Surge qoruyucu qurğuları (SPD), əsasən 8 / 20 və 10 / 350 ms dalğaları ilə impuls axıdıcı cərəyanlar altında test edilməlidir. Bununla belə, SPD məhsullarının təkmilləşdirilməsi ilə, bu standart sınaq cərəyanlarında SPD-lərin qüvvəsi və davamlılığı daha çox istintaqa ehtiyac duyur. 8 / 20 ms və 10 / 350 ms impuls axınları altında SPD-lərin dayanıqlıq qabiliyyətini araşdırmaq və müqayisə etmək üçün sinif I SPD-lər üçün istifadə olunan tipik metal oksid varistorlarının (MOVs) üç növü üzərində eksperimentlər aparılır. Nəticələr 8 / 20s impuls akımında daha yüksək məhdudlaşdırma gərginliyinə malik MOV'ların qabiliyyətlərə daha yaxşı təsir göstərdiyini, 10 / 350s impuls axınındakı nəticə isə əksinə olduğunu göstərir. 10 / 350 ms cərəyanında, MOV çatışmazlığı vahid həcmdə vahid həcmdə çəkilən enerjiyə aiddir. Crack 10 / 350ms cərəyanının əsas zədələnmə formasıdır, bu da MOV plastik əhatə dairəsinin bir tərəfi və elektrodun soyulması kimi təsvir edilə bilər. Elektrod təbəqəsi ilə ZnO səthi arasındakı hərəkətin səbəb olduğu ZnO materialının ablasyonu MOV elektrodunun yanına gəldi.
Aşağı gərginlikli enerji sistemlərinə, telekommunikasiya və sinyal şəbəkələrinə qoşulan qoruyucu cihazları (SPD) IEC və IEEE standartlarının tələblərinə uyğun olaraq sınaqdan keçirilməlidir [1-5]. Yerin və mümkün olan işıqlandırma axınına baxmayaraq, belə SPD-lər 8 / 20 ms və 10 / 350 ms [4-6] dalğaları ilə impuls axıdıcı axınları altında sınaqdan keçirilməlidir. 8 / 20 ms-nin cari dalğa forması yaygın olaraq [6-8] şimşek impulsunu simüle etmək üçün istifadə olunur. SPD'lerin nominal deşarj akımı (In) ve maksimum deşarj akımı (İmax) her ikisi de 8 / 20 ms darbe akımı [4-5] ile tanımlanır. Bundan əlavə, 8 / 20 ms cərəyan impulsu SPD qalıq gərginliyi və əməliyyat məsuliyyət testləri üçün geniş istifadə olunur [4]. 10 / 350s impuls cari adətən doğrudan şimşəkli dönmə vuruşu axınının simulyasiyası üçün istifadə olunur [7-10]. Bu dalğa forması I sinif I SPD testi üçün impuls boşalma cərəyanının parametrlərinə cavab verir və xüsusilə sinif I SPD'ler üçün əlavə iş testi üçün istifadə olunur [4]. Tip testlər zamanı [4-5], SPD-lərdə tətbiq olunan impuls axınlarının müəyyən sayı tələb olunur. Məsələn, sinif I SPD'ler üçün [8] üçün işləmə testi üçün on beş 20 / 10 ms cərəyan və beş 350 / 4 milodiy impuls axınları tələb olunur. Bununla belə, SPD məhsullarının təkmilləşdirilməsi ilə, bu standart sınaq cərəyanlarında SPD-lərin qüvvəsi və davamlılığı daha çox istintaqa ehtiyac duyur. Əvvəlki tədqiqatlar təkrarlanan 8 / 20 ms təcil cərəyanına uyğun olaraq, çox 11 / 14 ms təcil axını [10-350] altında MOV performansına yönəldilmişdir. Üstəlik binalarda və paylama sistemlərində yüksək məruz qalma nöqtələrinə quraşdırılmış I sinif şkafları [15-16] yüngülləşdirmə vuruşlarına qarşı daha həssasdır. Buna görə 8 / 20 ms və 10 / 350 ms impuls axınları altında sinif I SPD'lerin performansı ve dayanma yeteneğinin araştırılması lazımdır. Bu məqalə 8 / 20 ms və 10 / 350 ms impuls cərəyanlarında sinif I SPD-lərin dayanıqlığını sınaqdan keçirir. I sinif SPD-ləri üçün istifadə olunan tipik MOV tiplərinin üç növü analiz üçün qəbul edilir. Cari amplitüd və impulsların sayı bir neçə eksperiment üçün düzəldilir. Müqayisə MÜS-lərin iki növ impuls axınları altında dayanma qabiliyyəti ilə həyata keçirilir. Testlərdən sonra uğursuz olan MOV nümunələrinin uğursuzluq rejimi də təhlil edilir.
Təcrübələrdə sinif I SPD üçün istifadə edilən tipik MOV tiplərinin üç növü qəbul edilir. Hər tip MOVs üçün, EPCOS tərəfindən hazırlanmış 12 nümunələri dörd növ sınaqdan keçirilir. Onların əsas parametrləri 8 / 20s impulsu altında MOVs nominal boşalma cərəyanını təmsil edən TABLE I-də göstərilmişdir, İmam 8 / 20s impulsu altında maksimal boşalma axını təşkil edir, Iimp 10 / 350s impulsu altında maksimal boşalma axını təmsil edir, UDC1mA təmsil edir 1 mA DC cərəyanında ölçülmüş MOV gərginliyi, Ur daxilində MOV qalıq gerilimini təmsil edir.
1 10 / 350 ms və 8 / 20 ms çıxış impulslarına uyğunlaşdırıla bilən impuls cari generatorunu göstərir. Pearson kəməri sınaqdan keçmiş MOV'larda impuls axınlarını ölçmək üçün qəbul edilir. 14.52 nisbəti ilə gərginlik bölücü qalıq gerilimləri ölçmək üçün istifadə olunur. TEK DPO3014-in rəqəmsal osiloskopu eksperimental dalğa formasını qeyd etmək üçün qəbul edilir.
SPD testi standartına [4] görə, 8 / 20 ms cərəyan üçün qəbul edilən amplitudlar 30kA (0.75Imax) və 40kA (Imax) daxildir. 10 / 350 ms cari üçün qəbul edilən amplitudlar 0.75Iimp və Iimp daxildir. MOV'lar üçün [4], 15 8 / 20ms impulslar üçün MOV nümunələrinə işçi vergi testinə istinad edilir və impulslar arasındakı interval 60 sdir. Buna görə də, eksperimental proseduranın axını şablonu 2-də göstərilmişdir.
Eksperimental prosedur kimi təsvir edilə bilər:
(1) Başlanğıc ölçümler: MOV nümunələri UDC1mA, Ur ilə təsvir edilir və eksperimentlərin başında fotoşəkillər.
(2) On beş impuls tətbiq edin: Dəyərli cərəyan generatorunu tələb olunan impuls cərəyanını çıxartmaq üçün tənzimləyin. MOV nümunəsində ardıcıl olaraq 60 s intervalı ilə on beş impuls tətbiq olunur.
(3) Hər impuls tətbiqindən sonra MOV cərəyanının və gerilimlərinin ölçülən dalğa formasını yazın.
(4) Testlərdən sonra görmə müayinəsi və ölçüləri. Əyləc və ya flaş üçün MOV səthini yoxlayın. Testlərdən sonra UDC1mA və Ur ölçün. Testlərdən sonra zədələnmiş MOV'ların fotoşəkillərini çəkin. IEC 61643-11 [4] 'a əsasən, sınaqların keçirilmə meyarları, həm gərginlik, həm də cari qeydlər, vizual yoxlama ilə yanaşı, nümunələrin pozuntu və ya flashover göstəricisini göstərməməlidir. Bundan əlavə, IEEE Std. C62.62 [5], ölçülmüş Ur (MVQ-da qalıq qoşulmalar) ölçülmüş Ur pretestindən 10% -dən daha çox fərq etməməyi təklif etdi. Std. IEC 60099-4 [17] ayrıca, UDC1mA'yı impuls sınağından sonra 5% -dən çox sapmamalıdır.
- 8 / 20 altında dayanma qabiliyyəti ms darbe akımı
Bu bölmədə 8 / 20 ms xətti cərəyanlar 0.75Imax və Imax amplitudes ilə SPD nümunələri üzrə tətbiq olunur. Sonrakı ölçülü UDC1mA və Ur üçün dəyişmə nisbəti aşağıdakı kimi müəyyən edilir:
burada Ucr ölçülmüş dəyərlərin dəyişmə nisbətini əks etdirir. Uat testlərdən sonra ölçülmüş dəyəri təmsil edir. Ubt testlərdən əvvəl ölçülmüş dəyəri təmsil edir.
3.1 8 / 20 ms təcil axını altında 0.75Imax zirvəsi ilə nəticələr
8Imax (20 kA) zirvəsi ilə on beş 0.75 / 30 milisse impuls axınları altında üç tip MOVs üçün test nəticələri TABLO II'de göstərilir. Hər bir MOV növü üçün nəticə üç eyni nümunənin ortalamasıdır.
TABLO II
8 / 20 ms impuls axınları altında 30 kA zirvəsi ilə nəticələr
TABLE2-dən göründüyü kimi, MOV-larda on beş 8 / 20 ms impuls tətbiq olunduqdan sonra UDC1mA və Ur dəyişiklikləri kiçikdir. Vizual yoxlama üçün "Pass" sınanmış MOV'larda görünən bir ziyan yoxdur deməkdir. Üstəlik, MOV məhdudlaşdırıcı gərginliyin artması ilə Ucr daha kiçik olur. Ucr kimi V460 tipli MOV üçün ən kiçikdir. 8 kA zirvəsi ilə on üç 20 / 30 milimə impulsu keçə bilə bilərik.
3.2 8 / 20 ms impuls cərəyanının nəticələri Imax pik ilə
Yuxarıdakı eksperimental nəticələri nəzərə alaraq, 8 / 20 ms cərəyanının amplitudası 40 kA (Imax) qədər artırılır. Bundan əlavə, impulsların sayı V460 tipli MOV üçün iyirmi qədər artırılır. Eksperimental nəticələr TABLE III-də göstərilmişdir. Üç tip MOV-lərdə enerji udulmasını müqayisə etmək üçün Ea / V ortalama on beş və ya iyirmi impulsların vahid həcminə görə udulmuş enerjini təmsil etmək üçün istifadə olunur. Burada "orta" hesab olunur, çünki MOV-larda enerji emilimi hər bir impuls altında bir qədər fərqlidir.
TABLO III
8 / 20 ms impuls axınları altında 40 kA zirvəsi ilə nəticələr
TABLE III-dən əmələ gəlmək olar ki, cari amplituda 40 kA-a qədər artdıqda, UXC1mA üçün Ucr V5 və V230 üçün 275% -dən çox fərqlənir, baxmayaraq ki, MOV qalıq qüvvəsinin dəyişməsi hələ də 10% effektiv xəttindədir. Vizual yoxlama da test edilmiş MOV'larda görünən bir ziyan görmür. ForV230 və V275 tipli MOVs, Ea / V ortalama on beş impulslar ilə vahid həcmdə əmilən enerji deməkdir. V460 üçün Ea / V vahid həcmdə yeyilmiş impulsların orta hesabla çəkilmiş enerjisini təmsil edir. TABLO III daha yüksək məhdudlaşdırma gərginliyinə (V460) malik olan MOVs daha az EA / V-yə aşağı məhdudlaşdırma gərginliyi olan MOV-lardan (V275 və V230) malik olduğunu göstərir. Bundan əlavə, V460-də dəfələrlə tətbiq olunan impuls axını ilə vahid həcm (E / V) başına absorbedilmiş enerji 3-da göstərildiyi kimi tədricən artır.
Buna görə də, V230 və V275 tipli MOV-lərin imaxın zirvəsi ilə on beş 8 / 20ms cərəyan impulslarının dayandığına, V460 tipli MOV isə 20 impulslarına qədər maksimal axıdma axına tab gətirə biləcəyi qənaətinə gəlmək olar. Bu, daha yüksək məhdudlaşdırma gərginliyi olan MOV'ların 8 / 20s impuls akımı altında daha yaxşı dayanma gücünə malik olmasını nəzərdə tutur.
4. 10 / 350 ms təcil axını altında dayanıqlıq qabiliyyəti
Bu bölmədə, 10Iimp və Iimp amplitudes ilə xNUMX / 350 ms impuls axınları müvafiq olaraq SPD nümunələri tətbiq olunur.
4.1 10 / 350 ms zərbəsi cərəyanının nəticələri 0.75Iimp zirvəsi ilə
Üç tip MOV'ların Iimp'si fərqli olduğundan, 10 / 350 xnumxanın amplitüdlü cərəyanları V4875 və V230-də tətbiq olunur və VNNXX-də 275 A-nın amplitüdlü impulsları tətbiq edilir. On beş impuls axınını tətbiq etdikdən sonra test edilmiş MOV'larda UDC4500mA və Ur üçün dəyişikliklər TABLE IV-də göstərilmişdir. ΣE / V tətbiqi impulslar üçün E / V-nin toplanması deməkdir.
TABLE IV-dən 10Iimp zirvəsi ilə on beş 350 / 0.75 ms cərəyanını tətbiq etdikdən sonra V230 testi keçə bilər, V1-dən UDC275mA dəyişməsi isə 5% -dən daha çox fərqlənir. V275-ın plastik örtüklərində şişkinlik və kiçik çatlaq da ortaya çıxdı. V275-in kiçik çatlaqlı fotoşəkilləri Şəkil 4-də göstərilir.
V460 tipli MOV üçün, 10A zirvəsi ilə səkkizinci 350 / 4500 ms impulsu tətbiq edildikdən sonra, MOV çatırdı və ölçülmüş gərginlik və cərəyan dalğaları anormaldır. Müqayisə üçün V10-da yeddinci və səkkizinci 350 / 460 ms impulsu altında ölçülmüş gərginlik və cərəyan dalğaları şəkillər 5-də göstərilmişdir.
Şəkil 5. 460 / 10 ms impulsu altında V350 üzərindəki ölçülmüş gərginlik və cərəyan dalğaları
V230 və V275 üçün, ΣE / V on beş impuls üçün E / V-nin toplanmasıdır. V460 üçün, ΣE / V sekiz impuls üçün E / V-nin toplanmasıdır. V460-nin Ea / V-nin V230 və V275-dan daha yüksək olmasına baxmayaraq, ümumi ΣE / Vof V460 ən aşağı səviyyədədir. Ancaq V460 ən ciddi ziyan gördü. Yəni MOV'un vahid həcmi üçün 10 / 350 ms cərəyanında MOV qüsurları ümumiləşdirilmiş enerjiyə (Σ E / V) aid deyil, amma tək impuls (Ea / V ). 10 / 350 ms təcil akımı altında V230 V460 tipli MOV'lara nisbətən daha çox impulslara qarşı çıxa bilər. Yəni 10 / 350 ms təcil akımı altında çıxan nəticəyə zidd olan 8 / 20 ms cərəyan altında daha az məhdudlaşdırma gərginliyi olan MOVs daha yaxşı dayanır.
4.2 Iimpin zirvəsi ilə 10 / 350 ms impuls axını altında olan nəticələr
10 / 350 ms cərəyanının amplitüdü Iimp'e artırıldığında bütün test edilmiş MOV'lar on beş impuls keçə bilmədi. Iimp'in amplitüdüylə 10 / 350 ms impuls axınları altında göstərilən nəticələr TABLE V-də göstərilmişdir, burada "Dəyirmi impuls sayı" MOV-nin çatlamadan əvvəl dayana biləcəyi impuls miqdarını nəzərdə tutur.
TABLE V-dan 230 J / cm122.09 Ea / V ilə V3 səkkiz 10 / 350 mil impulslarına qarşı çıxa biləcəyini müşahidə etmək olar, 460 J / cm161.09 V3 ilə Ea / V yalnız üç impuls keçə bilər, baxmayaraq ki, V230 (6500 A) V460 (6000 A) üçün daha yüksəkdir. 10 / 350 ms cərəyanında yüksək məhdudlaşdırma gərginliyi olan MOVs daha asan zədələnmişdir. Bu fenomen aşağıdakı kimi açıqlana bilər: 10 / 350 ms aktuallığı ilə gətirilən böyük enerji MOV'larda əmələ gəlir. 10 / 350 ms cərəyanında yüksək məhdudlaşdırma gərginliyi olan MOV'lar üçün, MOV-un vahid həcmində daha az enerji məhdudlaşdırıcı gerilimlə müqayisədə MOV-a nisbətən daha çox enerji udulur və həddindən artıq enerji emiliyi MOV çatışmazlığına səbəb olur. Bununla belə, 8 / 20 ms cədvəlində baş verən pozulma mexanizmi daha çox istintaqa ehtiyac duyur.
Görsel yoxlama 10 / 350 ms cərəyanının altında üç tip MOVs üzrə eyni zədə formasının olduğunu göstərir. MOV plastik əhatə dairəsinin bir tərəfi və düzbucaqlı elektrodun soyulması. ZnO materialının ablasyonu elektrodu təbəqəsinə yaxınlaşdı və bu, MOV elektrodu və ZnO səthi arasındakı flaşmanın səbəbidir. Zərərli V230 şəkli Şəkil 6-də göstərilir.
5. Nəticə
SPD'lər əsasən 8 / 20 və 10 / 350 ms dalğaları ilə impuls axıdıcı axınları altında sınaqdan keçirilməlidir. 8 / 20 ms və 10 / 350 ms impuls axınları altında SPD-lərin dayanıqlıq qabiliyyətini araşdırmaq və müqayisə etmək üçün 8 / 20 ms (Imax) və 10 / 350 (Iimp) dalğa forması üçün maksimal boşalma axını ilə bir neçə sınaq aparılır , həmçinin 0.75Imax və 0.75Iimp amplitudes. I sinif SPD-ləri üçün istifadə olunan tipik MOV tiplərinin üç növü analiz üçün qəbul edilir. Bəzi nəticələr çəkilə bilər.
(1) Yüksək məhdudlaşdırma gərginliyi olan MOV'lar 8 / 20ms impuls axını ilə daha yaxşı dayanırlar. V230 və V275 tipli MOVs, İXX zirvəsi ilə on beş 8 / 20ms impulslara qarşı çıxa bilmədi, V460 tipli MOV isə iyirmi impuls keçə bildi.
(2) Aşağı məhdudlaşdırma gərginliyi olan MOVs 10 / 350 ms cərəyanında daha yaxşı dayanır. V230 tipli MOV, IXP-nin zirvəsi olan səkkiz 10 / 350 miliyə dirsəyə qarşı davam edə bilər, V460 isə yalnız üç impuls keçə bilir.
(3) MOV'un 10 / 350 ms cərəyanının vahid həcmini nəzərə alaraq, vahid impuls altında əmilən enerji təkcə bütün tətbiq olunan impulslar altında emilən enerjinin yığılması deyil, MOV çatışmazlığı ilə bağlı ola bilər.
(4) 10 / 350 ms cərəyanının altında üç tip MOVs eyni zərər formu müşahidə olunur. MOV plastik əhatə dairəsinin bir tərəfi və düzbucaqlı elektrodun soyulması. Elektrod təbəqəsi ilə ZnO səthi arasındakı flaşlanmanın səbəb olduğu ZnO materialının ablasyonu MOV elektrotunun yanına gəldi.