Mae'n ofynnol i ddyfeisiadau amddiffynnol ymchwydd (SPDs) gael eu profi o dan geryntau rhyddhau impulse yn bennaf gyda tonffurfiau 8 / 20 ms a 10 / 350 ms. Fodd bynnag, wrth wella cynhyrchion SPD, mae angen ymchwilio i berfformiad a gwrthsefyll gallu SPDs o dan gerbydau prawf safonol o'r fath. Er mwyn ymchwilio a chymharu gallu gwrthsefyll SPDs o dan gerrynt ysgogiadau 8 / 20 ms a 10 / 350 ms, cynhelir arbrofion ar dri math o amrywyddion nodweddiadol (ocsidau) metel a ddefnyddir ar gyfer SPDs dosbarth I. Mae'r canlyniadau'n dangos bod y MOVau sydd â foltedd cyfyngol uwch wedi gwrthsefyll gallu yn well o dan gerrynt ysgogiad 8 / 20ms, tra bod y casgliad dan gerrynt ysgogiad 10 / 350ms gyferbyn. O dan 10 / 350 ms cyfredol, mae'r methiant MOV yn gysylltiedig â'r egni amsugno fesul uned cyfaint o dan ysgogiad sengl. Crack yw'r brif ffurflen ddifrod o dan gerrynt 10 / 350ms, y gellir ei ddisgrifio fel un ochr o'r amgodiad plastig MOV a'r daflen electrod yn plicio i ffwrdd. Ymddangosodd abladiad y deunydd ZnO, a achoswyd gan y fflachiad rhwng y daflen electrod ac arwyneb y ZnO, ger yr electrod MOV.
Mae'n ofynnol profi dyfeisiau amddiffynnol ymchwydd (SPDs) sy'n gysylltiedig â systemau pŵer lowvoltage, rhwydweithiau telathrebu a signal dan ofynion IEC a safonau IEEE [1-5]. O ystyried y lleoliad a'r golau goleuo posibl y gallai eu dioddef, mae'n rhaid profi SPDs o'r fath o dan gerryntau rhyddhau impulse yn bennaf gyda tonffurfiau 8 / 20 ms a 10 / 350 ms [4-6]. Defnyddir tonffurf gyfredol 8 / 20 ms yn gyffredin i efelychu'r ysgogiad mellt [6-8]. Diffinnir y cerrynt rhyddhau enwol (In) a'r cerrynt rhyddhau mwyaf (Imax) o SPDs gyda'r cerrynt impulse 8 / 20 ms [4-5]. At hynny, defnyddir yr ysgogiad presennol 8 / 20 ms yn eang ar gyfer profion foltedd gweddilliol SPD a phrofion dyletswydd gweithredu [4]. Defnyddir cerrynt ysgogiad 10 / 350ms fel arfer i efelychu'r strôc dychweliad mellt uniongyrchol [7-10]. Mae'r donffurf hon yn bodloni'r paramedrau ar gyfer y cerrynt rhyddhau ysgogiad ar gyfer prawf SPD dosbarth I, a ddefnyddir yn arbennig ar gyfer y prawf dyletswydd ychwanegol ar gyfer SPDs dosbarth I [4]. Yn ystod y profion math [4-5], mae'n ofynnol i nifer penodol o gerryntion ysgogiad wneud cais ar SPDs. Er enghraifft, mae angen pymtheg cerrynt 8 / 20 ms a phum cerrynt ysgogiad 10 / 350 ms ar gyfer prawf dyletswydd gweithredu ar gyfer SPDs dosbarth I [4]. Fodd bynnag, wrth wella cynhyrchion SPD, mae angen ymchwilio i berfformiad a gwrthsefyll gallu SPDs o dan gerbydau prawf safonol o'r fath. Fel arfer, roedd ymchwiliadau blaenorol yn canolbwyntio ar berfformiad MOV o dan 8 / 20 ms [11-14] ar hyn o bryd, tra na ymchwiliwyd yn drylwyr i'r perfformiad dan y cerrynt 10 / 350 ms ailadroddus. At hynny, mae'r SPDs dosbarth I, a osodir yn y mannau lle mae amlygiad uchel mewn adeiladau a systemau dosbarthu, yn fwy agored i strôc mellt [15-16]. Felly, mae angen ymchwilio i berfformiad a gwrthsefyll gallu SPDs dosbarth I dan gerrynt ysgogiadau 8 / 20 ms a 10 / 350 ms. Mae'r papur hwn yn ymchwilio'n arbrofol i allu gwrthsefyll SPDs dosbarth I dan gerrynt ysgogiad 8 / 20 ms a 10 / 350 ms. Mae tri math o MOV nodweddiadol a ddefnyddir ar gyfer SPDs dosbarth I yn cael eu mabwysiadu i'w dadansoddi. Mae'r amplitude presennol a'r nifer o ysgogiadau yn cael eu haddasu ar gyfer sawl arbrawf. Gwneir cymhariaeth ar allu gwrthsefyll MOVs o dan y ddau fath o gerrynt ysgogiad. Mae dull methiant y samplau MOV a fethodd ar ôl profion hefyd yn cael eu dadansoddi.
Mae tri math o MOV nodweddiadol a ddefnyddir ar gyfer SPDs dosbarth I yn cael eu mabwysiadu yn yr arbrofion. Ar gyfer pob math o SYV, caiff samplau 12 a wneir gan EPCOS eu mabwysiadu o dan bedwar math o arbrofion. Dangosir eu paramedrau sylfaenol yn TABL I, lle mae Inma yn cynrychioli gollyngiad enwol cyfredol o MOV o dan ysgogiad 8 / 20µs, mae Imax yn cynrychioli'r cerrynt rhyddhau mwyaf o dan ysgogiad 8 / 20µs, mae Iimp yn cynrychioli'r cerrynt rhyddhau mwyaf o dan ysgogiad 10 / 350µs, UDC1mA yn cynrychioli y foltedd MOV a fesurir o dan gerrynt 1 mA DC, mae Ur yn cynrychioli'r foltedd gweddilliol MOV o dan In.
Mae Ffig. 1 yn dangos y generadur presennol ysgogiad y gellir ei addasu i allbwn 10 / 350 ms a 8 / 20 ms ysgogiadau cyfredol. Mae coil Pearson yn cael ei fabwysiadu i fesur y cerrynt ysgogiad ar y MOVs a brofwyd. Defnyddir y rhannwr foltedd gyda chymhareb 14.52 i fesur y folteddau gweddilliol. Mae osgilosgop digidol TEK DPO3014 yn cael ei fabwysiadu i gofnodi'r tonffurfiau arbrofol.
Yn ôl safon y prawf SPD [4], mae'r amplitys a fabwysiadwyd ar gyfer 8 / 20 ms yn cynnwys 30kA (0.75Imax) a 40kA (Imax). Mae'r amplitudes a fabwysiadwyd ar gyfer 10 / 350 ms yn cynnwys 0.75Iimp ac Iimp. Mae cyfeiriad at y prawf dyletswydd gweithredu ar gyfer MOVs [4], pymtheg ysgogiad 8 / 20ms yn cael eu rhoi ar samplau MOV, a'r cyfwng rhwng ysgogiadau yw 60 s. Felly, dangosir siart llif y weithdrefn arbrofol yn Ffig. 2.
Gellir disgrifio'r weithdrefn arbrofol fel:
(1) Mesuriadau cychwynnol: Nodweddir y samplau MOV gyda UDC1mA, Ur, a ffotograffau ar ddechrau arbrofion.
(2) Cymhwyswch bymtheg o ysgogiadau: Addaswch y generadur presennol er mwyn allbwn y cerrynt ysgogiad gofynnol. Mae pymtheg ysgogiad gyda chyfwng o 60 yn cael eu rhoi ar y sampl MOV yn olynol.
(3) Cofnodwch y tonffurfiau a fesurwyd o'r cerrynt a'r folteddau MOV ar ôl pob cais ysgogiad.
(4) Archwiliad gweledol a mesuriadau ar ôl y profion. Gwiriwch arwyneb y MOV ar gyfer tyllu neu fflachio. Mesurwch y UDC1mA a'r Ur ar ôl y profion. Tynnwch luniau o'r MOVs sydd wedi'u difrodi ar ôl profion. Mae'r meini prawf pasio ar gyfer yr arbrofion, yn ôl IEC 61643-11 [4], yn ei gwneud yn ofynnol i'r cofnodion foltedd a chyfredol, ynghyd ag archwiliad gweledol, beidio â dangos unrhyw arwydd o dyllu na fflachio o'r samplau. Yn ogystal, mae'r IEEE Std. Awgrymodd C62.62 [5] na fydd y posttest a fesurwyd Ur (folteddau gweddilliol MOV yn In) yn gwyro mwy na 10% o'r pretest a fesurwyd Ur. Y Std. Mae IEC 60099-4 [17] hefyd yn gofyn na ddylai'r UDC1mA wyro mwy na 5% ar ôl y profion ysgogiad.
- Y gallu i wrthsefyll o dan 8 / 20 ms impulse current
Yn yr adran hon, caiff cerrynt ysgogiad 8 / 20 ms ag amplitys o 0.75Imax ac Imax eu rhoi ar y samplau SPD yn y drefn honno. Diffinnir y gymhareb newid ar gyfer y UDC1mA a fesurwyd ar ôl y posttest a'r Ur fel:
lle mae Ucr yn cynrychioli cymhareb newid y gwerthoedd mesuredig. Mae Uat yn cynrychioli'r gwerth a fesurir ar ôl y profion. Mae ubt yn cynrychioli'r gwerth a fesurwyd cyn y profion.
3.1 Y canlyniadau o dan 8 / 20 ms impulse current gyda brig o 0.75Imax
Dangosir canlyniadau'r profion ar gyfer tri math o feirws symudol o dan bymtheg 8 / 20 ms cerrynt ysgogiad gyda brig o 0.75Imax (30 kA) yn TABL II. Y canlyniad ar gyfer pob math o MOV yw'r cyfartaledd o dri sampl tebyg.
TABL II
Canlyniadau o dan 8 / 20 ms cerrynt ysgogiad gyda brig 30 kA
Gellir gweld o TABLEII, ar ôl defnyddio pymtheg ysgogiad 8 / 20 ms ar y MOVs, bod y newidiadau i UDC1mA ac Ur yn fach. Mae'r “Pas” ar gyfer archwiliad gweledol yn golygu nad oes unrhyw ddifrod gweladwy ar y MOVs a brofwyd. Ar ben hynny, gellir gweld bod y Ucr yn llai wrth i'r foltedd cyfyngol MOV gynyddu. Fel y Ucr yw'r lleiaf ar gyfer MOV math V460. Gellir dod i'r casgliad y gallai pob un o'r tri math o feirws symudol fynd heibio i'r pymtheg ms 8 / 20 ms gyda brig 30 kA.
3.2 Y canlyniadau o dan 8 / 20 ms ar hyn o bryd gyda phwysau Imax
O ystyried y canlyniadau arbrofol uchod, mae osgled 8 / 20 ms cyfredol yn cael ei gynyddu i 40 kA (Imax). Yn ogystal, mae nifer y ysgogiadau yn cael eu cynyddu i ugain ar gyfer MOV math V460. Dangosir y canlyniadau arbrofol yn TABL III. Er mwyn cymharu'r amsugno ynni yn y tri MOV math, defnyddir Ea / V i gynrychioli'r egni sydd wedi'i amsugno fesul uned cyfaint ar gyfer cyfartaledd o bymtheg neu ugain o ysgogiadau. Yma, ystyrir y “cyfartaledd” oherwydd bod yr amsugno ynni mewn MOVau ychydig yn wahanol o dan bob ysgogiad.
TABL III
Canlyniadau o dan 8 / 20 ms cerrynt ysgogiad gyda brig 40 kA
Gellir ei weld o TABL III pan fydd yr osgled presennol yn cynyddu i 40 kA, mae'r Ucr ar gyfer UDC1mA yn gwyro mwy na 5% ar gyfer V230 a V275, er bod newid foltedd gweddilliol MOV yn dal o fewn yr ystod effeithiol o 10%. Nid yw'r archwiliad gweledol hefyd yn dangos unrhyw ddifrod gweladwy ar y MOVs a brofwyd. Mae MOV math ForV230 a V275, yr Ea / V yn golygu'r egni a amsugnir fesul uned cyfaint gyda chyfartaledd o bymtheg ysgogiad. Mae'r Ea / V ar gyfer V460 yn cynrychioli'r egni sydd wedi'i amsugno fesul cyfaint uned gydag ugain o ysgogiadau ar gyfartaledd. Mae TABL III yn dangos bod gan y SYVau sydd â foltedd cyfyngol uwch (V460) fwy / V yn fwy na'r MOVau sydd â foltedd cyfyngu is (V275 a V230). At hynny, gyda'r cerrynt impulse yn cael ei gymhwyso dro ar ôl tro ar y V460, mae'r egni amsugno fesul uned cyfaint (E / V) yn cynyddu'n raddol, fel y dangosir yn Ffig. 3.
Felly, gellir dod i'r casgliad na allai SYV math V230 a V275 wrthsefyll pymtheg o ysgogiadau cyfredol 8 / 20ms â brig Imax, tra gallai'r MOV math V460 wrthsefyll y cerrynt rhyddhau mwyaf hyd at ysgogiadau 20. Mae hyn yn golygu bod y MOVau sydd â foltedd cyfyngol uwch wedi gwrthsefyll gallu dan Xulon / 8ms yn well.
4. Y gallu i wrthsefyll yn erbyn cerrynt impulse 10 / 350 ms
Yn yr adran hon, caiff cerrynt ysgogiad 10 / 350 ms ag amplitys o 0.75Iimp ac Iimp eu rhoi ar y samplau SPD yn y drefn honno.
4.1 Y canlyniadau o dan 10 / 350 ms impulse current gyda brig o 0.75Iimp
Gan fod yr Iimp o'r tri math o MOV yn wahanol, mae cerryntiau 10 / 350 ms ag osgled 4875A yn cael eu defnyddio ar V230 a V275, a chymhwysir ysgogiadau gydag osgled 4500 A ar V460. Ar ôl cymhwyso pymtheg cerrynt ysgogiad, dangosir y newidiadau ar gyfer UDC1mAand Ur ar y MOVs a brofwyd yn TABL IV. Mae ∑E / V yn golygu crynodeb E / V ar gyfer y ysgogiadau cymhwysol.
Gellir ei weld o TABL IV y gallai'r V10 basio'r prawf, ar ôl defnyddio pymtheg cerrynt 350 / 0.75 ms gyda brig o 230Iimp, tra bod y newid ar gyfer UDC1mA o V275 yn gwyro mwy na 5%. Ymddangosodd chwydd chwyddo a chrac bach hefyd ar y crynhoad plastig o V275. Dangosir y ffotograff o V275 gyda chrac bach yn Ffig. 4.
Ar gyfer V460 math MOV, ar ôl yr impulse 10 / 350 ms gyda'r brig o 4500A yn cael ei gymhwyso, mae'r MOV wedi cracio ac mae'r foltedd a fesurir a'r tonffurfiau cyfredol yn annormal. Er mwyn cymharu, dangosir y tonffurfiau mesuredig a chyfredol o dan y seithfed a'r wythfed 10 / 350 ms impulse ar V460 yn Ffig. 5.
Ffig. 5. Y tonffurfiau mesuredig a chyfredol wedi'u mesur ar V460 dan ysgogiad ms 10 / 350
Ar gyfer V230 a V275, ∑E / V yw crynhoad E / V ar gyfer pymtheg ysgogiad. Ar gyfer V460, ∑E / V yw crynhoad E / V ar gyfer wyth ysgogiad. Gellir gweld, er bod Ea / V o V460 yn uwch na V230 a V275, cyfanswm ∑E / Vof V460 yw'r isaf. Fodd bynnag, profodd y V460 y difrod mwyaf difrifol. Mae hyn yn golygu, ar gyfer cyfaint uned MOV, nad yw'r methiant MOV o dan 10 / 350 ms cerrynt yn gysylltiedig â'r cyfanswm egni amsugnedig (∑ E / V), ond gall fod yn fwy cysylltiedig â'r egni sydd wedi'i amsugno o dan ysgogiad sengl (Ea / V ). Gellir dod i'r casgliad y gallai V10 wrthsefyll mwy o ysgogiadau na'r MOVau math V350 o dan 230 / 460 ms ms. Mae hyn yn golygu bod y MOVau sydd â foltedd cyfyngol is yn gallu gwrthsefyll gallu o dan 10 / 350 ms yn well, sydd gyferbyn â'r casgliad dan gerrynt 8 / 20 ms.
4.2 Y canlyniadau o dan 10 / 350 ms cerrynt impulse gyda brig Iimp
Pan fydd osgled 10 / 350 ms yn cael ei gynyddu i Iimp, ni allai pob un o'r MOVs a brofwyd basio pymtheg ysgogiad. Dangosir y canlyniadau o dan 10 / 350 ms cerrynt ysgogiad ag osgled Iimp yn TABL V, lle mae'r “withstand rhif impulse” yn golygu'r swm ysgogiad y gallai'r MOV ei wrthsefyll cyn y crac.
Gellir gweld o TABL V y gallai'r V230 gydag Ea / V o 122.09 J / cm3 wrthsefyll wyth ysgogiad 10 / 350 ms tra bod y V460with Ea / V o 161.09 J / cm3 yn gallu pasio tri ysgogiad yn unig, er bod y brig cyfredol wedi'i fabwysiadu ar gyfer Mae V230 (6500 A) yn uwch na V460 (6000 A). Mae hyn yn dilysu'r casgliad bod y MOVau sydd â foltedd cyfyngol uchel yn haws eu difrodi o dan 10 / 350 ms cerrynt. Gellir esbonio'r ffenomen hon fel: bydd yr ynni mawr sy'n cael ei gario gan 10 / 350 ms yn cael ei amsugno mewn MOV. Ar gyfer MOVs sydd â foltedd cyfyngol uchel o dan 10 / 350 ms, bydd llawer mwy o egni yn cael ei amsugno yng nghyfaint uned MOV nag yn y MOVs sydd â foltedd cyfyngol isel, a bydd yr amsugno egni gormodol yn arwain at fethiant MOV. Fodd bynnag, mae angen ymchwilio ymhellach i'r mecanwaith methiant dan 8 / 20 ms.
Mae archwiliad gweledol yn dangos bod yr un math o ddifrod yn cael ei arsylwi ar y tri math o MOV o dan 10 / 350 ms cyfredol. Mae un ochr o'r crynhoad plastig MOV a'r ddalen electrod hirsgwar yn plicio i ffwrdd. Ymddangosodd abladiad deunydd ZnO ger y daflen electrod, a achosir gan y fflachiad rhwng yr electr MOV ac arwynebedd ZnO. Dangosir y ffotograff o V230 wedi'i ddifrodi yn Ffig. 6.
5. Casgliad
Mae'n ofynnol i SPD gael eu profi o dan gerryntau rhyddhau impulse yn bennaf gyda thonffurfiau 8 / 20 ms a 10 / 350 ms. Er mwyn ymchwilio a chymharu galluoedd gwrthsafol SPDs dan 8 / 20 ms a 10 / 350 ms cerrynt ysgogiad, cynhelir nifer o arbrofion gydag uchafswm cerrynt rhyddhau ar gyfer tonffurf 8 / 20 ms (Imax) a 10 / 350 ms (Iimp) , yn ogystal ag amplitudes o 0.75Imax a 0.75Iimp. Mae tri math o MOV nodweddiadol a ddefnyddir ar gyfer SPDs dosbarth I yn cael eu mabwysiadu i'w dadansoddi. Gellir llunio rhai casgliadau.
(1) Mae'r MOVau sydd â foltedd cyfyngol uwch wedi gwrthsefyll gallu dan Xulon / 8ms yn well. Ni allai'r MOVs math V20 a V230 wrthsefyll pymtheg o ysgogiadau 275 / 8ms â brig Imax, tra gallai'r VV math V20 basio ugain ysgogiad.
(2) Mae'r MOVs sydd â foltedd sy'n cyfyngu is wedi gwrthsefyll gallu dan 10 / 350 ms yn well. Gallai'r MOV math V230 wrthsefyll wyth o ysgogiadau ms 10 / 350 gyda brig Iimp, tra gallai'r V460 basio tri ysgogiad yn unig.
(3) O ystyried cyfaint uned MOV o dan 10 / 350 ms cyfredol, gall yr egni amsugnedig o dan ysgogiad sengl fod yn gysylltiedig â methiant MOV, yn hytrach na chrynhoad yr egni amsugno o dan yr holl ysgogiadau cymhwysol.
(4) Gwelir ffurflen difrod yr un fath ar dri math o MOVs o dan gerrynt msn 10 / 350. Mae un ochr o'r crynhoad plastig MOV a'r ddalen electrod hirsgwar yn plicio i ffwrdd. Ymddangosodd abladiad y deunydd ZnO, a achoswyd gan fflachio rhwng y daflen electrod ac arwyneb ZnO, ger yr electrod MOV.