Ցերեկային պաշտպանական սարքերը (SPD) պահանջվում են փորձարկվել իմպուլսային ելքային հոսանքների հիման վրա `հիմնականում 8 / 20 եւ 10 / 350 սմ ալիքների ձեւերով: Այնուամենայնիվ, SPD- ի արտադրանքների բարելավման դեպքում, նման ստանդարտ փորձարկման հոսքերի տակ գտնվող SPD- ների կատարումը եւ դիմադրողականությունը կարող են ավելի շատ հետաքննություն իրականացնել: 8 / 20 եւ 10 / 350 սմ իմպուլսային հոսանքների վրա SPD- ների դիմադրողականության հնարավորությունը հետազոտելու եւ համեմատելու նպատակով փորձարկումները կատարվում են դասի I SPD- ների համար օգտագործվող տիպային մետաղական օքսիդի varistors- ի երեք տեսակի (MOVs) վրա: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ MOVs ավելի բարձր լարման լարման ավելի լավ դիմակայելու հնարավորության տակ 8 / 20ms խթանման ընթացիկ, իսկ եզրակացությունը տակ 10 / 350ms խթանման ընթացիկ հակառակն է: 10 / 350 մմ հոսանքի տակ, MOV- ի անարդյունավետությունը կապված է մեկ ազդրի տակ միավորի ծավալների հետ կլանվող էներգիայի հետ: Crack- ը 10 / 350ms ընթացիկ տակ գտնվող վնասների հիմնական ձեւն է, որը կարող է նկարագրվել որպես MOV- ի պլաստիկ encapsulation- ի մեկ կողմը եւ էլեկտրոդային թերթիկը փռվելը: Էլեկտրոդների եւ ZnO մակերեսի միջեւ լարվածության պատճառով առաջացած ZnO նյութի բաժանումը հայտնաբերվել է MOV- ի էլեկտրոդի մոտ:

1. Ներածություն

Ցածր լարման էլեկտրահաղորդման համակարգերի, հեռահաղորդակցության եւ ազդանշանային ցանցերի հետ կապված սարքերը պաշտպանող սարքերը (SPDs) պետք է փորձարկվեն IEC եւ IEEE ստանդարտների պահանջների համաձայն [1-5]: Հաշվի առնելով տեղադրությունը եւ հնարավոր լուսավորությունը, այն կարող է տուժել, նման SPD- ները պահանջվում են փորձարկվել իմպուլսային հոսանքի հոսքերի վրա `հիմնականում 8 / 20 եւ 10 / 350 սմ ալիքների ձեւերով [4-6]: 8 / 20- ի ընթացիկ ալիքի ձեւը սովորաբար օգտագործվում է կայծակնային խթանման համար [6-8]: ՀԴՄ-ների անվանական ելքային հոսքը (In) եւ առավելագույն ելքային հոսքը (IMAX) երկուսն էլ սահմանվում են 8 / 20 մմ ճառագայթային ընթացքով [4-5]: Ավելին, 8 / 20 մմ ընթացիկ ազդակն լայնորեն օգտագործվում է SPD մնացորդային լարման եւ աշխատանքային պարտականությունների փորձերի համար [4]: 10 / 350ms խթանման ընթացքը սովորաբար օգտագործվում է ուղիղ լույսի վերադարձի կաթված ընթացիկի [7-10] մոդելը: Այս ալիքի ձեւը համապատասխանում է I դասի I SPD թեստի իմպուլսային ելքային հոսանքի պարամետրերին, որը հատկապես կիրառվում է դասի I SPD- ների համար [4] համար լրացուցիչ հերթապահության փորձարկման համար: Տիպային թեստերի ընթացքում [4-5], SPD- ներում կիրառվում են ազդանշանային հոսանքի որոշակի քանակ: Օրինակ, դասի I SPD- ների համար [8] աշխատանքային ստեղնաշարի փորձարկման համար պահանջվում է տասնհինգ 20 / 10 հոսանք եւ հինգ 350 / 4 մմ ազդանշանային հոսանքներ: Այնուամենայնիվ, SPD- ի արտադրանքների բարելավման դեպքում, նման ստանդարտ փորձարկման հոսքերի տակ գտնվող SPD- ների կատարումը եւ դիմադրողականությունը կարող են ավելի շատ հետաքննություն իրականացնել: Նախորդ հետազոտությունները սովորաբար կենտրոնացած էին MOV- ի կատարման վրա `8 / 20 սենսացիան ներկառուցված [11-14], իսկ կրկնակի 10 / 350 մմ ազդակային հոսքի կատարումը մանրակրկիտ չի ուսումնասիրվել: Ավելին, շենքերի եւ բաշխման համակարգերում բարձր ազդեցության կետերում տեղադրված I դասի SPD- ն ավելի խոցելի են կայծային հարվածների նկատմամբ [15-16]: Հետեւաբար, պետք է ուսումնասիրել, որպեսզի կատարողականը եւ դիմանա 8 / 20 եւ 10 / 350 սմ իմպուլսային հոսանքների դասի I SPD- ների ունակությունը: Այս թուղթը փորձարկվում է 8 / 20 սմ եւ 10 / 350 սմ իմպուլսային հոսանքների ներքո դասակարգված I SPD- ների դիմադրողականության կարողությունների հետազոտման միջոցով: Վերլուծության համար ընդունվում են I կարգի SPD- ների համար օգտագործվող տիպային MOV- ների երեք տեսակները: Ներկայիս ամպլիտուտը եւ ազդակների քանակը ճշգրտվում են մի քանի փորձերի համար: Համեմատությունը կատարվում է MOV- ների դիմադրողականության հնարավորության վրա `ազդակային հոսանքի երկու տեսակի տակ: MOV- ի նմուշների ձախողման ռեժիմը վերլուծվում է նաեւ թեստերից հետո:

2. Փորձի դասավորությունը

Փորձարկումներում ընդունվում են I կարգի SPD- ների համար կիրառվող տիպային MOV- ների երեք տեսակները: Յուրաքանչյուր տեսակի MOV- ի համար, EPCOS- ի կողմից կատարված 12 նմուշները ընդունվում են չորս տեսակի փորձերի տակ: Նրանց հիմնական պարամետրերը ցուցադրվում են TABLE I- ում, որտեղ In- ն ներկայացնում է MOVs- ի 8 / 20μs խթանման ներքո անվանական արտանետման տերմինը, Imax- ը ներկայացնում է 8 / 20μs խթանման առավելագույն ելքային հոսանքը, Iimp- ը ներկայացնում է 10 / 350μs խթանման ներքո առավելագույն ելքային հոսանքը, UDC1mA ներկայացնում է MOV լարումը, որը չափվում է 1 mA DC հոսանքի տակ, Ur- ն ներկայացնում է MOV- ի մնացորդային լարման ներքո:

Նկար 1- ը ցույց է տալիս իմպուլսային ընթացիկ գեներատորը, որը կարող է ճշգրտվել 10 / 350 եւ 8 / 20 մմ հոսանքի ազդակների արտադրության համար: The Pearson կծիկ ընդունվում է չափել իմպուլսային հոսանքները փորձարկված MOVs. Լարման բաժանիչը 14.52- ի հարաբերակցությամբ օգտագործվում է մնացորդային ճնշումները չափելու համար: TEK DPO3014- ի թվային օքսսիլոսկոպը ընդունվում է փորձարարական ալիքների ձեւակերպման համար:

Համաձայն SPD- ի ստանդարտի [4] ստանդարտի, 8 / 20 մմ հոսանքի համար ընդունված ամպլիտուդները ներառում են 30kA (0.75Imax) եւ 40kA (Imax): 10 / 350 մմ հոսանքի համար ընդունված ամպլիտուդները ներառում են 0.75Iimp եւ Iimp: MOV- ի համար [4], տասնհինգ 8 / 20ms ազդակները կիրառվում են MOV- ի նմուշների վրա, իսկ ազդրի միջեւ միջակայքը 60 սմ է: Հետեւաբար, փորձարարական ընթացակարգի բլոկ-սխեման ներկայացված է Նկար 2- ում:

Փորձարարական ընթացակարգը կարելի է նկարագրել հետեւյալը.

(1) Նախնական չափումներ. MOV- ի նմուշները բնութագրվում են UDC1mA, Ur- ի եւ լուսանկարներ փորձերի սկզբում:

(2) Դիմել տասնհինգ ազդակները. Ստեղծեք իմպուլսային ընթացիկ գեներատորը `պահանջվող իմպուլսային հոսանքի արտադրությունը: MOV նմուշի վրա կիրառվում են հաջորդաբար 60- ի ինտերվալով տասնհինգ ազդակները:

(3) Յուրաքանչյուր ազդակ դիմումից հետո գրանցեք MOV հոսանքի եւ խտությունների չափվող ալիքի ձեւերը:

(4) Տեսողական ստուգում եւ չափումներ թեստերից հետո: Ստուգեք MOV- ի մակերեւույթը պունկցիայի կամ լարման համար: Չափել UDC1mA- ի եւ Ur- ի թեստերից հետո: Թեստերից հետո վերցրեք վնասված MOV- ի լուսանկարները: Փորձարկումների անցման չափանիշները, ըստ IEC 61643-11 [4], պահանջում են, որ ինչպես լարման եւ ընթացիկ արձանագրությունները, այնպես էլ տեսողական ստուգումը պետք է ցույց տան նմուշների պունկցիայի կամ փխրման նշան: Բացի այդ, IEEE Std. C62.62 [5 ]- ը առաջարկել է Ur (MOV- ի մնացորդային մնացորդային ելքները) չափվող հետթեստի չափը չպետք է շեղվի նախնական չափված Ur- ից 10% -ից: The Std. IEC 60099-4 [17 ]- ը նաեւ պահանջում է, որ UDC1mA- ը չպետք է շեղի խթանման փորձարկումից հետո ավելի քան 5% -ից:

  1. Հակաառեւանգման կարողությունը 8 / 20 տակ ms խթանման ընթացքը

Այս բաժնում 8 / 20 սմ իմպուլսային հոսանքները 0.75Imax եւ Imax ամպլիտուդներով կիրառվում են SPD նմուշների համապատասխանաբար: Հետազոտված UDC1mA- ի եւ Ur- ի փոփոխության հարաբերակցությունը սահմանվում է հետեւյալ կերպ.

որտեղ, Ucr- ն ներկայացնում է չափվող արժեքների փոփոխության հարաբերակցությունը: Ուաթը ներկայացնում է թեստերից հետո չափված արժեքը: Ubt- ն ներկայացնում է նախքան փորձարկված արժեքը:

3.1 արդյունքները 8 / 20 սմ իմպուլսային տողի ներքո 0.75Imax գագաթնակետով

8Imax (20 kA) գագաթնակետով տասնհինգ 0.75 / 30 սմ իմպուլսային հոսանքների տակ երեք տեսակի MOVs- ի փորձարկման արդյունքները ներկայացված են TABLE II- ում: Արդյունքը յուրաքանչյուր տեսակի MOV- ի միջին ցուցանիշն է երեք նմուշների:

Աղյուսակ II

Արդյունքներ 8 / 20 սմ իմպուլսային հոսանքների ներքո 30 kA պիկով

Այն կարելի է տեսնել TABLEII- ից, որ MOVs- ում կիրառվել է տասնհինգ 8 / 20 սենսացիոն ազդակներ, UDC1mA- ի եւ Ur- ի փոփոխությունները անչափահաս են: Վիզուալ ստուգման համար «անցումը» նշանակում է փորձարկված MOV- ների տեսանելի վնաս: Ավելին, կարելի է նկատել, որ MOV- ի սահմանային լարման ավելացման դեպքում Ucr- ն փոքրանում է: Նման Ucr- ն ամենափոքրն է V460 տեսակի MOV- ի համար: Կարելի է եզրակացնել, որ MOV- ի երեք տեսակները կարող են անցնել տասնհինգ 8 / 20 սենսացիա `30 kA գագաթնակետին:

3.2 Արդյունքները 8 / 20 սմ իմպուլսային ընթացիկի ներքո Imax գագաթնակետին

Հաշվի առնելով վերը նշված փորձարարական արդյունքները, 8 / 20 մմ հոսանքի լայնությունը ավելացվում է 40 kA (Imax): Բացի այդ, V460 տեսակի MOV- ի համար ազդանշանների թիվը ավելանում է մինչեւ քսան: Փորձարարական արդյունքները ներկայացված են Աղյուսակ III- ում: Էներգիայի կլանումը երեք տեսակի MOVs- ով համեմատելու համար Ea / V- ն օգտագործվում է կուտակված էներգիան միավորի ծավալը միջինում տասնհինգ կամ քսան ազդակներում: Այստեղ «միջին» է համարվում, քանի որ MOV- ներում էներգիայի կլանումը փոքր-ինչ տարբերվում է յուրաքանչյուր ազդակումից:

Աղյուսակ III

Արդյունքներ 8 / 20 սմ իմպուլսային հոսանքների ներքո 40 kA պիկով

Այն կարելի է դիտել TABLE III- ից, երբ ներկայիս ամպլիտուդիան ավելանում է 40 kA- ի համար, UDC- ի համար UDC1mA- ն ավելին քան 5% - ն է V230- ի եւ V275- ի համար, չնայած MOV- ի մնացորդային լարման փոփոխությունը շարունակում է մնալ 10% - ի արդյունավետ տիրույթում: Վիզուալ զննումն էլ տեսանելի վնաս չի ցուցաբերում փորձարկված MOV- ների վրա: ForV230- ը եւ V275 տիպի MOVs- ն, Ea / V նշանակում է կլանվող էներգիայի մեկ միավորի ծավալը `միջին տասնհինգ ազդակներով: V460- ի համար Ea / V- ը ներկայացնում է կուտակված էներգիայի մեկ միավորի ծավալը, միջին քսան ազդակներով: ՏԵԽՆԻԿԱԿԱՆ III- ն ցույց է տալիս, որ MOVs- ն ավելի բարձր լարման (V460) լարման (V275) ունի ավելի մեծ Ea / V- ից, քան MOVs- ն, ստորին սահմանային լարման (V230 եւ V460): Ավելին, V3- ին բազմից կիրառվող իմպուլսային ընթացքի հետ միասին, կլանված էներգիան մեկ միավորի ծավալով (E / V) աստիճանաբար աճում է, ինչպես ցույց է տրված Նկար XNUMX- ում:

Հետեւաբար, կարելի է եզրակացնել, որ V230- ը եւ V275- ի MOVs- ը չեն կարողանում դիմակայել տասնմեկ 8 / 20ms ներկառուցված իմպուլսների Imax գագաթնակետին, իսկ V460 տեսակը MOV- ը կարող է դիմակայել առավելագույն ելքային հոսանք մինչեւ 20 ազդակներ: Սա նշանակում է, որ MOVs ավելի բարձր լարման լարման ավելի լավ դիմակայել կարողության տակ 8 / 20ms խթանման ընթացիկ.

4. 10 / 350 սենսացիոն ներխուժման տակ գտնվող հենակետային կարողությունը

Այս բաժնում 10 / 350 սմ իմպուլսային հոսանքները 0.75Iimp- ի եւ Iimp- ի ամպլիտուդների հետ համապատասխանաբար կիրառվում են SPD նմուշների վրա:

4.1 արդյունքները 10 / 350 սմ իմպուլսային ընթացիկ տակ 0.75Iimp պիկով

Քանի որ MOVs- ի երեք տեսակի Iimp- ը տարբերվում է 10 / 350 մմ հոսանքներով, 4875A- ի ամպլիտուտով, կիրառվում են V230- ում եւ V275- ում, իսկ V4500- ում կիրառվում են 460 A- ի ամպլիտացիան: Տասներկու իմպուլսային հոսանքի կիրառման արդյունքում UDC1mA եւ Ur- ի փոփոխությունները փորձարկված MOVs- ում ներկայացված են ՏԵԽՆՈԼՈԳԻ 4-ում: ΣE / V նշանակում է E / V- ի ամփոփումը կիրառված ազդակների համար:

Այն կարելի է տեսնել TABLE IV- ում, որը 10Iimp օղակով տասնհինգ 350 / 0.75 հոսանքի հոսքից հետո V230- ը կարող է անցնել թեստը, իսկ V1- ի UDC275mA- ի փոփոխությունը ավելի շատ է, քան 5%: V275- ի պլաստիկ ինֆեկցիայի վրա հայտնվել է նաեւ շնչառություն եւ աննշան ճեղք: V275- ի լուսանկարը աննշան ճեղքով ցուցադրվում է Նկար 4- ում:

V460 տիպի MOV- ի համար 10A- ի գագաթնակետից ութերորդ 350 / 4500 սմ իմպուլսից հետո կիրառվում է MOV կոտրված եւ չափված լարման եւ ընթացիկ ալիքի ձեւերը աննորմալ են: Համեմատության համար, V10- ում յոթերորդ եւ ութերորդ 350 / 460 սմ իմպուլսների տակ չափված լարման եւ ընթացիկ ալիքի ձեւերը ներկայացված են Նկար 5- ում:

Նկարը, 5: Չափվող լարման եւ ընթացիկ ալիքի ձեւերը V460- ում 10 / 350 սմ իմպուլսում

V230- ի եւ V275- ի համար ΣE / V- ը տասնհինգ ազդակների համար E / V- ի ամփոփում է: V460- ի համար ΣE / V- ը E / V- ի ամփոփումն է ութ ազդակների համար: Կարելի է նկատել, որ V460- ի Ea / V- ն ավելի բարձր է, քան V230- ից եւ V275- ից, իսկ ընդհանուր ΣE / Vof V460- ը ամենացածրն է: Այնուամենայնիվ, V460- ը փորձեց առավել լուրջ վնաս: Սա նշանակում է, որ MOV- ի միավորի ծավալը 10 / 350 մմ հոսանքի դեպքում MOV- ի անարդյունավետությունը կապված չէ ընդհանուր ներծծվող էներգիայի հետ (Σ E / V), բայց կարող է ավելի շատ կապված լինել միայնակ խթանման (Ea / V ): Կարելի է եզրակացնել, որ 10 / 350 սենսացիոն ներխուժման ընթացքում V230- ը կարող է ավելի շատ ազդակ հանդիսանալ, քան V460 տեսակի MOVs- ը: Սա նշանակում է, որ MOVs- ն ավելի ցածր լարման լարման հետ ավելի լավ է դիմակայելու 10 / 350 մմ հոսքի տակ, ինչը հակասում է 8 / 20 սմ իմպուլսային ընթացիկի տակ:

4.2 արդյունքները 10 / 350 սմ իմպուլսային ընթացիկի ներքո, Iimp- ի գագաթնակետին

Երբ 10 / 350 մմ հոսանքի լայնությունը ավելացվում է Iimp- ին, բոլոր փորձարկված MOVs- ը չի կարող անցնել տասնհինգ ազդակ: Արդյունքները 10 / 350 սմ իմպուլսային հոսանքների ներքո Iimp- ի ամպլիտուայով ցուցադրվում են TABLE V- ում, որտեղ «Դիմադիր ազդանշանային համարը» նշանակում է խթանիչ գումար, որը MOV- ը կարող է դիմակայել մինչեւ ճեղք:

Այն կարող է դիտվել TABLE V- ի կողմից, որ VNNXX- ը 230 J / cm122.09- ի Ea / V- ի հետ կարող է դիմանալ ութ 3 / 10 պրոցեսին, իսկ V350- ը 460 J / cm161.09- ի Ea / V- ը կարող է միայն երեք ազդակներ փոխանցել, չնայած V3 (230 A) ավելի բարձր է, քան V6500 (460 A): Սա վավերացնում է այն եզրակացությունը, որ MOVs- ը բարձր խտության լարման հետ ավելի հեշտությամբ վնասված է 6000 / 10 մմ ընթացքով: Այս երեւույթը կարելի է բացատրել, որպես 350 / 10 մմ հոսանքի մեծ էներգիա կլանվի MOVs- ում: 350 / 10 մմ հոսանքի բարձր սահմանային հոսանքով MOVs- ի համար շատ ավելի մեծ էներգիա կլանվի MOV- ի միավորի ծավալում, քան այն, որ MOVs- ում ցածր լարման լարման դեպքում, եւ ավելցուկային էներգիայի կլանումը կհանգեցնի MOV- ի ձախողմանը: Այնուամենայնիվ, 350 / 8 մմ հոսքի ձախողման մեխանիզմը ավելի շատ հետաքննություն է պահանջում:

Տեսողական ստուգումը ցույց է տալիս, որ նույն վնասման ձեւը դիտվում է 10 / 350 մմ հոսանքի տակ գտնվող MOVs- ի երեք տեսակի վրա: MOV- ի պլաստիկ խցիկի մի կողմը եւ ուղղանկյուն էլեկտրոդային թերթիկը կեղեւում է: ZnO նյութի աբլյացիան առաջացել է էլեկտրոդի թերթի մոտ, ինչը պայմանավորված է MOV- ի էլեկտրոդի եւ ZnO- ի մակերեսի միջեւ: Վնասված V230- ի լուսանկարը ներկայացված է Նկար 6- ում:

5: եզրափակում

SPD- ները պետք է փորձարկվեն իմպուլսային ելքային հոսանքների հիման վրա `հիմնականում 8 / 20 եւ 10 / 350 սմ ալիքի ձեւերով: 8 / 20 եւ 10 / 350 սմ իմպուլսային հոսանքների վրա SPD- ների դիմադրողականության հնարավորությունը հետազոտելու եւ համեմատելու նպատակով մի քանի փորձարկումներ կատարվում են 8 / 20 սմ (Imax) եւ 10 / 350 մկ (Iimp) ալիքի ձեւի առավելագույն ելքային հոսանքով , ինչպես նաեւ 0.75Imax եւ 0.75Iimp ամպլիտուդները: Վերլուծության համար ընդունվում են I կարգի SPD- ների համար օգտագործվող տիպային MOV- ների երեք տեսակները: Կարելի է որոշ եզրահանգումներ անել:

(1) MOVs ավելի բարձր լարման լարման ավելի լավ դիմակայել կարողության տակ 8 / 20ms խթանման ընթացիկ. V230- ի եւ V275- ի MOVs- ները չկարողացան դիմակայել տասնհինգ 8 / 20ms ազդակներ Imax գագաթնակետին, իսկ V460 տեսակը MOV- ը կարող էր անցնել քսան ազդակ:

(2) MOVs- ն ավելի ցածր լարման լարման հետ ավելի լավ է դիմակայել 10 / 350 մմ ընթացքով: V230- ի MOV- ը կարող է դիմակայել ութ 10 / 350 սենսացիաներով Iimp- ի գագաթնակետին, իսկ V460- ը կարող է միայն երեք ազդակներ փոխանցել:

(3) Հաշվի առնելով MOV- ի միավորի ծավալը 10 / 350 մմ հոսանքի տակ, կլանվող էներգիան մեկ ազդրի տակ կարող է կապված լինել MOV- ի անարդյունավետության հետ, փոխարենը ներկառուցվող էներգիայի ամփոփումը կիրառված ազդակների ներքո:

(4) 10 / 350 հոսանքի հոսանքի տակ գտնվող երեք տեսակի MOVs- ի վրա նույն վնասման ձեւը դիտվում է: MOV- ի պլաստիկ խցիկի մի կողմը եւ ուղղանկյուն էլեկտրոդային թերթիկը կեղեւում է: Էլեկտրոդի եւ ZnO մակերեւույթի միջեւ առաջացող ԶՆՕ նյութի բաժանումը հայտնաբերվել է MOV- ի էլեկտրոդի մոտ: