20 kA台式8/20μs冲击电流发生器设计

为解决传统8/20μs冲击电流发生器体积庞大、不易转场测试以及气体火花间隙开关触发稳定性较差的问题,通过研究直流高压脉冲电源技术、气体火花开关技术、半导体开关技术,提出了一种20 kA台式8/20μs冲击电流发生器的设计方案。阐述了方案的基本组成、工作原理,详细描述了微控制单元(MCU)、直流高压产生电路以及冲击电流产生电路设计。原理样机体积仅为传统设备的1/10左右,脉冲触发成功率100%。系统便捷性、稳定性得到了有效提升,并配套开发了人机交互系统。设计的冲击电流发生器对脉冲功率技术的工程应用具有积极作用。

不同源阻抗8/20μs冲击电流下的MOV动态性能仿真

为研究不同源阻抗的8/20μs冲击电流下,金属氧化物压敏电阻(metal oxygen varistor,MOV)冲击残压存在很大差异的课题,建立了MOV的仿真模型,在相同预期短路条件下对10、20、30kA3个通流量级的冲击残压进行了研究,并结合Haefely persurge30.2和ICGS两种源阻抗相差较大设备的实测数据分析,得出:①冲击电流越小,试品动态阻抗越大,适合用其最小冲击电流来测试非线性试品,以工程计算设备的带负载能力;②不同预期短路电流下,不同源阻抗冲击电流回路测试不同试品时,通流容量越小的试品表现出来的电压敏感性越大,大通流的试品在大电流冲击下受源阻抗的影响较小,因此宜选用小通流容量的MOV来对比不同发生器的性能。

8/20μs雷电流作用下熔断器工作性能影响因素仿真研究

通过对熔断器熔体在8/20μs雷电流作用下温升过程数学模型的推导及分析,认为熔体材料热传导系数、常温电阻率、环境温度及熔体异常断裂均有可能影响熔体温升过程,进而影响熔断器工作性能。在对某熔断器熔体结构进行合理简化,并针对实际情况提出相关假设的基础上,利用Ansys有限元软件建立熔体热电耦合有限元模型,对正常熔体及受上述4种因素影响熔体在不同雷电流幅值作用下温升情况进行了仿真,得到了不同情况下熔断器的雷电流幅值-弧前时间特性曲线。由仿真结果可知,这4种影响因素均会影响雷电流作用下熔体温升速度,进而影响熔体温升过程,从而改变熔断器在雷电流幅值作用下的弧前时间,可能造成熔断器发生熔断,导致熔断器工作性能下降。最后通过对仿真结果的分析比较,提出4种保障熔断器安全正常运行的措施。

雷电(1.2/50μs、8/20μs)组合波冲击设备的开发与应用

组合波信号发生器(CWG)主要应用于浪涌保护器或电子设备电磁兼容试验,要求在虚拟阻抗Z为2Ω的情况下,输出1.2/50μs开路电压波和8/20μs短路电流波。目前,市场上的雷电组合波冲击设备的参数一般为6000V、3000A,而本次设计的雷电组合冲击波设备的参数被提高到10000V、5000A,提高了其冲击性能,能更好地进行冲击试验。

氧化锌压敏电阻8/20 μS脉冲电流下的伏安特性曲线分析

氧化锌压敏电阻器在8/20μS脉冲电流下的伏安特性曲线,在电流上升沿和和下降沿呈现不重合的回线特征。本文以压敏陶瓷体在击穿后的电流区以非线性电阻、晶粒电阻、等效电感和引出电阻相串联的物理模型为基础,提出陶瓷体等效电感、电极等效电感和引线电感共同构成压敏电阻的等效串联电感,电极等效电阻和引线等效电阻共同构成引出电阻,串联电感形成回线特征。按照这一模型,用测量数据可以推算出不同电流点的串联电感值,等效电感值是一个常数,并可推断陶瓷体等效电感确实存在且为常数。可以确认,除了引出电感(含引线电感和电极等效电感)外,伏安特性的回线特征是压敏陶瓷体的本征特性。

ZnO压敏防雷芯片工频耐受与通流能力的相关性

为了研究ZnO压敏防雷芯片的工频过电压耐受特性和8/20μs通流能力的相关性,在生产线上抽取同批次产品进行工频过电压耐受试验和8/20μs通流能力试验。研究结果表明:工频过电压老化后会使压敏电阻的通流能力下降,但经过8/20μs雷电流峰值20 kA冲击后,压敏电阻的工频过电压耐受能力会增强,在冲击15次左右时达到最大值,随着冲击次数的增多,工频过电压耐受能力会降低。

宽频雷击电流传感器理论研究与实验

在高频大暂态电流测量中,传统电磁式电流互感器测量存在波形失真的现象,基于此点不足和根据8/20μs标准雷电流的特性,设计了能较好地用于该类雷击电流幅值及波形测量的宽频雷击电流传感器,并进行仿真、设计及性能测试。试验结果表明:该宽频雷击电流传感器的理论仿真设计与实际测试性能相符,较好地满足了雷击电流测量精度要求,并且可以测量的电流频率范围为743 Hz^394 MHz,灵敏度为111.3 m V/k A,依据实际测试性能显示,该雷击电流传感器适用于各类快速变化的大幅值雷电流测量,并且具有较好的准确度、线性度以及较高的灵敏度。

铁路通信电源冲击电流试验分析及实施

介绍了一种铁路通信电源系统冲击电流发生器的设计原理,分析了欠阻尼状态下的冲击电流发生器的电流放电特性。提出了冲击电流发生器在欠阻尼状态下所产生的8/20μs电流波形接近直击雷,得出了影响放电电流波形的参数,并指出调节电流波形的幅值和陡度的方法。

超高层建筑物电源引入处SPD冲击电流选型探讨

依据GB50057和IEC 62305,对超高层建筑物低压电源引入处电力电缆直击雷电流进行分流计算,结论显示,计算冲击电流值Iimp存在远小于12.5k A的情况。同时,依据IEC 62305给出的公式,对10/350μs波形和8/20μs波形雷电流的幅值、电荷量、单位能量、陡度进行比较,并按照GB50057-2010所示算例,提出了当计算冲击电流值较小且无匹配的Ⅰ级试验SPD产品选型时,可以考虑采用20倍最大放电电流Imax值的Ⅱ级试验SPD产品适当进行替换。

平行于雷电流通道同轴线耦合特性分析

针对舰船桅杆和高塔上的同轴线缆近距离耦合雷电电磁脉冲的问题,通过对同轴耦合理论的分析,建立同轴线缆近距离耦合雷电电磁脉冲的实验模型。采用组合波发生器模拟8/20μs雷电流波形,用长1 m直径16 mm的金属棒模拟雷电通道并作为辐射源,改变同轴线缆的长度以及距辐射源的距离进行试验。得出以下结论:同轴线缆近距离耦合雷电波时,线缆终端所得的电压波形仍为双指数波,在0.1~0.4μs有强烈的阻尼震荡,当线缆终端开路或接匹配电阻时,上升沿时间较短,约为1μs;当线缆终端屏蔽层接地时,上升沿时间变长,约为10μs。同轴线缆近距离耦合到的峰值电压以及能量与线缆长度呈正相关,与距辐射源的距离成反相关。线缆所耦合到的能量主要来自低频部分,100 Hz以下有多个能量峰。采用拟合曲线,由实验数据可得,当同轴线缆终端开路,雷电流达30 kA,线缆长度为30 m,距雷电通道15 cm处,线缆终端耦合到的线间电压峰值达66 V。这在实际的电磁脉冲防护应用中,有一定的指导意义和价值。

基于试验的MOV长波与短波通流容量的折算关系研究

采用冲击电流发生器,对不同厂家、不同压敏电压(U1 mA)的20 kA标称放电电流(In)金属氧化物压敏电阻(MOV)施以长波10/350μs和短波8/20μs冲击电流,以期考察MOV耐受长波与短波冲击电流的折算关系。实验结果表明:MOV在长波和短波下的通流容量折算关系与MOV的压敏电压相关,其折算值与压敏电压成正比例的关系,相比于短波,长波电流耐受能力随压敏电压升高而减弱;通过实验得出,MOV在短波和长波冲击下的通流容量比值为:当压敏电压为430 V时14.44倍,当压敏电压为620 V时16.32倍,当压敏电压为910 V时22.27倍。

氧化锌压敏电阻片重复电荷转移实验对工频电压的影响

IEC 60099-4:2014避雷器国际标准以重复电荷转移能力试验替代长持续时间电流冲击耐受试验,特对不同厂家、不同配方的电阻片进行测试。实验表明:RL配方的电阻片重复电荷转移前后工频电压变化超出标准规定5%的限值,通过8/20μs雷电正反各筛选一次,然后再进行重复电荷转移实验或重复电荷转移实验过程中正反向交叉测试,可使RL配方电阻片重复电荷转移测试前后工频电压变化率<5%,在标准范围内。