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防雷器工作原理

发布时间: 2020-12-07  点击次数: 10856次

  防雷器的工作原理是用一种低压时呈现高阻开路状态,高压时呈现低阻短路状态,能承受数百安培大电流通过的过压保护电子器件组合并联在供电线路、信号传输线路上使用。当遇到雷击和高电压大电流时其立即呈现短路,同时断开总电源开关,使电脑设备受到保护。串联安装使用只不过时它的物理表面形式。信号线防雷器要求对高频信号损耗要小。

特点
①二级防雷保护
②响应迅速,纳秒级
③高传输速率:10Mbps
④残压低,衰减小(≤0.5dB)
⑤体积小,安装方便、简单


安装方法及注意事项
①防雷器串联在信号通道和被保护设备之间
②IN端接进线,OUT端接MODEM,不能接反
③接地地线力求短、粗、直,以减小分布电感对雷电泄放的影响。
④本产品无需特别维护。当系统工作出现故障时,可拆除防雷器后再检查,若还原到使用防雷器前的状态后系统恢复正常,则应更换防雷器


适用范围
(1)信号防雷产品:RJ11 、RJ45等 ,适用于计算机、机等其它有线通信设备 。
(2)电源防雷产品:PU40、PM40、ESP等,适用于220伏、380伏供电电路中。


技术原理
  发生雷击时,直击雷或沿着线进入室内的感应雷会使MODEM的进线电压急速升高,达到几百甚至上千伏,由于在进线端采用了第一级保护,并联一个气态放电管,通过惰性气体的电离,能转移大部分的瞬变能量,由于无分布电感电容,通流容量极大,特别适合用于吸收直击雷,保护后的残留电压为二十几伏,对于集成电路而言,这个电压还是偏高,还起不到有效保护,另外气态放电管,反应速度慢,导致其上冲电压可冲至电压峰值,有鉴于此,增加一级保护,并且在两极之间采用电感耦合,利用电感电流不能突变的原理,起到一个延迟的作用,为第二级保护赢得时间,并减轻对第二级的压力,第二级主要是采用固态放电管,它是基于可控硅原理的一种负阻器件,在冲击电压作用下,其前沿上冲电压非常低,显示出*的抑制特性,并且响应速度非常快(纳秒级),分布电容小,残压低于5伏,且对电流的吸收能力也相当大,非常适合用于网络通讯工程、电子部件的防雷保护。

 

                      

1、计算机网络浪涌保护的意义
   计算机网络属于弱电系统,由于广泛采用大规模集成电路于网络设备和网上设备中,这些设备对于强电的防护能力相对于普通的电气设备和用分离元器件组装的电子设备而言要脆弱得多(部分集成电路的反向击穿电压只有几伏)。在生产、运输和储存过程中以及在使用的过程中,工业上已经制定了比较多的标准,将其中建议或规定使用的方法归纳起来一般分两类:一类是静电防护法,另一类则是强电感应防护法。
   早期的场效应管及其集成电路甚至在不小心用手触摸以后就会被击穿。现在的产品防护能力虽然有所提高,但在比较干燥的环境中,由于空气和()电路板等之间的接触、摩擦、碰撞、应力变形等情况下都会产生静电积累而无法释放,加上人体穿着的化纤及毛料(毛皮)衣物也会产生静电积累,当我们移动或用手接触电路板时这些累积的静电均会通过元器件形成放电通路,并同时产生静电感应,此时的电压很容易超过集成电路的反向击穿电压从而直接导致集成电路和电路板的损坏。所以,我们通常看到的集成电路或电路板一般是包装在防静电塑料制成的塑料袋中。在生产线上取用或修理人员在做故障检查时需要戴上防静电腕带,以便泄放累积的静电,要求严格的机房会使用防静电地板和墙板。
防止强电感应损坏的方法主要有电磁屏蔽、光电隔离转换、过压及浪涌保护(即人们常说的防雷击保护)、缓释感应源等方法。其中,雷击保护在计算机网络中使用相对普遍一些。当某些用户的网络设备在雷雨天气过后发现被雷击损坏时,一般会优先考虑安装防雷击保护器。这种保护器常常被安装在网络电缆中靠近网络设备或网上设备的一端,雷击或雷击感应的电压由此被旁路到地,并将过电压限制在设备可以承受的水平,从而起到保护网络设备和网上设备的目的。所以现在越来越多的用户,对于计算机系统雷电浪涌过电压的防护更加地重视。
2、计算机系统的浪涌电压主要有以下几种侵入方式:
1.电源系统的侵入。雷击直接击中电力线或电力线附近,在电力线上感应出过电压,传入电源系统;
2.信号系统的侵入。雷电感应电压由信号信传入;
3.空间电磁场的感应。雷电击中接闪器或建筑物,雷电流沿引下线流入大地时,在周围空间产生交变的电磁场,在电源线或信号线上感应出过电压;
4.地电位的反击。雷电流流入大地时,由于接地电阻的存在,会产生较大的压降,使地电位抬高,反向击穿设备;或雷云在大地感应出相反电荷,若雷云消失时,大地上的电荷会向无穷远处流散,使地电位升高,产生反击。
所以雷电浪涌过电压的防护通常包括:电源系统的防护、信号系统的防、电磁屏蔽的防护、接地系统的联合接地体。
3、针对计算机网络的信号防护作重点介绍。
   网络电涌保护器的主要用途是:将瞬时的雷电流泄流入地,同时将感应过电压限制在设备可承受的水平,免受过电压的冲击。
   通常情况下,网络交换机与服务器布置在同一机房内,且距离较近,所以通常将网络防雷器安装在HUB的出入口端,这样可以同时保护交换机与服务器。
   如果只在服务器的网卡端口安装浪涌保护器,则只可对服务器进行保护,交换机仍有雷电浪涌侵入的危险。
   值得注意的是:在做机房的等电位连接时,不仅就将设备非带电的金属外壳连接在等电位连接环(或网)上,同时还应将电气保护的PE地也接至等电位连接体上。等电位连接在建筑的共用接地的方式,的方法是通过建筑的主筋来接地,所以设计人员在设计建筑物的信息系统机房时,在室内予留出主筋的接线卡,便于等电位的连接。
网络电涌保护器对网络传输速率的影响:
   网络电涌保护器安装方式通常是直接串接在服务器的网卡端口或HUBRJ45端口。正是由于保护器直接串在了网络的传输通道上,所以许多用户怀疑装上了保护器是否会影响网络的传输速率?
要解释这个问题需从两个方面进行分析:1、影响网络传输速率的因素;2、网络浪涌保护器自身的因素。
1.影响网络传输速率的几个指标:
   1)衰减(attenuation
衰减是沿链路的信号损失度量。衰减用“dB”表示,表示源传送端信号到接收端信号强度的比率。其衰减随频率而变化。
   2)串扰
串扰分近端串扰(NEXT)和远端串扰(FEXT
   近端串扰损耗是一条UTP链路中一对线到另一对线的耦合。近端串扰是一个关键性的指标,其数值不是链路某一点的数值,而是整条链路在某一点的迭加值。我们知道对于标准网线分三类线、五类线,其内部为84对线,每一对线都是按标准严格的绞在一起,并且4对线之间也是绞在一起,线对绞绕的目的在于抵消部分的串指导耦合,使串扰在整条链路上不会由于迭加而变得越来越大。其绞绕的好坏将直接影响网线的各种指标。三类线的数据传输速率为10Mbit/s,五类线的数据传输速率为100Mbit/s,这是因为五类线不但在材料上进行改进,更重要是其增加了绕线的密。
3)直流电阻
   ISO11801规格的网线的直流电阻不得大于19.2Ω,每对线间的差异不能太大(<0.1Ω)。
4)特性阻抗
   包括电阻及频率为1100MHz的电感阻抗及电容阻抗,是一个综合的阻抗值。
5)衰减串扰比(ACR
   在某些频率范围内,串扰与衰减的比例关系是一个重要的参数,由差的衰减量与NEXT量值的差值计算,ACR值较大表示抗干扰能力强,要求大于10dB
2.网络浪涌保护器自身的主要网络指标
   由于网络浪涌保护器是串在了链路中,如果其自身参数与网络参数差异很大,则在数据的传输过程中,会出现信号衰减值及串扰值增大,阻抗的连续性得到破坏,从而影响网络的正常传输。以下是两个对于网络传输非常重要但易被人忽视的指标:
1)串扰
   串扰指标是网络数据传输一个重要的指标,由于浪涌保护器内部的走线是大电路板上,所以其破坏了五类线的标准绞绕,会使串扰值增大。
串扰值的增大会使得数据在传输过程中,传输数据相互碰撞量增大,误码率增加,从而使传输速率显得较慢。
2)回波损耗
   由于浪涌保护器中包含了一些容性及感性的元件,如果只考虑防浪涌的作用,而忽略了网络的特性阻抗,则传输的数据通过保护器时,其链路的特性阻抗会表现出不连续性,从而使一些传输量反射回发送端,到达不了接收端,表现出网速变慢。
网络电涌保护器的测试:
   目前对于网络电涌保护器,在网络链路现场认证测试的国内标准(比如ISO11801/TIA568B)中都没有专门对防雷器的参数定义专门的器件描述模型。而防雷器产品的有关标准也只是针对放电参数、响应时间以及通信传输衰减的要求,并没有规定需要将其作为网络链路器件进行描述的标准。所以较多的产品在10BaseT网络中运行时问题不明显(因其传输速率较低,传输流量也小),随着网络升级到100BaseT,显现了其对网络速率的影响。这种情况使得许多网络用户,一听到浪涌保护器就认为会影响网络的速度,从而形成了对于网络浪保护器的一些偏见。
   其实,网络浪涌保护器*可以做到对网络的传输速率没有影响,同时起到防浪涌的作用,保护整个网络的正常持续地运行。
由于目前无论是防雷标准还是计算机网络标准都没有浪涌保护器的网络测试方式,所以测量产品对网络是否有影响的方法,是将产品直接接入网络进行测试,与未接入浪涌保护器的传输特性进行比较,从而得到结果。

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