродної газових розрядників з дренажної котушкою.
При спрацьовуванні одного розрядника через обмотку дренажної котушки починає протікати струм, а на її обмотці діє повна напруга імпульсної перешкоди. У другій обмотці виникає таке ж напруга, яке практично подвоює напруга перешкоди на другому розряднику і він негайно спрацьовує. Так досягається практично одночасне спрацьовування розрядників. Відзначимо, що після спрацьовування розрядників дренажна котушка має опір прагне до нуля для перешкод, і отже добре пригнічує перешкоди, і дуже великий індуктивний опір для сигналу, і отже не послабляє сигнал, роблячи можливим його передачу навіть при спрацювали розрядниках.
Для захисту симетричних ланцюгів були також спеціально розроблені трьохелектродні газові розрядники (ріс.5.17), які можна розглядати як поєднання двох двоелектродної розрядників із загальною розрядної камерою.
Ріс.5.17. Конструкція типового трьохелектродної розрядника.
Така конструкція гарантує одночасне виникнення дуги в двох камерах так, що забезпечується ефективний захист навіть при деякій неоднаковості напруг перешкод на проводах симетричною пари по відношенню до землі. Характеристики газового розряду залежать від швидкості зростання напруги.
Ріс.5.18. Фізичні процеси в розряднику
Розглянемо фізичні процеси в двоелектродної газовому розряднику при впливі імпульсу має характер грозового імпульсу. В процесі наростання напруги до досягнення напруги пробою Va газовий розрядник являє собою ізолятор (R ³ 100 Мом). При досягненні напруги пробою з'являється електричний струм, величина якого обмежується внутрішнім опором ланцюга. Через падіння напруги на внутрішньому опорі ланцюга напруга на розряднику стрибком падає. Однак напруга на розряднику залишається досить великим для підтримки в ньому тліючого розряду. З подальшим зростанням вхідної напруги струм швидко зростає. Зростає і напруга на розряднику. При напрузі Vgl (70. 150 В залежно від типу розрядника) і струмі величиною 0,1. 1,5 А виникають умови для виникнення дугового розряду, при якому напруга на розряднику зменшується до 10-25 В. При подальшому збільшенні вхідної напруги умови для дугового розряду зберігаються і ток продовжує рости, а після досягнення максимуму ток починає зменшуватися разом зі зменшенням вхідної напруги . Напруга на розряднику в режимі дугового розряду практично не змінюється і залишається малим. При зменшенні струму дуги настає момент, коли енергії для підтримки дуги виявляється недостатньо, вона згасає і розрядник переходить в непроводящее стан.