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1、气体放电原理气体放电管的结构及其组成气体放电管的电气参数特性气体放电管耐流特性气体放电管典型保护原理及应用气体放电管结构与参数及其测试方法a. 电压电流随时间关系图 b. 放电管伏安特性图Vs: 击穿电压(Spark-over voltage)Vgl: 辉光电压 (Glow voltage)Va: 弧光电压 (Arc voltage)Ve: 息弧电压 (Extinction voltage)G: 辉光放电区 (Glow mode range)A: 弧光放电区 (Arc mode range)一、气体放电管交流放电过程1一、气体放电微观过程EPCOS 04/20041一、气体放电微观过程EPCO
2、S 04/20042一、气体放电管微观放电过程-汤生放电气体放电分为两大类：非自持放电和自持放电，放电从非自持过渡到自持的现象称为气体击穿。这种放电现象与理论是本世纪初由科学家汤生提出的。非自持放电是指在存在外致电源的条件下放电才能维持的现象；自持放电是指去掉外致电离源的情况下放电仍能维持的想象。T0区：剩余电离粒子和电子在电场的作用下定向运动，电流从零开始逐渐增加，当极间电场足够大时，所有带电粒子都可到达电极，这时电流到达某一最大值。由于剩余电离产生的带电粒子密度一般很弱，所以T0区域饱和电流值仍然很小（约10-12A量级)。T1区：阴极发射的电子在电场的作用下获得足够的能量，它们与气体分子
3、碰撞并产生电离，导致带电粒子增加，放电电流随之g990g2331。T2区：电子与气体分子碰撞产生g8503离子，电流g17839一g8505增大。这g18336从阴极发射的最g2419始的电子是由某种g1821电g6940g5224产生的，g3926g7536这种g1821电g6940g5224g12373然g9052g3845，g18039g1052汤生放电区域的电流g1262g12447g2375g1025g7041，所以这种g4658于非自持放电。当作用在放电g12661g1016g12483的电g2399大于某一g1032g11040值Vs时，放电g12661的电流g1262g1237
4、3然g17817g17907g990g2331，g3926g8504时g12239去外g11040电离源放电g1262g10043g7099维持，气体出现某种g12879g3423的自持放电，g3926g17757g1821放电和g5371g1821放电。这时气体产生g1114击穿g6122g11540g9791，g1866g1032g11040电g2399值Vsg4613称为击穿电g2399。2一、气体放电管微观放电过程-汤生放电汤生放电理论就是在此放电基础上引入三系数来描述由电子和正离子产生气体电离的机理：汤生第一电离系数，汤生第二电离系数，以及汤生第三电离系数。电子和中性粒子使之电离的过
5、程对放电起主要作用。第三系数又称正离子的表面电离系数，表示每个正离子打在阴极上所引起的次级电子发射数。2一、气体放电管击穿-帕邢定律气体击穿后的放电形式与电极形状、极间距离、气压以及外电路的特性有关，在气体种类和阴极材料都确定的情况下，式中A,B, 都是常数，可见Vs仅是pd乘积的函数，实验已经充分的证明了这一点，Vs随pd的变化规律关系称为帕邢定律。即在放电空间里，气体的击穿电压只是气压和极距乘积的函数。2一、气体放电管击穿-潘宁效应（penning effect)实验发现，在适当的良种气体组成的混合气体中，它的着火电压会低于单种气体的着火电压，目前在氩-汞以及氖-氩混合气体中都发现了这种现
6、象，这种效应称为g9516g4437效应。g2499用g12628式表示：实验g16789g7138，A的g9620发g14033g17246g6521g17829B的电离g14033，这种g9620发g17728g12239g1972g10587g17246大。g2490外，混合气体的g11908g6770g6142面g12227是单g17148气体的10g1505以上，这g4560g14280发生g11908g6770g17728g12239的g1972g10587g1075大，由此g2499g16277g9516g4437效应对g19489低着火电压的作用。2一、气体放电管放电过程-辉光
7、放电g17757g1821放电是一种g18337要的放电形式，是汤生放电的g17839一g8505发g4649，主要g2318g2047在于g17757g1821放电有g17751大的电g8981。g3252放电g12661g1998现特有的g1821g17757g13792g5483g2529，g17757g1821放电g2499分为g1134g17757g1821、正g5132g17757g1821及g2465g5132g17757g1821放电三种类g3423。g17757g1821放电是一种g14270g6357放电，放电电g8981大g4579为g8639g4445级，它是g1976
8、4正离子g17732击阴极所产生的二次电子发射来g13512g6357的。g17757g1821放电g5468g7138g7186分为以下g1972个g2318g3507：阴极g1313g19489g2318：阴极与a之间，这g18336有g5468大的电g3342g5390g5242。g17139g17757g2318：ab之间，这g18336电离和g9620发主要由阴极g1313g19489g2164g17907下的g5567g17907电子g11908g6770气体g2419子g13792引起。g8873g6301第g7275g2318：bc之间，这g18336电子g14033g1833
9、9g3838低，g993g17287以g9620发气体g2419子，在ac之间的电子g8981主要是g6205g6967电子g8981。正g7621g2318：cd之间，这g18336电g3342g5390g5242为g5132数。g19463极g17757g2318：g19463极g19480g17829的发g1821g2318。一、气体放电管放电过程-弧光放电g5371g1821放电是一种g14270g6357放电，它的主要特g9869是g13512g6357电压低，g17902g5132g2494有30g1251以g1881。由于g5371g1821电g8981g5468大，单g1976
10、4正离子g17732击阴极g993g14033g6564g1391这g1052g3822电子，g7368g3822的电子应g16825是阴极g14270g17535发射电子。g5371g1821放电分为三个g2318g3507：阴极g1313g19489g2318：g2318g3507g5468g11713109欧姆. 电容: 放电管极间测得的电容值.气体放电管各极间电容应不大于10PF, 通常在3PF以下. 直流过保持电压: 在特定条件下，放电管经冲击放电后，在规定的时间内从低阻抗导状态恢复到高阻抗绝缘状态时允许负荷的最高直流电压，通常以g1866g13505流g17986g7041时间g7
11、481g15925g18339。g1231g1321规g7696的放电管g13505流g17986g7041时间都应g4579于150ms，标称直流击穿电压值为70V和90V的管g4388不g13783g7692g8504g20045g6363标。放电管过保持电压的直流g16809验电压分为52Vg45180V和135Vg989g6389，g14521过保持电压值g17241g1998上g17860g14551g3272，g2029g6365g19668要g1927定。 气体放电管g13505流g14033g2159（Follow on current):在特定条件下，放电管经冲击放电后，在g
12、2334个g8886g19283内从低阻抗导状态恢复到高阻抗绝缘状态时允许负荷的最大电流。通常以放电管两端施加的电压g2462流经放电管的g1144流电大g4579g7481g15925g18339。三、气体放电管电参数特性I253V200A三极管冲击横向电压: 以两个放电间隙g993同时击穿的时间差来衡g18339，g16825时间应g993大于200ns。L1L2AVs=210VVs=250V48V由于三极气体放电g12661至少有两个放电间隙共用g11468同的放电介g17148g708堕性气体）。三极g12661保护当一个间隙被击穿时，由于电离的气体分子的运动g13792引起g2490
13、一间隙在电压未达g2052其击穿电压时就被击穿。g1075就是说在L1与L2之间的电压差g993取决于每个间隙的击穿电压，g13792g2494取决于三极放电g12661中的放电介g17148的特性，如气体分子的运动g17907g5242,电离g5242g12573。横向电压就是用来衡g18339三极放电g12661两个放电间隙之间的电压差，及L1与L2之间的电压差。GB9043中规定了在1KV/us波形下这种电压差g4396在的时间g993g5483长于200ns，即:1000V/us*200ns=200V.g1075就是说横向电压要g4579于200V。但在GB9043中横向电压是用200
14、ns这一时间考核的。其测试方g8873g2499g14033参考GB9043中的第6.7条。三、气体放电管电参数特性四、气体放电管耐流特性气体放电管g19512了上g17860g983大最g3534g7424电g2454数g3818，g17836g7389g13796流g14033g2159标准,亦称g4563g2641g16809验,管g4388的g5627g14033通常g11013g13796流g12573g13435的高低g1927定.g13796g1144流放电电流：g2460称g13796g5049g20069电流g727在规定的放电g8437数内，流经放电管放电间g19565的g
15、17829g1296g1144流电流的g7389g6940值(4852Hz)，电流大g4579从2.5A到300A.g13796冲击放电电流：在规定的放电g8437数内，流经放电管放电间g19565的冲击电流g4804值。亦称“g14045冲放电电流”或g9022g9056放电电流“。通常g2265g2559g12193g8886g543010/1000us和8/20us,10/350us 电流大g4579从100A 到150KA.2. 冲击电流g16809验3. 冲击电流g16809验2g4557g16809g7691施加g8886g5430为8/20g173s的冲击电流g8886，电流g4
16、804值g6365g159324g11468应的电流g12573g13435g17885g2474，g8503g451g2465g2533极g5627各冲击5g8437，g1866g4439要求g2528冲击电流1。四、气体放电管耐流特性g4557g16809g7691施加g8886g5430为10/1000g173s的冲击电流g8886,电流g4804值g6365g159324g11468应的电流g12573g13435g17885g2474, 冲击电流g9316的充电电压g4804值应不g4579于g16809g7691最大冲击击穿电压的1.5g1505。g16809验可以是g8503或g13785g8503g451g2465两极g5627g1144g7379冲击，冲击g8437数通常为300g8437。1. g1120极管以g2462g989极管g13
