壓敏電阻的用途很廣。其主要用途是在各種電氣設備和電子線路中抑制浪涌。
在電路中經常會出現各種浪涌。它們是由原先儲存的能量突然釋放而引起的。這種能量可能是電路本身儲存的,當電路發生換路動作時釋放出來,也可能是存在于電路之外的,通過耦合或其他途徑侵入到電路中。最常見的是雷電引起的浪涌、電感電路中電流引起的浪涌和靜電電壓等。其暫態沖擊電扭的幅值可高出電路正常工作電壓的幾倍乃至幾百倍以上,從而造成電路器件擊穿、電接點跳火、產生噪聲,使計算機和控制系統誤動作或在化工、火工生產中引起爆炸等。
用壓敏電阻將浪涌限制在允許的范圍內,可降低對設備的絕緣等級和對器件耐壓的要求,可延長開關、繼電器、有刷電機等機電產品的工作壽命,可防止電火花或靜電引起的爆炸及干擾,可提高系統的可靠性等。此外,壓敏電阻還可用干高壓穩壓、非線性補償和自動增益控制等。
過壓保護
1、雷擊保護
雷擊會引起大氣過電壓。大多屬于感應性過電壓。雷擊對輸電線路放電產生的過電壓稱為直接雷擊過電壓,其電壓值特別高,可達 102~104V 造成的危害極大。因此,對室外的電力系統和電器設備,必須采取措施防止過電壓。
采用 ZnO 壓敏電阻避雷器對消除大氣過電壓非常有效。一般將其與電氣設備并聯聯接。若電氣設備要求殘壓很低,可采用多級保護。下圖是利用 ZnO 避雷器消除大氣過電壓的兒種常用保護電路。圖(a)是三相電氣設備 ZnO 避雷器的聯接方法,圖(b)是電磁閥控制系統 ZnO 避雷器的聯接方法,圖(c)為電源與負載之間 ZnO 避雷器的聯接方法。
壓敏電阻用于電氣設備避雷
(a)、三相電氣設備;(b)、(c)、
2、電路保護
各種電子電路和電氣設備在實際應用中,時常會受到操作過電壓影響。所謂操作過電壓即在電路工作狀態突然變化時,電磁能量急劇轉化和電能量快速傳遞時產生的抑制過電壓。為防止這種過電壓,可用高能 ZnO 壓敏電阻保護各種大型電源設備、大型電磁鐵及大型電機等;而對汽車回路、通信線路及許多民用電器線路則可用低壓 ZnO 壓敏電阻或其他種類的低壓壓敏電阻予以保護。
下圖是用壓敏電阻防止操作過電壓保護電路的幾個例子。圖(a)為三相整流電路的保護方式;圖(b)是單相橋式整流電路的保護;圖(c)是用壓敏電阻與真空開關配合,通過抑制操作過壓對高壓電機予以保護;而圖(d)和圖(e)分別是微型電機和直流電機的壓敏電阻保護電路。
壓敏電阻用于電路保護
(a)、三相整流;(b)、單相整流;(c)、與真空開關配合;(d)、三相電機;(e)、直流電機
3、開關保護
帶感性負載的電路突然斷開時,其過電壓可超過電源電壓的若干倍。過電壓會造成接點間的電弧和火花放電,從而損壞接觸器、繼電器、電磁離合器等觸頭,縮短設備使用壽命。壓敏電阻在高電壓時具有分流作用,因此可用于在觸點斷開的瞬間防止火花放電,從而保護觸點。壓敏電阻保護開關或觸頭的聯接方法如下圖所示。壓敏電阻與電感并聯時,開關上的過電壓等干電源電壓與壓敏電阻殘壓之和,壓敏電阻吸收的能量為電感儲存的能量。而壓敏電阻與開關并聯時,開關上的過電壓等于壓敏電阻的殘壓,壓敏電阻所吸收的能量要略大于電感儲存的能量。
壓敏電阻用于開關保護
(a)、與電感并聯;(b)、與開關并聯
4、器件保護
為防止半導體器件工作時由于某種原因產生過電壓而被燒毀,常使用壓敏電阻加以保護。下圖即為壓敏電阻保護晶體管的應用電路。在晶體管集電極與發射極之間,或在變壓器的初級并聯壓敏電阻,能有效地抑制過電壓對晶體管的損傷。在正常電壓下,壓敏電阻呈高阻狀態,只有極小的泄漏電流。而當承受過電壓時,壓敏電阻迅速變為低阻狀態,過壓能量以放電電流的形式被壓敏電阻吸收。浪涌電壓過后,當電路或元件承受正常電壓時,壓敏電阻又恢復高阻狀態。
晶體管的過壓保護電路
(a)、與三極管并聯;(b)、與電感并聯
對晶閘管或二極管來說,一般將壓敏電阻與其并聯或者與過電壓產生源并聯。而且應使重復動作及非重復動作的反向電壓均大于壓敏電阻的殘壓。下圖是壓敏電阻保護晶閘管的電路。
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