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電涌保護器應用中的幾個問題四

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來源:儀天成電力  時間:2012/03/15  閱讀:

       SPD的沖擊電流試驗會碰到諸如8/20、10/350、10/1000或2ms等不同波形,那么從對于SPD的破壞作用等效的角度看,如何進行不同波形沖擊電流的峰值換算,有人主張按電荷量相等的原則進行換算。按照這一原則,只要將兩種不同波形的電流波對時間積分,求得總的電荷量,令兩個電荷量相等,就可得到兩種波的電流峰值之間的比例關系了。這種變換方法與泄放沖擊電流的元件沒有一點關系,顯然是不切合實際的。還有人主張按能量相等的原則進行換算。湖北儀天成電力設備有限公司主要產品包括電纜故障檢測儀線路故障距離測試儀等系列產品,本司擁有完善管理體系,致力于電力電纜的測試及維護事業.。按照這一原則,不僅要知道兩個電流波形,還要知道當這兩個電流波流入電壓抑制元件時,該元件兩端限制電壓的波形,然后將各個時刻對應的電流值和電壓值相乘而得出功率波,再將功率波對時間積分得出能量,令兩個能量值相等,就可得到兩個電流峰值之間的比例關系了。這種變換方法考慮到了具體的非線性元件,但沒有考慮沖擊電流的熱效應和電流值很大時的電動力效應。實際上就氧化鋅壓敏電阻而言,它能承受的8/20沖擊電流的能量比承受2ms時的能量大,表明了厚度為1.3mm的早期壓敏電阻樣品能承受的沖擊電流能量隨電極面積的變化。可見,能量相等的原則至少對壓敏電阻是不適用的。
  對氧化鋅壓敏電阻在大電流下破壞機理的研究得出了下述結果。在大電流作用下,壓敏電阻的破壞模式有兩種,當大沖擊電流的時間寬度不大于50μs時(例如4/10和8/20波),電阻體開裂;當電流值較小而時間寬度大于100μs時(例如10/350、10/1000和2ms波),電阻體穿孔。兩種不同破壞模式可以這樣解釋:時間很短的大電流在電阻體內產生的熱量來不及向周圍傳導,是個絕熱過程,加上電阻體的不均勻使電流的分布不均勻,這樣電阻體不同部位之間的溫差很大,形成很大的熱應力而使電阻體開裂。當沖擊電流的作用時間較長時,電阻體不均勻造成的電流集中,使電阻體材料熔化而形成穿孔。
使用壓敏電阻體破壞的電流密度J(A·cm-2)與沖擊電流波的時間寬度r(μs)之間的關系,在雙對數坐標中大體為一條斜率為負值的直線,因而可用下面的方程式來表達:
  logJ=C-Klogr
  式中,C和K是與具體器件相關的兩個常數,可以根據實驗資料推算出來,于是就可以計算出這種產品能夠承受的不同波形沖擊電流的峰值了。
  對于以壓敏電阻作為非線性抑制元件的SPD,為進行不同波形沖擊電流之間的等效變換,應以兩種不同波形(例8/20、10/350)的沖擊電流對所選定的壓敏電阻進行試驗,分別得出使試樣失效的兩個電流峰值,代入上式,求得常數C和K的具體數值,然后利用該公式進行計算。試驗式不一定進行到樣品開裂或穿孔,可將壓敏電壓變化達到-10作為失效判據。
  應當指出,就是不同企業、不同批次的壓敏電阻器,盡管尺寸規格相同,但實際能承受的沖擊電流(能量)的水平可能相差很大,因此必須對每批供貨逐批抽樣檢驗。

 

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