本文闡述了地磅產生浪涌電壓的機理;介紹了浪涌保護器的特性及常用浪涌吸收保護器，并給出瞬態過電壓分級保護措施以及 分級保護器件使用。旨在解決電子衡器在浪涌電壓和防雷環境中穩定工作問題。

1.地磅浪涌現象

浪涌現象是指沿線路傳送的電流、電壓或功率的瞬態變化。大型地磅一般爆露室外工作,秤臺及鋼軌等金屬構件遭受雷電襲 擊或接通、斷開電路瞬間特別容易產生由于電磁感應而導致的瞬態 過電壓沖擊,這種瞬時過電壓（或過電流稱為浪涌電壓（或浪涌電 流，是一種瞬變噪聲,其放電過程中，放電電流可以高達幾千安。安 裝在秤臺下的傳感器及與其相連的儀表、計算機系統,處于電氣連 接狀態，而傳感器的彈性體與電子電路之間耐壓極限只有1KV到 1.5KV,傳感器彈性體上感應的高電壓可將傳感器的應變片及其電 路擊穿,很容易遭到損壞。消除浪涌干擾、防止浪涌損害是關系到地磅安全可靠運行的核心問題。

為了避免浪涌電壓擊毀敏感地磅,所有出現這種浪涌電壓 的單元應考慮在同一接地點上安裝對應的浪涌保護器,很快的同電 位均衡系統短接（引入大地。一旦某處感應到過電壓（或遭受雷 擊，浪涌保護器將使該系統的高電位限定在端口可以允許的電位 范圍，接地點電位上升時,其他設置的浪涌保護器以最短的時間，使 各端口的輸入電壓限定在允許范圍內。因此,空氣火花間隙、充氣式 過電壓放電器、壓敏電阻、雪崩二極管等元器件，以單獨或組合電路

形式被應用到被保護電路中，由于各浪涌保護器件的放電能力、響 應特性、滅弧性能、限壓精度等特性不同，所以應根據應用場合、設 備對浪涌電壓保護的要求及產品特性來安裝保護系統。

2.浪涌保護器及特性

由于地磅的傳感器信號輸出為毫伏級,所以在雷擊和過電 壓沖擊等場合增加浪涌保護環節尤為重要。其浪涌保護一般分為兩 部分第一是加裝在電源端的過電壓保護裝置，以消除電網浪涌電 壓、雷電感應電壓、開關頻繁切換等意外對電子衡器的沖擊和損壞； 第二是儀表和傳感器的浪涌保護設計。浪涌保護器有過電壓保護元 件和過電流保護元件兩種。“避雷器”以及“浪涌抑制器”、“過電壓 限制器”、齊納二極管等均屬于電壓限制元件。浪涌干擾一般用浪涌 吸收器進行抑制，常用的浪涌吸收器有氧化鋅壓敏電阻器,RCD組 合浪涌吸收器，瞬態電壓抑制器。

2.1氣化鋅壓敏電阻器以氣化鋅(ZnO)為主體材料制成的氣 化鋅壓敏電阻，是一種具有優良限壓特性（壓敏特性）的非線性電 阻，具有能量容量大、殘壓低、漏電流小、電壓范圍寬、動作速度快、 保護性能穩定,工藝簡單、成本低廉、適應廣泛廣等優點。適用于交 流電源電壓、各種線圈、接點間浪涌電壓吸收及滅弧，同時也作為三 極管、晶閘管等電力電子器件的浪涌電壓保護器。壓敏電阻器按其 用途有時也稱為浪涌（電沖擊)吸收器(抑制器。

2.2 RCD組合浪涌吸收器RCD組合浪涌吸收器也稱為剩余 電流保護器，當漏電流或不平衡電流達到一定值時便斷開電路接點 的機械開關或組件，以組合的形式被用在保護電路中，它可依據電 路的不同特性要求進行不同的組合安裝,該組合吸收器適用直流電路，圖1 1)是高電平直流控制系統的單向保護，圖1 1)是采用齊納 穩壓管或雙向二極管正、反向保護的電路系統。

2.3瞬態電壓抑制 器瞬態電壓抑制器 (TVg是抑制可能出現 的浪涌脈沖功率的浪 涌保護器。當瞬態電壓‘抑制器兩極受到反向 高能量沖擊時，它將以 10-12s級的速度,快速使兩極間的阻抗降低、電位箝位到預定值,吸 收高達數千瓦的浪涌功率,從而有效防護電氣設備元器件遭受浪涌 沖擊損壞。瞬態電壓抑制器(TVS具有響應速度快、瞬態功率大、后 續漏電流低、擊穿電壓誤差小、箝位電壓易控制、體積小等優點,在 電子設備等領域被廣泛應用。目前，國內多數設備普遍采用壓敏電 阻進行浪涌保護,TVS與壓敏電阻性能參數及特點各有不同，比較 如表1所示。

3.綜合浪涌保護系統設計應用

3.1瞬態過電壓分級保護措施地磅的浪涌保護環節應在 系統設計中予以綜合考慮，一般該系統的浪涌保護分為三級：對于地磅的供電設備而言，需要安裝雷擊電流放電器、過壓放電器 以及終端設備保護器進行保護。第一級保護是對于直接雷擊電流進 行泄放,接在用戶供電系統入口進線各相和大地之間的大容量電源 處，主要為了吸收承受雷電和感應雷擊的大電流和浪涌高能量,將 大量的浪涌電流分流到大地。第二級保護安裝在向重要或敏感用電 設備供電的分路配電設備處的電源防浪涌保護器,是針對前級保護 器的殘余電壓以及區內感應雷擊的防護設備。通過對用戶供電入口 浪涌放電器的剩余浪涌能量更完善吸收,抑制瞬態過電壓。一般用 戶供電系統通過二級保護就可以達到用電設備運行的要求。第三級 保護是為了完全消除微小瞬態的瞬態過電壓的終端設備保護器，直 接安裝在儀器儀表前端，以達到對儀器設備的保護。在等級不同的 放電器之間，應執行導線最小長度規定。供電系統中電流放電器與 過壓放電器之間的距離應大于 10m,過壓放電器與儀器設備保 護裝置之間的導線距離則應大 于5m。電子衡器控制系統三級 保護分布如圖2所示。

3.2分級保護器件使用

3.2.1過電壓放電器是充有 惰性氣體的一級浪涌保護器件，

它的氣體放電器響應時間在納秒級,被廣泛應用于遠程通信系統的 保護。該器件在使用中存在兩大缺點：一是它的觸發特性與時間有 關其保護電平與氣體放電器額定電壓接近。另一是易產生續電流。 當氣體放電器被觸發時，尤其在低阻抗、電壓大于24V的電路中容 易引起該放電器在幾分之一秒內爆碎。所以在應用過電壓保護電路 中應串接熔斷器,使電路中的電流盡快中斷。

3.2.2壓敏電阻被廣泛應用在系統的二級保護中，它的響應時 間在納秒級,不易產生續電流。在測控設備的保護電路中，壓敏電阻 可用于放電電流在2.5kA~5kA范圍的中級保護裝置。它的缺點是壓 敏電阻中二極管的PN結易老化及結電容較高，過載時,PN結將出 現短路,使漏電流增大。在敏感測量電路中使用時會造成測量誤差， 器件易發熱現象。

3.2.3抑制二極管響應時間可達皮秒級，一般用于高靈敏的電 子電路,其限壓值可達到額定電壓的1.8倍。它的主要缺點是負荷 能力差，電容隨器件額定電壓變化且較高，即器件額定電壓越低，電 容則越大,該電容與連接導線的電感構成低通電路,使數據傳輸阻 尼,其阻尼大小與電路信號頻率有關。

4.結語

目前，地磅廣泛應用于各行業，其應用環境存在著安全隱 患,浪涌電壓以及雷擊等因素對地磅的破壞具有潛在危機。復 雜的浪涌電壓和雷擊影響，必須高度重視,充分利用各種有效手段 及途徑擬制浪涌電壓對電子設備系統造成的危害。