सुरक्षा सुरक्षा उपकरणहरू (SPDs) को वृद्धि गर्नका लागि आवश्यक हुनाले मुख्य रूपले 8 / 20 एमएस र 10 / 350 एमएसको waveforms साथ आवेग निर्वहन धाराहरूमा परीक्षण गर्न आवश्यक छ। तथापि, एसपीडी उत्पादनहरु को सुधार संग, यस मानक परीक्षण धाराहरु को तहत एसपीडी को प्रदर्शन को सामना तथा अधिक जांच को आवश्यकता हो। 8 / 20 एमएस र 10 / 350 एमएस आवेग धाराहरु को तहत SPDs को उपलव्ध क्षमता को जांच र तुलना गर्न को लागी, तीन प्रकार को विशिष्ट धातु-ओक्साइड वारिस्टर्स (MOVs) को प्रयोग गरिन्छ जुन I SPDs को लागि प्रयोग गरिन्छ। परिणामहरूले देखाउँछ कि MOVs उच्च सीमित भोल्टेजसँग राम्रो छ भने 8 / 20ms आवेग अन्तर्गत क्षमताको सामना गर्न सकिन्छ, जबकि 10 / 350ms अन्तर्गत अन्त आलोचक वर्तमान विपरीत छ। 10 / 350 मिएसस अन्तर्गत, MOV विफलता एकल एकाइ अन्तर्गत प्रति एकाइको मात्रा प्रति अवशोषित ऊर्जासँग सम्बन्धित छ। 10 / 350ms अन्तर्गत मुख्य क्षति फारम क्रिक हो, जुन MOV प्लास्टिक encapsulation को एक पक्ष को रूप मा वर्णन र इलेक्ट्रोड पाना बन्द छ। ZnO सामाग्री को Ablation, इलेक्ट्रोड शीट र ZnO सतह को बीच फ्लैश को कारण, MOV इलेक्ट्रोड को नजिकै प्रकट भयो।

1। परिचय

Lowvoltage पावर प्रणाली, दूरसंचार र सिग्नल नेटवर्कसँग जोडिएको सुरक्षा यन्त्रहरू (SPDs) को वृद्धि गर्नका लागि आईसीईई र आईईईई मानकको आवश्यकताहरु अनुसार परीक्षण गर्न आवश्यक छ [1-5]। हालको स्थान र सम्भावित प्रकाशलाई ध्यान दिंदा यो पीडित हुन सक्दछ, जस्तै एसपीडीहरूलाई अन्डुले डिभर्जेसन धाराहरू अन्तर्गत परीक्षण गर्न आवश्यक छ जसले मुख्य रूपले 8 / 20 एमएस र 10 / 350 एमएस [4-6] को लहरमा। 8 / 20 एमएसको हालको तरंग स्वरूप सामान्यतः बिजुली आवेग अनुकरण गर्न प्रयोग गरिन्छ [6-8]। हालको निर्वहन वर्तमान (ईन) र SPD को अधिकतम निर्वहन वर्तमान (8-20) 4 / 5 MS लाई परिभाषित गरिएको छ। यसको अतिरिक्त, 8 / 20 एमएस वर्तमान आवेग SPD अवशिष्ट भोल्टेज र ओपरेटिंग डाइरेक्टरी परीक्षण [4] को लागि व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। 10 / 350ms आवेग वर्तमान मा सामान्यतया प्रत्यक्ष बिजुली फिर्ती स्ट्रोक अनुकरण गर्न प्रयोग गरिन्छ [7-10]। यो waveform क्लास I SPD परीक्षण को लागि वर्तमान मा आवेग डिवर्ज को लागि पैरामीटरहरु लाई भेटिन्छ, जुन विशेष रूप देखि कक्षा I SPDs को लागि अतिरिक्त शुल्क परीक्षण को लागि प्रयोग गरिन्छ [4]। प्रकार परीक्षणको दौरान [4-5], SPS हरूको लागी निर्दिष्ट आवेग धाराहरु निर्दिष्ट गरिएको छ। उदाहरणका लागि, पन्द्रह 8 / 20 एमएस धाराहरू र पाँच 10 / 350 एमएस आवेग धाराहरू कक्षा I SPDs को लागि अपरेसन डाइरेक्टरी परीक्षणको लागि आवश्यक छ [4]। तथापि, एसपीडी उत्पादनहरु को सुधार संग, यस मानक परीक्षण धाराहरु को तहत एसपीडी को प्रदर्शन को सामना तथा अधिक जांच को आवश्यकता हो। पहिलेको शोध सामान्यतया एमओवी प्रदर्शनमा एकाधिक 8 / 20 एमएस ईन्कोलस अन्तर्गत केंद्रित [11-14], जबकि दोहोर्याइएको 10 / 350 एमएस अन्डुल्स अन्तर्गत प्रदर्शनले राम्रोसँग अन्वेषण गरिएको छैन। यसबाहेक, कक्षा I SPDs, भवनहरूमा र उच्च प्रदर्शनको बिन्दुहरूमा स्थापित, स्ट्रोकहरू बिजुली गर्न थप कमजोर छन् [15-16]। त्यसकारण, 8 / 20 एमएस अन्तर्गत कक्षा I SPD को क्षमता प्रदर्शन र सामना गर्नु आवश्यक छ र 10 / 350 एमएस आवेग धाराहरू जाँच गर्न आवश्यक छ। यो पेपर प्रयोगात्मक रूपमा 8 / 20 एमएस र 10 / 350 एमएस आवेग धाराहरू अन्तर्गत कक्षा I SPD हरूको सामना क्षमताको जाँच गर्दछ। कक्षा I SPD को लागि प्रयोग गरिएका तीन प्रकारका विशिष्ट MOVs विश्लेषणको लागि स्वीकृत गरिएको छ। हालको आयाम र आवेगहरूको संख्या धेरै प्रयोगहरूको लागि समायोजित गरिएको छ। तुलना दुई प्रकार को आवेग धाराहरु मा MOVs को सामना क्षमता मा गरिन्छ। परीक्षा पछि असफल भए MOV नमूनेहरूको विफलता मोड पनि विश्लेषण गरिन्छ।

२. प्रयोगको लेआउट

क्लास I SPD को लागि प्रयोग गरिएका तीन प्रकारको विशिष्ट MOV प्रयोगहरू मा अपनाईएको छ। प्रत्येक प्रकारका MOV को लागि, EPCOS द्वारा बनाईएको 12 नमूनाहरू चार प्रकारको प्रयोगहरू अन्तर्गत अपनाईएको छ। तिनीहरूको आधारभूत मापदण्डहरू TABLE I मा देखाईएको छ, जहाँ 8 / 20μs आवेग अन्तर्गत MOV को नामक निर्वहनको प्रतिनिधित्व गर्दछ, इम्याक्सले 8 / 20μs आवेग अन्तर्गत अधिकतम निर्वहनको प्रतिनिधित्व गर्दछ, Iimp 10 / 350μs आवेग अन्तर्गत अधिकतम निर्वहनको प्रतिनिधित्व गर्दछ, UDC1mA प्रतिनिधित्व 1 एमसी डीसी को तहत मापा MOV भोल्टेज, उर को तहत MOV अवशिष्ट भोल्टेज को प्रतिनिधित्व गर्दछ।

चित्र। 1 ले आवेग वर्तमान जनरेटर देखाउँछ जुन आउटपुट 10 / 350 एमएस र 8 / 20 एमएस वर्तमान आवेगमा समायोजन गर्न सकिन्छ। Pearson कोइल टेस्ट MOVs मा आवेग धाराहरु को मापने को लागी अपनाया गएको छ। 14.52 को अनुपातसँग भोल्टेज विभागीक अवशिष्ट भोल्युमहरू उपाय गर्न प्रयोग गरिन्छ। TEK DPO3014 को डिजिटल ओस्किलोस्कोप प्रयोगात्मक तरफर्म रेकर्ड गर्न को लागी अपनाईएको छ।

SPD परीक्षण मानक [4] को अनुसार, 8 / 20 एमएसएस को लागी अनुमोदित एम्पलीफाट्स हाल समावेश गर्दछ 30kA (0.75Imax) र 40kA (इम्याक्स)। 10 / 350 MS को लागि अनुकूलित एम्पलीयस हाल समावेश गर्दछ 0.75Iimp र Iimp। MOVs को लागि ओपरेटिंग डाइरेक्टरी परीक्षा [4], पन्द्रह 8 / 20ms आवेगहरू MOV नमूनेहरूमा लागू गरिन्छ, र आवेगहरू बीच 60 s। यसैले, प्रयोगात्मक प्रक्रिया को प्रवाह चार्ट फिजी 2 मा देखाइएको छ।

प्रयोगात्मक प्रक्रिया वर्णन गर्न सकिन्छ:

(1) प्रारम्भिक माप: MOV नमूने UDC1mA, उर, र प्रयोगको सुरुवातमा फोटोको साथ विशेषता छन्।

(2) पंद्रह आवेगहरु लागू गर्नुहोस: मांग को आवेग वर्तमान मा आउटपुट मा वर्तमान जनरेटर को अनुपालन गर्नुहोस। 60 को अन्तरालका साथ पन्ध्र आवेगहरू सफलतापूर्वक MOV नमूनामा लागू हुन्छन्।

(3) प्रत्येक आवेग आवेदन पछि MOV धाराहरु र वोल्टेज को मापा waveforms रेकर्ड गर्नुहोस्।

(4) परीक्षण निरीक्षण र माप परीक्षण पछि। पङ्क्ति वा फ्लावरको लागि MOV को सतह जाँच गर्नुहोस्। परीक्षण पछि UDC1mA र उर माप्नुहोस्। परीक्षण पछि क्षतिग्रस्त MOV फोटो को लिनुहोस्। आईसी 61643-11 [4] को अनुसार, प्रयोगका लागि पास मापदण्डको आवश्यकता छ कि भोल्टेज र हालको रेकर्डहरू, भिजुअल निरीक्षणको साथमा, नमूनाहरूको प्यानर वा फ्लैशओभरको कुनै संकेत देखाउँदैन। यसको अतिरिक्त, आईईईई स्टडी। C62.62 [5] पोस्टस्टस्ट मार्फत आरआर (एमओवी अवशिष्ट भोल्टेजहरूमा ई मा) सुझाव दिईएअनुसार 10% भन्दा बढी विभाजित हुँदैन। The Std। आईसीएक्स 60099-4 [17] पनि आवश्यक छ कि UDC1mA आनुवांश परीक्षण पछि 5% भन्दा बढी विचलित हुँदैन।

  1. 8 / 20 अन्तर्गत सामना क्षमता एमएस आवेग वर्तमान

यस खण्डमा 8 / 20 एमएस आवेग धाराहरू 0.75Imax र इम्याक्सको एपीप्लिभर क्रमशः SPD नमूनाहरूमा लागू हुन्छन्। पोस्टस्टस्टको लागी परिवर्तन अनुपात UDC1mA मा मापा र उरुको रूपमा परिभाषित गरिएको छ:

जहाँ, Ucr मापन मानहरूको परिवर्तन अनुपात प्रतिनिधित्व गर्दछ। उट परीक्षण पछि मापन मूल्य को प्रतिनिधित्व गर्दछ। Ubt परीक्षण भन्दा पहिले मापन मान को प्रतिनिधित्व गर्दछ।

3.1 8 / 20 एमएस आवेग अन्तर्गत परिणाम 0.75max को शिखर संग हाल

8Imax (20 के.ए.) को शिखर संग पन्द्रह 0.75 / 30 एमएस आवेग धाराहरु को तीन प्रकार को MOVs को लागि परीक्षण परिणाम TABLE II मा दिखाया गएको छ। प्रत्येक प्रकारको MOV को परिणाम तीनवटा नमूनाहरूको औसत हो।

तालिका II

8 / 20 एमएस आवेग धाराहरु को अनुसार 30 के शिखर संग परिणामहरु

यो TABLEII बाट देख्न सकिन्छ कि 15 हप्ता 8 / 20 एमएस आवेगहरू MOV हरूमा लागू भएको छ, UDC1mA र Ur को परिवर्तनहरू साना छन्। भिजुअल निरीक्षणको लागि "पास" को मतलब परीक्षण MOV हरूमा कुनै देखिने क्षति छैन। यसको अलावा, यो हेर्न सकिन्छ कि एमओवी सीमित भोल्टेज को वृद्धि संग, उक्र साना हुन्छ। जस्तै जस्तै V460 प्रकार MOV को लागी सबैभन्दा सानो हो। यो निष्कर्ष निकाल्न सक्छ कि तीन प्रकारका MOVs सबै 8 के शिखर संग पन्द्रह 20 / 30 एमएस आवेग पास गर्न सक्दछ।

3.2 8 / 20 एमएस आवेग अन्तर्गत परिणामहरू Imax को शिखरको साथमा

माथि प्रयोगात्मक परिणामहरू विचार गर्दै, 8 / 20 ms को आयाम अहिले 40 केए (इक्स्याक्स) मा वृद्धि भएको छ। यसको अतिरिक्त, आवेगहरूको संख्या बी.टी. सम्म V460 प्रकार MOV को वृद्धि भएको छ। प्रयोगात्मक परिणामहरू TABLE III मा देखाइएको छ। तीन प्रकारका MOV हरूमा ऊर्जा अवशोषण तुलना गर्न, ईआ / वी प्रयोग गरीएको इकाई मात्रा प्रति पन्ध्र वा बीस आवेगहरूको औसत प्रति को प्रतिनिधित्व गर्न प्रयोग गरिन्छ। यहाँ, "औसत" मानिन्छ किनभने MOV मा ऊर्जा अवशोषण प्रत्येक आवेग अन्तर्गत केहि फरक हुन्छ।

तालिका III

8 / 20 एमएस आवेग धाराहरु को अनुसार 40 के शिखर संग परिणामहरु

यो तालिका III बाट देखा पर्न सक्छ जब हालको आयाम 40 के को लागी वृद्धि हुन्छ, UDC 1mA को लागि V5 र V230 को लागि 275% भन्दा बढी विभाजित हुन्छ, यद्यपि MOV अवशिष्ट भोल्टेजको परिवर्तन अझै पनि 10% को प्रभावी दायरा भित्र छ। भिजुअल निरीक्षणले परीक्षण MOV हरूमा कुनै देखिने कुनै पनि हानिकारक क्षति देखाउँछ। ForV230 र V275 प्रकार MOV हरू, ईआ / वी मतलब अवशोषित ऊर्जा प्रति इकाई भोल्युम को मतलब छ कि पन्द्रह आवेगों को औसत संग। ईए / वी को लागि V460 को औसत एकाइ को बीस आवेगहरु संग प्रति यूनिट भोल्युम को प्रतिनिधित्व गर्दछ। तालिका III ले देखाउँछ कि MOVs उच्च सीमित वोल्टेज (V460) सँग MFs MOV हरू भन्दा कम Ea / V छ (V275 र V230)। यसबाहेक, हालको आवेग संग V460 मा बारम्बार लागू भएको छ, फिग। 3 मा देखाइएको रूपमा प्रति एकाइ भोल्युम प्रति एकाइ (ई / V) को बढि बढ्छ।

यसैले, यो निष्कर्ष निकाल्न सक्छ कि V230 र V275 प्रकार MOV हरूले इक्स्याक्सको शिखरको साथ पन्द्रह 8 / 20ms हालको आवेगहरू सामना नगर्न सकेन, जबकि V460 प्रकार MOV ले अधिकतम 20 आवेगहरूमा अधिकतम निर्वहन सामना गर्न सक्छ। यसको अर्थ यो हो कि MOV हरू उच्च वोल्टेज सँगको राम्रोसँग 8 / 20ms आवेग अन्तर्गत क्षमताको सामना गर्नु पर्छ।

4। 10 / 350 एमएस अन्तर्गत अन्डुल्युल अन्तर्गत सामना क्षमता

यस खण्डमा 10 / 350 एमएस आवेग धाराहरू 0.75Iimp र Iimp को एम्पप्लसहरू क्रमशः एसपीडी नमूनेहरूमा लागू हुन्छन्।

4.1 10 / 350 एमएस आवेग अन्तर्गत परिणाम 0.75Iimp को शिखर सँग हाल

किनकि तीन प्रकारका MOVs को इम्पले फरक छन्, 10 / 350 एमएस धाराहरु 4875A को आयाम संग V230 र V275 मा लागू हुन्छ, र 4500 ए को आयाम संग VLNUMX मा लागू हुन्छ। पन्द्रह आवेग धाराहरू लागू गरे पछि, परीक्षण गरिएका MOV हरूमा UDC460mAnd उरु परिवर्तन तालिका तालिकामा देखाइएको छ। ΣE / V को अर्थ आवेदनों को लागि ई / वी को योग को अर्थ हो।

यो तालिका IV बाट देख्न सकिन्छ कि 10Iimp को चोटी संग पन्द्रह 350 / 0.75 एमएस धाराहरु को लागी, V230 ले परीक्षा पास गर्न सक्छ, जबकि V1 को UDC275mA को 5% भन्दा अधिक विभाजित हो। V275 को प्लास्टिक encapsulation मा सूजन र सानो दरार पनि दिखाई दिए। सानो एक्सटेकको साथ V275 को तस्वीर फिजी 4 मा देखाईएको छ।

V460 प्रकार MOV को लागि, आठौं 10 / 350 एमएस पछि 4500A को शिखर संग आवेग लागू गरिन्छ, MOV फटाएको र मापन भोल्टेज र वर्तमान waveforms असामान्य छन्। तुलनाको लागि, V10 मा सातौं र आठौं 350 / 460 एमएस आवेग अन्तर्गत मापन भोल्टेज र वर्तमान waveforms छवि 5 मा देखाइएको छ।

चित्र। 5। 460 / 10 एमएस आवेग अन्तर्गत V350 मा मापन भोल्टेज र वर्तमान waveforms

V230 र V275 को लागि, ΣE / V पन्द्रह आवेगहरुको लागि ई / वी को योग हो। V460 को लागि, ΣE / V आठ आवेगहरुको लागि ई / वी को योग छ। यो देख्न सकिन्छ कि यद्यपि EX / V को V460 को V230 र V275 भन्दा उच्च छ, कुल ΣE / Vof V460 सबै भन्दा कम छ। यद्यपि, V460 ले सबैभन्दा गम्भीर क्षतिको अनुभव गर्यो। यसको अर्थ MOV को भोल्युम भोल्युमको लागि, 10 / 350 मिएसस अन्तर्गत MOV विफलता हालको अवशोषित ऊर्जा (Σ ई / V) सँग सम्बन्धित छैन, तर अधिक एकल अवयव (Ea / V भित्र अवशोषित ऊर्जासँग सम्बन्धित हुन सक्छ) )। यो निष्कर्ष निकाल्न सक्छ कि 10 / 350 एमएस अन्तर्गत आवेग अन्तर्गत, V230 ले V460 प्रकार MOVs भन्दा बढी आवेगहरू सामना गर्न सक्छ। यसको मतलब यो हो कि MOVs कम सीमित वोल्टेज को साथ बेहतर 10 / 350 एमएसएस को तहत क्षमता को सामना गरेको छ, जो 8 / 20 एमएस आवेग वर्तमान को अन्त को अन्त को विपरीत हो।

4.2 10 / 350 एमएस आवेग अन्तर्गत परिणाम Iimp को शिखर संग

जब 10 / 350 एमएसको आयाम अहिलेको इम्पमा वृद्धि भएको छ, सबै परीक्षण गरिएका एमओवीहरूले पन्ध्र आवेगहरू पास गर्न सकेनन्। 10 / 350 एमएस आवेग धाराहरू अन्तर्गत आईमिलको आयामसँग परिणाम TABLE V मा देखाइएको छ, जहाँ "आवेग संख्या फर्काउने" को अर्थ हो जुन एमओवीले क्रिकेड अगाडि बढ्न सक्छ।

यो तालिका V देखि देख्न सकिन्छ कि 230 जे / सीएमएक्सएनएमक्सक्स को ईए / वी संग V122.09 आठ एक्सएनएक्सक्स / एक्सएनक्सक्स एमएस आवेग को सामना गर्न सक्छ जबकि एक्सएनएनएक्सएक्स 3 जे / सीएमएक्सएक्सएनएमएक्स को साथ केवल तीन आवेगहरु लाई पारित गर्न सक्छ, हुनत चोटी वर्तमान को लागी V10 (350 ए) V460 (161.09 ए) को लागि भन्दा अधिक छ। यो निष्कर्षलाई मान्य छ कि MOV हरू उच्च सीमित भोल्टेजको साथ 3 / 230 एमएस वर्तमानमा अधिक सजिलै क्षतिग्रस्त हुन्छ। यो घटना को रूप मा व्याख्या गर्न सकिन्छ: 6500 / 460 एमएस द्वारा संचालित ठूलो ऊर्जा MOVs मा अवशोषित गरिनेछ। 6000 / 10 एमएस अन्तर्गत उच्च सीमित भोल्टेजसँग MOV हरूको लागि, कम सीमित भोल्टेजसँग MOV हरूमा MOV को एकाइको मात्रामा अधिक ऊर्जा अवशोषित गरिनेछ, र अत्यधिक ऊर्जा अवशोषण MOV विफलताको लागी नेतृत्व हुनेछ। यद्यपि, 350 / 10 मिएसस अन्तर्गतको विफलता तंत्रलाई अझ बढी अनुसन्धान चाहिन्छ।

भिजुअल निरीक्षणले 10 / 350 मिएसस अन्तर्गत तीन प्रकारको MOV हरूमा समान क्षति फारम देखाइएको छ। MOV प्लास्टिक एन्कोप्सूलको एक पक्ष र आयताकार इलेक्ट्रोड पाना बन्द छ। ZnO सामाग्री को उन्मुखीकरण इलेक्ट्रोड शीट को नजिकै प्रकट भयो, जो MOV इलेक्ट्रोड र ZnO सतह को बीच फ्लैशओवर को कारण हो। क्षतिग्रस्त V230 को तस्वीर फिजी 6 मा देखाइएको छ।

5। निष्कर्षमा

एसपीडी को मुख्य रूप देखि 8 / 20 एमएस र 10 / 350 एमएस को waveforms संग आवेग निर्वहन धाराओं को तहत जांच को आवश्यकता हो। 8 / 20 एमएस र 10 / 350 एमएस अकुल धाराहरु को तहत SPDs को उपलव्ध क्षमता को जांच र तुलना गर्न को लागि, 8 / 20 एमएस (इम्याक्स) र 10 / 350 एमएस (Iimp) तरंग को लागि अधिकतम डिभर्जेशन संग धेरै प्रयोग गरिन्छ , साथ ही 0.75Imax र 0.75Iimp को एम्पलीफाट्स। कक्षा I SPD को लागि प्रयोग गरिएका तीन प्रकारका विशिष्ट MOVs विश्लेषणको लागि स्वीकृत गरिएको छ। केही निष्कर्षहरू सारिन्छन्।

(1) उच्च सीमित भोल्टेजको साथ MOV हरुले 8 / 20ms आवेग अन्तर्गत क्षमताको सामना गरिदिन्छ। V230 र V275 प्रकार MOV हरूले इक्स्याक्सको शिखरसँग पन्द्रह 8 / 20ms आवेगहरू सामना नगर्न सकेन, जबकि V460 प्रकार MOV ले बीस आवेगहरू पास गर्न सक्दछ।

(2) निम्न सीमित भोल्टेजको साथ MOV हरूले 10 / 350 मिएसस अन्तर्गत क्षमतालाई अझ राम्रो सामना गर्यो। V230 प्रकार MOV आयोम को शिखर संग आठ 10 / 350 एमएस आवेग सामना गर्न सक्छ, जबकि V460 केवल तीन आवेगहरु लाई पार गर्न सक्छ।

(3) 10 / 350 मिएसस अन्तर्गत MOV को इकाई भोल्युमलाई विचार गर्दै, अवशोषित ऊर्जा एक एकल आवेग अन्तर्गत हुन सक्छ MOV विफलतासँग सम्बन्धित हुन सक्छ, सबै लागू आवेगहरु को तहत अवशोषित ऊर्जा को योग को सट्टा।

(4) 10 / 350 एमएस धाराहरु अन्तर्गत तीन प्रकारका MOV हरूमा समान क्षति फारम देखाइएको छ। MOV प्लास्टिक एन्कोप्सूलको एक पक्ष र आयताकार इलेक्ट्रोड पाना बन्द छ। ZnO सामाग्री को Ablation, इलेक्ट्रोड शीट र ZnO सतह को बीच फ्लैश को कारण, MOV इलेक्ट्रोड को नजिकै प्रकट भयो।