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本机是按使用方要求设计的专用试验机。
本机发生8/20标准雷电流波, 1A~2000A ,用于以下两项测试:
(1) 测定压敏电阻器和其他限压特性元器件的限制电压,范围30V~4000V。测试结果自动存储,存储数量1~999次测试,存储的结果既可在本机仪器上查看,又可通过RS232接口送给计算机显示和打印出测试报告。
(2) 对1~10只样品进行多次单极性或交替极性的循环冲击试验。
在结构上本机包括三个独立的组件(附图1):
(1) 冲击电流发生器和试样室,它们组装在一个工作台式机箱中。
(2) 测量仪—双通道峰值表CJ1910,用于测量,显示和存储1~999次测试的冲击电流和限制电压。
(3) 控制仪--CJ2608,用于设定要求的各项试验参数,并控制本机各部分按这些参数自动完成试验。
本机冲击电流发生器的特点是设计了四个不同输出阻抗的脉冲形成回路(PFN),以适应样品阻抗范围很宽的要求。由于用本机试验的压敏电阻器的等效动态电阻(动态电阻Rz是指伏安特性上某一个区段的电压增量对于电流增量的比值)大体为0.5Ω到50Ω,为使发生器的源阻抗与这样大的试样阻抗范围相匹配,以保证8/20电流波形都在规定的公差范围内,本机设计了四个不同源阻抗的脉冲形成回路(PFN)。对于一些特殊元件,若四种PFN都不能与之匹配,还可加入串联或并联的匹配电阻,测试室中设计有这两种匹配电阻的位置。
实测的结果表明,对于φ5~φ20mm,压敏电压1000V以下的普通压敏电阻器,以1A到100A的8/20电流测试限制电压,采用本机的PFN-Ⅰ(源阻抗100Ω)和PFN-Ⅱ(源阻抗22Ω),可不加匹配,对于1800V的高电压压敏电阻器,需加约4Ω的并联匹配电阻。
本机脉冲形成回路的放电开关也有两套,三个小电流PFN用固体开关(限制电压的测试基本上都在这三个小电流PFN上进行),第四个大电流PFN(主要用于寿命试验)用空气间隙放电器,这是因为目前的固体开关不能承受大的短路电流。
本机冲击电流/限制电压测试仪的特点是, 有两套不同传输比的电流/电压变换器, 因为本机的最大电流和最小电流相差2000倍, 限制电压的最高值与最低值相差133倍, 因此电流变换器采用了200mΩ分流器和5V/kA磁位计, 而分压器则有400:1,和40:1两种比例。电流和电压的测量均配置了机内峰值表,同时也可用外接示波器观测,以便观看波形和进行校准检定。
此外,为了检测寿命试验中损坏的样品,冲击电流测量还可设置上/下限,一旦试样电流超出设定的正常范围,便停止工作,并告警。
本机的控制仪可实现多个样品重复冲击试验。限制电压的测量大多是正/反极性各测量一次, 控制比较简单,而在多个样品重复试验的情况下,则要设定和控制以下五个参数:
1) 品数k (k=1~10),
2) 邻两次冲击的间隔时间T,
3) 冲击的方向(极性)
4) 同一方向的冲击次数n,
5) 交替冲击的次数m(正向冲击n次,再反向冲击n次,即冲击2n次定义为一次交替).。
控制仪的功能,保证了在操作员按一下 “启动”后,本机就能按照五个设定值的要求,自动完成全部试验, 并且,如果试验中有样品失效(按冲击电流超过设定的范围来判断),即停止试验并告警。
二. 技术性能
3.1 测试电流波形8/20。
允许公差: 8μS ± 10%, 20μS ± 10%。
波峰上允许有不大的过冲或振荡,但其幅值不应超过峰值的5%。
电流过零后的反极性电流不应超过峰值的10%。
电流波形的考核,在下述负载压敏电阻器的条件下进行。必要时允许加匹配电阻。
3.2 脉冲形成网络(PFN—Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)的输出能力S(A/KV)
脉冲形成网络 PFN Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
输出电流 S(A/KV) 10 45 135 500
PFN的源阻抗Rz(Ω)100 22 7.5 2
3.3 电流峰值的测试
电流峰值的变送器-三个小电流PFN(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)用200mΩ分流器, 一个大电流PFN(Ⅳ)则用250A/V磁位计(分流器和磁位计的准确数值按检定证书)。
变送器的输出送给电流峰值表,同时送到面板的BNC插座以便送给示波器观测。
电流峰值表有三个量程—20A,200A,2KA, 公差±3%,且分流器和磁位计,电流峰值可设定上限(H)和下限(L),测量值超出设定值时告警。
3.4 限制电压的测试
限制电压分压器-电阻性分压器,分压比400:1±1.5%,40:1±1.5%, 最大分流电流10mA。
分压器的输出送给限制电压表,同时送到面板的BNC插座以便送给示波器观测。
限制电压表有三个量程—200V,2kV, 4kV,公差 ±3%。
3.5 测试软件的功能:
3.5.1, 存储三种数据:测试序号(1-999次),以及与每个序号相应的 限制电压值 和电流峰值。
每测一次,测试序号自动加 “1”。操作员可通过 “删除”键去掉某次测试数据。
3.5.2, 用“查阅”键直接在双通道峰值表上查看任何一次测试数据。
3.5.3, 通过RS232接口将存储的三种数据送给计算机,并打印出测试报告。
适用的计算机操作系统—Windows 2000, Windows XP
3.5.4, 在双通道峰值表上设定电流的上,下限, 将测得的电流值与设定值进行比较,超出范围时告警。
3.5.5, 用“复位”键清除全部存储的数据。
3.6, 充电电源
充电电压50V—6kV, 设200V, 2kV, 6kV三个量程。充电电压可设定, 实际充电电压的重复误差不大于3%。充电电压达到设定值后,等待放电指令到来时才接通放电。从启动充电到放电指令的时间间隔,当 “放电时间选择” 在 “Ⅰ”时为3S(适用于PFN-ⅠⅡⅢ), 在 “Ⅱ”时(适用于PFN-Ⅳ)为6S。
3.7, 多样品重复试验的设定和控制功能
1) 品数k =1~10,
2) 两次冲击的间隔时间T=(4~999)S,步级1S,
3) 冲击的方向(极性)—单向,或交替,
4) 同一方向的冲击次数n= 1~999次,
5) 交替冲击的次数m = 1~999次。
3.8, 故障和误操作保护功能
1) 并联在PFN输出端的限压保护器,允许在最高充电电压6kV,且试样端子开路条件下放电而不会损坏本机。
2)串联在PFN输出端的短路保护器,允许在最高充电电压6kV,且试样端子短路条件下放电而不会损坏本机。
3)设置有 “紧急放电”按键,允许操作员在异常情况下随时停止充电,泄放储能电容上的电荷,且这种泄放电流不流过试样。
4)本机供电电源突然断电不会损坏本机,储能电容上的电荷能自动泄放,电源恢复时本机不会自行启动。
3.9, 电源:50Hz±2Hz, 220V±10%, 2kVA。
3.10, 尺寸和重量
主机柜: 双通道峰值表CJ1910: 控制仪--CJ2608: