L-apparati protettivi kontra ż-żokkor (SPDs) huma meħtieġa li jiġu ttestjati taħt kurrenti ta 'skariku ta' impuls prinċipalment b'formati ta 'mewġ ta' 8 / 20 ms u 10 / 350 ms. Madankollu, bit-titjib tal-prodotti SPD, il-prestazzjoni u l-kapaċità li jifilħu għall-SPDs taħt kurrenti standard tat-test jeħtieġu aktar investigazzjoni. Sabiex tiġi investigata u mqabbla l-kapaċità li jifilħu għall-SPDs taħt 8 / 20 ms u 10 / 350 ms ms kurrenti, l-esperimenti jitwettqu fuq tliet tipi ta 'varistors tipiċi ta' ossidu tal-metall (MOVs) li jintużaw għal SPDs tal-klassi I. Ir-riżultati juru li l-MOVs b'vultaġġ li jillimita ogħla għandhom jifilħu aħjar għall-impuls tal-kurrent ta '8 / 20ms, filwaqt li l-konklużjoni taħt 10 / 350ms kurrent huwa oppost. Taħt 10 / 350 ms current, il-ħsara tal-MOV hija relatata mal-enerġija assorbita għal kull unità ta 'volum taħt impuls wieħed. Ix-xquq huwa l-forma ta 'ħsara ewlenija taħt kurrent ta' 10 / 350ms, li jista 'jiġi deskritt bħala naħa waħda tal-inkapsulazzjoni tal-plastik MOV u l-folja tal-elettrodu titqaxxar. Ablazzjoni tal-materjal ZnO, ikkawżat mill-flashover bejn il-folja ta 'l-elettrodu u l-wiċċ ta' ZnO, deher ħdejn l-elettrodu MOV.
Apparati ta 'protezzjoni kontra t-tifqigħa (SPDs) konnessi ma' sistemi ta 'enerġija ta' vultaġġ baxx, netwerks tat-telekomunikazzjoni u tas-sinjali huma meħtieġa li jiġu ttestjati skond ir-rekwiżiti ta 'l-istandards IEC u IEEE [1-5]. Meta wieħed iqis il-post u l-kurrent tad-dawl possibli li jista 'jsofri, SPDs bħal dawn huma meħtieġa li jiġu ttestjati taħt kurrenti ta' ħruġ ta 'impuls prinċipalment b'formati ta' mewġ ta '8 / 20 ms u 10 / 350 ms [4-6]. Il-forma tal-mewġa kurrenti ta ’8 / 20 ms hija użata komunement biex tissimula l-impuls tas-sajjetti [6-8]. Il-kurrent nominali tal-ħruġ (In) u l-kurrent massimu tal-ħruġ (Imax) ta 'l-SPDs huma t-tnejn definiti bil-kurrent ta' l-impuls 8 / 20 ms [4-5]. Barra minn hekk, l-impuls tal-kurrent ta '8 / 20 ms huwa użat ħafna għat-testijiet tal-vultaġġ residwu tal-SPD u tat-testijiet tat-tħaddim [4]. Il-kurrent ta 'l-impuls 10 / 350ms normalment jintuża biex jissimula l-kurrent dirett tal-puplesija tar-ritorn tas-sajjetti [7-10]. Din il-forma tal-mewġa tissodisfa l-parametri għat-test tal-impulse discharge għat-test SPD tal-klassi I, li huwa speċjalment użat għat-test tad-dazju addizzjonali għall-SPDs tal-klassi I [4]. Matul it-testijiet tat-tip [4-5], numru speċifikat ta 'kurrenti ta' impuls huma meħtieġa li japplikaw fuq SPDs. Pereżempju, ħmistax-il kurrent ta '8 / 20 ms u ħames kurrenti ta' impuls ta '10 / 350 huma meħtieġa għat-test tad-dazju operattiv għal SPDs tal-klassi I [4]. Madankollu, bit-titjib tal-prodotti SPD, il-prestazzjoni u l-kapaċità li jifilħu għall-SPDs taħt kurrenti standard tat-test jeħtieġu aktar investigazzjoni. Ir-riċerki preċedenti ġeneralment ikkonċentraw fuq il-prestazzjoni tal-MOV taħt kurrent ta 'impuls multiplu 8 / 20 ms [11-14], filwaqt li l-prestazzjoni taħt kurrent ripetut ta' impuls ta '10 / 350 ms. Ma ġewx investigati bir-reqqa. Barra minn hekk, l-SPDs tal-klassi I, installati fil-punti ta 'espożizzjoni għolja fil-bini u s-sistemi ta' distribuzzjoni, huma aktar vulnerabbli għal sajjetti [15-16]. Għalhekk, il-prestazzjoni u jifilħu għall-kapaċità ta 'SPDs tal-klassi I taħt 8 / 20 ms u 10 / 350 ms impuls currents huma meħtieġa biex jiġu investigati. Dan id-dokument jinvestiga b'mod sperimentali l-kapaċità li jifilħu għall-SPDs tal-klassi I taħt 8 / 20 ms u 10 / 350 ms ms impuls currents. Tliet tipi ta 'MOVs tipiċi użati għall-SPDs tal-klassi I huma adottati għall-analiżi. L-amplitudni tal-kurrent u n-numru ta 'impulsi huma aġġustati għal diversi esperimenti. Il-paragun jitwettaq fuq il-kapaċità ta 'tiflaħ tal-MOVs taħt iż-żewġ tipi ta' impulsi. Il-modalità tal-falliment tal-kampjuni tal-MOV li fallew wara t-testijiet huma analizzati wkoll.
Tliet tipi ta 'MOVs tipiċi użati għall-SPDs tal-klassi I huma adottati fl-esperimenti. Għal kull tip ta 'MOVs, kampjuni 12 magħmula mill-EPCOS huma adottati taħt erba' tipi ta 'esperimenti. Il-parametri bażiċi tagħhom huma murija fit-TABELLA I, fejn In jirrappreżentaw il-kurrent nominali tal-ħruġ ta 'MOVs taħt impuls ta' 8 / 20µs, Imax jirrappreżentaw il-kurrent massimu ta 'ħruġ taħt impuls ta' 8 / 20µs, Iimp jirrappreżentaw il-kurrent massimu ta 'ħruġ taħt impuls ta' 10 / 350µs, UDC1mA il - vultaġġ MOV imkejjel taħt 1 mA kurrent DC, Ur jirrappreżenta l - vultaġġ residwu tal - MOV taħt In. \ t
Fig. 1 juri l-ġeneratur tal-kurrent ta 'l-impuls li jista' jiġi aġġustat għall-ħruġ ta 'l-impulsi tal-kurrent ta' 10 / 350 ms u 8 / 20 ms. Il-coil Pearson huwa adottat biex ikejjel il-kurrenti ta ’l-impuls fuq il-MOVs ittestjati. Id-diviżur tal-vultaġġ bi proporzjon ta '14.52 jintuża biex jitkejlu l-vultaġġi residwi. L-oxxilloskopju diġitali ta 'TEK DPO3014 huwa adottat biex jirreġistra l-forom tal-mewġ sperimentali.
Skond l-istandard tat-test SPD [4], l-amplitudnijiet adottati għall-kurrent 8 / 20 ms jinkludu 30kA (0.75Imax) u 40kA (Imax). L-amplitudnijiet adottati għal 10 / 350 ms current jinkludu 0.75Iimp u Iimp. Referenza għat-test tad-dazju ta 'tħaddim għall-MOVs [4], ħmistax-il impuls ta' 8 / 20ms huma applikati fuq kampjuni MOV, u l-intervall bejn l-impulsi huwa 60 s. Għalhekk, il-flowchart tal-proċedura sperimentali tidher fil-Fig. 2.
Il-proċedura sperimentali tista 'tiġi deskritta bħala: \ t
(1) Kejl inizjali: Il-kampjuni tal-MOV huma kkaratterizzati b'UDC1mA, Ur, u ritratti fil-bidu tal-esperimenti.
(2) Applika ħmistax-il impuls: Aġġusta l-ġeneratur tal-kurrent ta 'l-impuls biex joħroġ il-kurrent ta' l-impuls mitlub. Ħmistax-il impuls b'intervall ta '60 huma applikati suċċessivament fuq il-kampjun tal-MOV.
(3) Irrekordja l-formoli tal-mewġ imkejla tal-kurrenti u l-vultaġġi MOV wara kull applikazzjoni ta 'impuls.
(4) Spezzjoni viżwali u kejl wara t-testijiet. Iċċekkja l-wiċċ tal-MOV għal titqib jew flashover. Kejjel l-UDC1mA u l-Ur wara t-testijiet. Ħu ritratti tal-MOVs bil-ħsara wara t-testijiet. Il-kriterji ta 'pass għall-esperimenti, skond IEC 61643-11 [4], jeħtieġu li kemm ir-rekords tal-vultaġġ kif ukoll dawk kurrenti, flimkien ma' spezzjoni viżwali, ma għandhom juru l-ebda indikazzjoni ta 'titqib jew flashover tal-kampjuni. Barra minn hekk, l-IEEE Std. C62.62 [5] issuġġerixxa li l-Ur imkejjel wara l-ittestjar (vultaġġi residwi MOV f’In) ma għandux jiddevja iktar minn 10% mill-Ur preest imkejjel. L-Ist. IEC 60099-4 [17] jeħtieġ ukoll li l-UDC1mA m'għandux jiddevja iktar minn 5% wara t-testijiet ta 'l-impuls.
- Il-kapaċità tiflaħ taħt 8 / 20 ms impuls kurrenti
F'din it-taqsima, il-kurrenti ta 'l-impuls ta' 8 / 20 ms b'amplitudni ta '0.75Imax u Imax huma applikati fuq il-kampjuni SPD rispettivament. Il-proporzjon tal-bidla għall-UDC1mA mkejjel wara l-ittestjar u l-Ur huwa definit bħala: \ t
fejn, Ucr tirrappreżenta l-proporzjon tal-bidla tal-valuri mkejla. Uat jirrappreżenta l-valur imkejjel wara t-testijiet. Ubt jirrappreżenta l-valur imkejjel qabel it-testijiet.
3.1 Ir-riżultati taħt 8 / 20 ms impuls kurrenti bl-ogħla livell ta '0.75Imax
Ir-riżultati tat-test għal tliet tipi ta 'MOVs taħt ħmistax-il kurrent ta' impuls ta '8 / 20 ms bl-ogħla livell ta' 0.75Imax (30 kA) huma murija fit-TABELLA II. Ir-riżultat għal kull tip ta 'MOV huwa l-medja ta' tliet l-istess kampjuni.
TABELLA II
Riżultati taħt 8 / 20 ms impulsi currents b'30 kA quċċata
Jidher minn TABLEII li wara li ġew applikati 15-il impuls ta '8 / 20 ms fuq il-MOVs, il-bidliet ta' UDC1mA u Ur huma minuri. Il- “Pass” għall-ispezzjoni viżwali tfisser l-ebda ħsara viżibbli fuq l-MOVs ittestjati. Barra minn hekk, jista 'jiġi osservat li biż-żieda tal-MOV li tillimita l-vultaġġ, l-Ucr issir iżgħar. Bħall-Ucr huwa l-iżgħar għal tip MX tat-tip V460. Jista 'jiġi konkluż li t-tliet tipi ta' MOVs kollha jistgħu jgħaddu mill-ħmistax-il impuls ta '8 / 20 ms bl-ogħla livell ta' 30 kA.
3.2 Ir-riżultati taħt 8 / 20 ms impuls kurrenti bl-ogħla livell ta 'Imax
Meta jitqiesu r-riżultati sperimentali hawn fuq, l-amplitudni tal-kurrent ta '8 / 20 ms tiżdied għal 40 kA (Imax). Barra minn hekk, in-numru ta 'impulsi jiżdied għal għoxrin għal V460 tat-tip MOV. Ir-riżultati sperimentali jidhru fit-TABELLA III. Sabiex tqabbel l-assorbiment tal-enerġija fit-tliet MOVs tat-tip, Ea / V jintuża biex jirrappreżenta l-enerġija assorbita għal kull unità ta 'volum għall-medja ta' ħmistax jew għoxrin impuls. Hawnhekk, il- “medja” hija kkunsidrata minħabba li l-assorbiment tal-enerġija f'MOVs huma kemmxejn differenti taħt kull impuls.
TABELLA III
Riżultati taħt 8 / 20 ms impulsi currents b'40 kA quċċata
Jista 'jiġi osservat mit-TABELLA III li meta l-amplitudni tal-kurrent tiżdied għal 40 kA, l-Ucr għal UDC1mA tiddevja aktar minn 5% għal V230 u V275, għalkemm il-bidla fil-vultaġġ residwu MOV għadha fil-medda effettiva ta' 10%. L-ispezzjoni viżwali wkoll ma turi l-ebda ħsara viżibbli fuq l-MOVs ittestjati. ForV230 u MXs tat-tip V275, l-Ea / V tfisser l-enerġija assorbita għal kull unità ta 'volum b'medja ta' ħmistax-il impuls. L-Ea / V għal V460 tirrappreżenta l-enerġija assorbita għal kull unità ta 'volum b'medja ta' għoxrin impuls. It-Tabella III turi li l-MOVs b'vultaġġ li jillimita ogħla (V460) għandhom Ea / V ikbar mill-MOVs b'vultaġġ li jillimita iktar baxx (V275 u V230). Barra minn hekk, bl-impuls current ripetutament applikat fuq il-V460, l-enerġija assorbita għal kull unità ta 'volum (E / V) tiżdied gradwalment, kif muri fil-Fig. 3.
Għalhekk, jista 'jiġi konkluż li l-MOVs tat-tip V230 u V275 ma setgħux jifilħu ħmistax-il impuls ta' kurrent 8 / 20ms bl-ogħla livell ta 'Imax, filwaqt li l-MOV tat-tip V460 jista' jiflaħ il-kurrent massimu ta 'ħruġ sal-impulsi ta' 20. Dan ifisser li l-MOVs b'vultaġġ li jillimita ogħla għandhom jifilħu aħjar għall-kapaċità taħt impuls ta 'kurrent ta' 8 / 20ms.
4. Il-kapaċità tiflaħ taħt 10 / 350 ms impuls current
F'din it-taqsima, il-kurrenti ta 'l-impuls ta' 10 / 350 ms bl-amplitudnijiet ta '0.75Iimp u Iimp huma applikati fuq il-kampjuni SPD rispettivament.
4.1 Ir-riżultati taħt 10 / 350 ms impuls kurrenti bl-ogħla livell ta '0.75Iimp
Billi l-Iimp tat-tliet tipi ta 'MOVs huma differenti, il-kurrenti 10 / 350 ms bl-amplitudni ta' 4875A huma applikati fuq V230 u V275, u impulsi bl-amplitudni ta '4500 A huma applikati fuq V460. Wara l-applikazzjoni ta 'ħmistax-il kurrent ta' impuls, il-bidliet għal UDC1mA u Ur fuq l-MOVs ittestjati jidhru fit-TABELLA IV. L-∑E / V tfisser is-somma totali ta 'E / V għall-impulsi applikati.
Jidher mit-Tabella IV li wara l-applikazzjoni ta 'ħmistax-il kurrent ta' 10 / 350 ms bl-ogħla livell ta '0.75Iimp, il-V230 jista' jgħaddi mit-test, filwaqt li l-bidla għal UDC1mA ta 'V275 tiddevja iktar minn 5%. Nefħa u xquq minuri dehru wkoll fuq l-inkapsulament tal-plastik ta ’V275. Ir-ritratt ta ’V275 bi qasma żgħira jidher fil-Fig. 4.
Għal V460 tat-tip MOV, wara t-tmien 10 / 350 ms impuls bl-ogħla livell ta '4500A huwa applikat, il-MOV ikkrekkjat u l-vultaġġ imkejjel u l-forma tal-mewġ tal-kurrent huma anormali. Għal paragun, il-vultaġġ imkejjel u l-forom tal-mewġ tal-kurrent taħt is-seba 'u t-tmien impuls ta' 10 / 350 ms fuq V460 huma murija fil-Fig. 5.
Fig. 5. Il-vultaġġi mkejla u l-forma tal-mewġ tal-kurrent fuq V460 taħt impuls ta '10 / 350 ms
Għal V230 u V275, ∑E / V hija s-somma totali ta 'E / V għal ħmistax-il impuls. Għal V460, ∑E / V hija s-somma totali ta 'E / V għal tmien impulsi. Jista 'jiġi osservat li għalkemm l-Ea / V ta' V460 huwa ogħla minn dak ta 'V230 u V275, it-total /E / Vof V460 huwa l-aktar baxx. Madankollu, il-V460 ġarrab l-aktar ħsara serja. Dan ifisser li għall-volum unitarju ta 'MOV, il-ħsara tal-MOV taħt 10 / 350 ms kurrenti mhix relatata ma' l-enerġija assorbita totali (∑E / V), imma tista 'tkun aktar relatata ma' l-enerġija assorbita taħt impuls wieħed (Ea / V) ). Jista 'jiġi konkluż li taħt 10 / 350 ms impuls current, il-V230 jista' jiflaħ iktar impulsi mill-MOVs tat-tip V460. Dan ifisser li l-MOVs b'vultaġġ li jillimita iktar baxxi għandhom jifilħu aħjar għall-kapaċità taħt 10 / 350 ms current, li huwa oppost għall-konklużjoni taħt 8 / 20 ms impuls current.
4.2 Ir-riżultati taħt 10 / 350 ms impuls kurrenti bl-ogħla livell ta 'Iimp
Meta l-amplitudni tal-kurrent ta '10 / 350 ms tiżdied għal Iimp, il-MOVs kollha ttestjati ma setgħux jgħaddu ħmistax-il impuls. Ir-riżultati taħt 10 / 350 ms kurrenti ta 'l-impuls bl-amplitudni ta' Iimp huma murija fit-TABELLA V, fejn "In-numru ta 'l-impuls jiflaħ" ifisser l-ammont ta' impuls li l-MOV jista 'jiflaħ qabel ma jixxaqqaq.
Minn tabella V jista 'jiġi osservat li l-V230 b'Ea / V ta' 122.09 J / cm3 jista 'jiflaħ tmien impulsi ta' 10 / 350 ms filwaqt li l-V460with Ea / V ta '161.09 J / cm3 jista' jgħaddi biss tliet impulsi, għalkemm l-ogħla kurrent adottat għal V230 (6500 A) huwa ogħla minn dak għal V460 (6000 A). Dan jivvalida l-konklużjoni li l-MOVs b'vultaġġ għoli li jillimita huma mħassra aktar faċilment taħt kurrent ta '10 / 350 ms. Dan il-fenomenu jista 'jiġi spjegat bħala: l-enerġija kbira li tinġarr mill-kurrent ta' 10 / 350 ms tkun assorbita f'MOVs. Għal MOVs b'vultaġġ għoli li jillimita taħt kurrent ta '10 / 350 ms, ħafna aktar enerġija tiġi assorbita fil-volum ta' unità ta 'MOV minn dik fil-MOVs b'vultaġġ baxx li jillimita, u l-assorbiment ta' enerġija eċċessiva jwassal għal falliment tal-MOV. Madankollu, il-mekkaniżmu tal-falliment taħt 8 / 20 ms kurrenti jeħtieġ iktar investigazzjoni.
Spezzjoni viżwali turi li l-istess forma ta 'ħsara hija osservata fuq it-tliet tipi ta' MOVs taħt 10 / 350 ms current. Naħa waħda tal-inkapsulament tal-plastik MOV u l-folja tal-elettrodu rettangolari titqaxxar. L-ablation tal-materjal ZnO deher ħdejn il-folja ta 'l-elettrodu, li hija kkawżata mill-qlib bejn l-elettrodu MOV u l-wiċċ ta' ZnO. Ir-ritratt ta ’V230 bil-ħsara jidher fil-Fig. 6.
5. konklużjoni
L-SPDs huma meħtieġa li jiġu ttestjati taħt kurrenti ta 'ħruġ ta' impuls prinċipalment b'formati ta 'mewġ ta' 8 / 20 ms u 10 / 350 ms. Sabiex tiġi investigata u mqabbla l-kapaċità ta 'jifilħu għall-SPDs taħt kurrenti ta' impuls 8 / 20 u 10 / 350 ms, diversi esperimenti jitwettqu bil-kurrent massimu ta 'ħruġ għal xNUMX / 8 ms (Imax) u 20 / 10 ms (Iimp) mewġa , kif ukoll amplitudnijiet ta '350Imax u 0.75Iimp. Tliet tipi ta 'MOVs tipiċi użati għall-SPDs tal-klassi I huma adottati għall-analiżi. Jistgħu jsiru xi konklużjonijiet.
(1) Il-MOVs b'vultaġġ li jillimita ogħla għandhom jifilħu aħjar għall-impuls current 8 / 20ms. Il-MOVs tat-tip V230 u V275 ma setgħux jifilħu ħmistax-il impuls ta '8 / 20ms bl-ogħla livell ta' Imax, filwaqt li l-MOV tat-tip V460 jista 'jgħaddi għoxrin impuls.
(2) Il-MOVs b'vultaġġ li jillimita iktar baxxi għandhom jifilħu aħjar għall-kapaċità taħt kurrent ta '10 / 350 ms. L-MOV tat-tip V230 jista 'jiflaħ tmien impulsi ta' 10 / 350 ms bl-ogħla livell ta 'Iimp, filwaqt li l-V460 jista' jgħaddi biss tliet impulsi.
(3) Meta wieħed iqis il-volum ta 'unità ta' MOV taħt 10 / 350 ms kurrenti, l-enerġija assorbita taħt impuls wieħed tista 'tkun relatata mal-ħsara tal-MOV, minflok is-somma totali ta' enerġija assorbita taħt l-impulsi applikati kollha.
(4) L-istess forma ta 'ħsara hija osservata fuq tliet tipi ta' MOVs taħt kurrenti ta '10 / 350 ms. Naħa waħda tal-inkapsulament tal-plastik MOV u l-folja tal-elettrodu rettangolari titqaxxar. Ablazzjoni tal-materjal ZnO, ikkawżat minn qlib bejn il-folja ta 'l-elettrodu u l-wiċċ ta' ZnO, deher ħdejn l-elettrodu MOV.