电涌保护器的工作原理

电涌保护器的工作原理

简介

在配置计算机系统时，您可以购买的标准组件将是电涌保护器. 大多数电涌保护器设计都可以提供非常明显的功能-允许多个组件共享电源插座. 因为计算机系统由各种组件组成，所以电涌保护器确实是非常有用的设备.

具有电涌保护器的电源板的另一功能（保护计算机中的电子设备免受电涌影响）更为重要. 在本文中，我们将了解电涌保护器（也称为电涌抑制器），并揭示其功能，应用和工作效果. 此外，我们还将介绍其可以提供的保护级别，为什么即使使用高质量的电涌保护器，也可能无法获得所需的全部保护.

关于波动的基本知识

电涌保护器系统的主要功能是保护电子设备免受“电涌”损坏. 因此，如果您想了解电涌保护器的功能，则需要找出两个问题: 什么是电涌？为什么电子设备需要保护？

电涌或瞬态电压表示在电能流动期间电压大大超过其额定水平. 在美国，一般家庭和办公室布线的标准电压为120伏. 如果电压超过120伏，将出现问题，并且电涌保护器有助于防止该问题损坏计算机.

为澄清这个问题，了解一些有关电压的知识将很有帮助. 电压是势能差的量度. 电流可以从一个点流到另一点，因为导线一端的势能大于另一端的势能. 这类似于水在压力下从水管中流出的原理，即水管一端的高压将水推到较低的压力区域. 因此，您可以将电压视为测量压力的单位.

我们将在后面了解到，有多种因素可以导致电压短暂升高.

如果浪涌或尖峰电压足够高，则可能会对计算机造成严重损坏. 这种效果与向水管施加过大的水压非常相似. 如果水压太高，水管会破裂. 如果导线中的电压过高，则会发生类似的事情-导线“爆裂”. 实际上，它会像电灯泡的灯丝一样发热并烧毁，但是原理是相同的. 即使升高的电压不会立即损坏计算机，也可能导致这些组件过度磨损，并且从长远来看会减少其使用寿命. 在下一部分中，我们将了解电涌保护器如何防止这种情况的发生.

电涌保护过程

标准电涌保护器将电流从电源插座传送到插入电源板的多个电气和电子设备. 如果发生电涌或尖峰并且电压超过可接受的水平，则电涌保护器会将多余的电流转移到电源插座的接地.

在最常见的电涌保护器中，有一个称为金属氧化物压敏电阻（MOV）的组件，用于传递过量电压. 如下图所示，MOV将火线和地线连接在一起.

MOV由三部分组成: 中间是金属氧化物材料，它通过两个半导体与电源和地相连.

这些半导体的可变电阻随电压的变化而变化. 当电压低于一定值时，电子在半导体中的运动将产生极高的电阻. 相反，当电压超过该特定值时，电子运动将改变并且半导体电阻将大大降低. 如果电压正常，MOV将处于空闲状态. 当电压过高时，MOV可以传导大量电流，从而消除了多余的电压.

由线路调节部分和熔断器组成的简单MOV电涌保护器

当多余的电流通过MOV传输到地面时，带电电压将恢复正常，导致MOV的电阻再次迅速增加. 这样，MOV仅传输浪涌电流，同时允许标准电流继续为连接到电涌保护器的设备供电. 例如，MOV就像一个压力感应阀，只有在压力太高时才会打开.

其他电涌保护设备

另一种常见的电涌保护装置是排气管. 这些气体放电管的功能与MOV相同，它们将多余的电流从火线传输到地线. 通过使用惰性气体作为两条导线之间的导体来实现此功能.

当电压在一定范围内时，气体的成分确定其为不良导体. 如果电压激增并超过此范围，则电流将足够强以使气体电离，从而使气体放电管成为非常好的导体. 它将电流传导到地面，直到电压恢复到正常水平，然后变成不良导体.

这两种方法都使用并行电路设计-过多的电压从标准电路流到另一个电路. 有几种电涌保护器产品使用串联电路设计来抑制电涌-它们不会将多余的电流分流到另一条线路，而是通过减少流过火线的电量来实现. 基本上，这些抑制器在检测到高压时会存储电能，然后逐渐释放它们. 制造这种保护器的公司解释说，这种方法可以提供更好的保护，因为它的响应速度更快，并且不会分流到地面，但是另一方面，这种分流器可能会干扰建筑物的电源系统.

作为辅助组件，一些电涌保护器还配备了内置保险丝. 保险丝是一种电阻. 当电流低于某个标准时，其导电性非常好. 相反，当电流超过可接受的标准时，电阻产生的热量将烧断保险丝并切断电路. 如果MOV无法抑制电涌，则过多的电流会烧断保险丝并保护连接的设备. 保险丝只能使用一次，一旦熔断就需要更换.

带线路调节扼流圈的电涌保护器的内部结构

某些电涌保护器具有线路调节系统，以滤除“线路噪声”并减少电流波动. 该基本电涌保护器的系统结构非常简单. 带电电线通过环形扼流圈连接到电源板插座. 扼流线圈只是一个由磁性材料制成的环，其周围有电线-基本的电磁体. 带电导线中流动的电流的上下波动将为电磁铁充电，使其发出电磁能，从而消除了电流的微小波动. 这种“调节的”电流更加稳定，从而使计算机（或其他电子设备）的供电电流更平滑.

电涌源

当设备在电源线中的某一点引起电涌时，就会发生电涌. 这导致势能增加，这增加了流出壁式插座的电流. 有许多因素可能导致电涌.

最常见的来源可能是闪电，尽管它很少引起麻烦. 当雷击在电源线附近时，无论电源线埋在地下，放置在建筑物中还是沿着电线杆延伸，雷电都会使电压增加数百万伏. 它带来的强大电涌将超过几乎所有电涌保护器的公差范围. 在雷电大雨中，您永远不能依靠电涌保护器来保护计算机. 最好的保护措施是切断计算机的电源.

最常见的电涌来源是大功率电气设备，例如电梯浪涌吸收器原理，空调和冰箱. 这些大功率设备在启动和关闭压缩机和电机时需要大量电能. 这种切换操作将产生突然且短暂的电力需求，从而干扰电力系统的电压稳定性. 尽管这些浪涌远不如雷电引起，但它们足以立即或逐渐损坏设备组件，并且在大多数建筑电力系统中经常发生.

其他电涌来源包括接线错误，供电公司的设备出现问题以及电源线老化. 将电流从发电机传输到家庭或办公室环境的变压器和接线系统非常复杂，并且可能存在许多故障点和错误点，可能会导致电流不稳定. 在当今的配电系统中，不可避免会发生电涌. 在下一部分中，我们将了解这对您意味着什么.

您需要安装电涌保护器

在上一节中，我们了解到电涌是一种普遍现象，在我们当前的家庭和办公室电源系统中是不可避免的. 这就提出了一个有趣的问题: 如果电源系统固有电涌，为什么50年前我们的房屋中不需要电涌保护器？

答案是，现代电子设备（例如计算机浪涌吸收器原理，微波炉，DVD播放器）非常复杂，并且许多组件比以前的机器更小，更精确，因此它们对这种增长更加敏感现在 . 微处理器是所有计算机和许多家用电器中必不可少的部分，它们对电涌特别敏感. 只有在正常电压和稳定电流的条件下，它才能正常工作.

因此，是否应安装电涌保护器取决于连接到电源的设备的类型.

电涌保护器的一个问题是强电涌会烧毁MOV. 因此，最好购买带有指示灯的保护器，以确定其是否正常工作.

即使将电涌保护器连接到所有电源插座，您的设备仍可能被其他电涌源损坏. 电话和电缆线也可能会导通高压，以提供全面保护，还应防止电话或电缆线产生电涌. 由于雷电或许多其他因素，任何将信号发送到房屋的线路也可能引起电涌. 如果计算机通过调制解调器连接到电话线上，则应安装带有电话线输入插孔的电涌保护器. 如果将昂贵的设备连接到同轴电缆，则还应考虑使用电缆电涌保护器，因为在这些线上产生的电涌与在电源线上产生的电涌具有相同的危害.

电涌防护等级

大多数系统都有一些限制. 选择合适的保护器系统时，有必要在系统成本与数据丢失或电子设备损坏成本之间取得充分的平衡. 这就像购买保险一样，您应该找到适合自己的保险.

要保护设备免受电涌损坏，您需要为每个电源插座安装一个电涌保护器. 这些电源板的质量和容量各不相同（有关详细信息，请参阅下一节）. 电源板电涌保护器具有三个基本级别:

尽管普通UPS可以提供​​高水平的保护，但您仍应使用电涌保护器. UPS可以使计算机远离大多数电涌，但它本身可能会遭受严重损坏. 因为我们只能使用基本的电涌保护器来保护UPS，所以这确实是一个好主意.

确定所需的电涌保护等级后，您可以购买合适的电涌保护装置. 在下一节中，我们将了解在考虑不同类型的保护器时应该考虑哪些问题.

电涌稳定器

您还可以安装“所有住宅”电涌稳定器. 通常，这些设备安装在仪表附近，并且电源线从此处连接到建筑物. 这样可以保护家庭或办公室环境中的所有电路免受特定范围内的电涌影响. 用于保护整个房屋的设备通常安装在室外. 更好的电涌稳定器可以承受高达20,000伏的电涌，而普通的电源插座电涌保护器只能承受6000伏以下的电压. 实际上，某些高端电涌稳定器还可以监视天气状况. 当该区域发生闪电时，稳定器将停止为更敏感的电子设备供电.

所有住宅电涌稳定器都可以抑制由外部因素（例如公司的电源问题，变压器切换等）引起的电涌，但是对于由于设备运行而导致的房屋中的大量电涌，它不会产生任何影响. ­

选择合适的电涌保护器

购买电涌保护器时需要非常小心，因为市场上充斥着几乎无能为力的大量产品. 研究特定型号是确保您获得正确产品的最佳方法，但是通过仔细注意一些质量标志，您也可以了解产品的性能水平.

首先，检查价格. 总的来说，不要期望价格低于10美元的电涌保护器价格过高. 这些设备通常使用简单的低成本MOV，并且其容量非常有限. 如果出现大量电涌或峰值，它们将无法保护您的系统.

当然，高昂的价格并不能保证高质量. 在美国，如果您想了解设备的容量，则需要检查其美国安全测试实验室（UL）的标称值. UL是一家独立的非营利性公司，专门提供电气和电子产品的安全测试. 如果保护器没有UL标记，则可能是垃圾产品，甚至根本没有保护组件. 如果使用MOV，则这些MOV的质量可能会很差. 廉价的MOV容易过热，导致整个电涌保护器着火. 实际上，这种事情经常发生！

当然，许多带有UL标记的产品的质量也很差，但是至少您可以确保它们具有一定程度的保护并且几乎不能满足安全标准. 您必须确保将产品标记为瞬态电压浪涌抑制器. 这意味着它符合UL 1449标准，这是电涌抑制器的UL最低性能标准. 实际上，许多带有UL徽标的电源板根本没有浪涌保护组件. UL徽标仅表示它们可用作延长电缆.

在带有UL标记的电涌保护器上，可以找到几套标称值. 看起来像这样:

此外，您还应该购买带有指示灯的保护器，以确定保护元件是否正常工作. 遭受多次电涌冲击后，所有MOV都将被烧毁，但保护器仍将充当电源板. 没有电源指示灯，就无法知道保护器是否仍在正常工作.

这是带有电话线接口的Belkin SurgeMaster II中型电涌保护器

更好的电涌保护器可以提供某种性能保证. 如果您要购买更昂贵的设备，请在计算机上寻找质量受保护的保护套. 如果设备无法保护计算机免受电涌影响，则制造商一定会为您更换计算机. 当然，这并不完全安全-仍然有可能丢失硬盘驱动器上的所有数据，这可能会使您蒙受很多损失，但是另一方面，这对于制造商来说也是一个不错的表现他们的产品.

如果没有100％有效的电涌保护器，即使是最高端的线路设备也可能会遇到一些严重的问题. 实际上，电子专家在消除电涌的最佳方法上也存在一些分歧，而且不同的制造商仍在互相批评对方固有的技术缺陷. 如果您有兴趣了解有关此问题的更多信息并讨论电涌保护技术的固有缺点，请查看下一页的链接. 令人惊讶的是，电涌保护器是一项很有争议的技术，人们在互联网上引起了激烈的争论.

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
https://www.pc-fly.com/a/dianqi/article-245153-1.html