Искровой разрядник, принцип работы и устройство
Искровой разрядник – это электрический аппарат, искровой промежуток которого пробивается при определённом значении приложенного напряжения. Таким образом ограничивается перенапряжение в установке. Основным элементом разрядника является искровой промежуток. При появлении перенапряжения промежуток пробивается раньше, чем изоляция оборудования.
Установка искровых разрядников необходима для снижения высоких импульсных перенапряжений. Они возникают как вторичные последствия ударов молний и коммутационных процессов. Искровой разрядник является основной частью внутренней молниезащиты зданий и сооружений. Искровые разрядники иногда используют, как неотъемлемую часть устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).
Импульсные перенапряжения – это кратковременные, значительные скачки напряжения, которые приводят к выходу из строя бытовой и компьютерной техники. Резкие броски напряжения способны разрушать изоляцию проводов, что неминуемо приводит к возникновению короткого замыкания и возгоранию.
Принцип работы искровых разрядников
При возникновении перенапряжения на электродах разрядника значительно возрастает напряжение. Если это напряжение станет больше напряжение пробоя, которое указано в характеристике устройства, то возникнет пробой. В данном случае между электродами проскакивает искра. Снижается напряжение на электродах, а в искровом промежутке ионизируется воздух. Искровой разрядник пробивается напряжением и возникнет короткое замыкание. Для того чтобы этого не произошло, в разряднике присутствует дугогасительное устройство.
Задача искрового разрядника заключается в мгновенном соединении электрической линии с заземлением. Это позволяет безопасно отвести разрушительный электрический заряд в землю. Таким образом защищают высокочувствительное электронное оборудование и конструкции от разрушений.
Устройство и виды искровых разрядников
Разрядник состоит из двух основных частей: электродов и дугогасительного устройства.
Разрядник имеет прочный герметичный корпус, который предохраняет его от внешних механических повреждений. Промежуток между электродами называется искровым промежутком. Один из электродов соединен с защищаемым элементом электрической цепи, а другой обязательно заземляется. Без заземления разрядник бесполезен.
Дугогасительное устройство имеет большее значение в работе разрядника.
Трубчатый разрядник представляет собой трубку из прочного материала (различные полимеры). Например, полихлорвинил способен выдерживать необходимые температуры. При напряжении пробоя образуется искра, которая ионизирует воздух. Воздух сильно нагревается, при этом идёт массовое выделение газов.
Интенсивная газовая генерация гасит дугу фазного напряжения.
Гашение дуги в заданный промежуток времени выполняют специальным инертным газом (аргоном или неоном). Недостатком таких искровых разрядников является, то что, количество срабатываний невозможно точно определить.
В трёхэлектродном разряднике с термореле, параллельно разряднику включается термореле. При возникновении дугового разряда камера нагревается и термореле срабатывает, шунтируя разрядник. Напряжение на разряднике падает до нулевого значения и дуговой разряд прекращается. Такие искровые разрядники выдерживают до 10 срабатываний.
В вентильном разряднике для гашения дуги используется нелинейное сопротивление. Он состоит из нескольких искровых промежутков и рабочего резистора. Искровые промежутки последовательно соединены с рабочим резистором. Задача рабочего резистора — снизить значение сопровождающего тока до величины, которая гасится искровыми промежутками. Такой искровой разрядник обладает нелинейным сопротивлением. Оно падает с увеличением силы тока. Это свойство позволяет пропустить больший ток при меньшем падении напряжения. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени.
В системах молниезащиты искровые разрядники востребованы благодаря надёжности и возможности пропускать через себя большие токи. Некоторые из них выдерживают силу тока до 100 килоампер. Средняя сила тока молнии равна 30 килоамперам, максимальная 200 килоамперам.
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что применение искровых разрядников в телекоммуникационных сетях и сетях низковольтного электроснабжения является обязательной мерой.