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電涌保護(hù)器應(yīng)用中的幾個(gè)問(wèn)題四
SPD的沖擊電流試驗(yàn)會(huì)碰到諸如8/20、10/350、10/1000或2ms等不同波形，那么從對(duì)于SPD的破壞作用等效的角度看，如何進(jìn)行不同波形沖擊電流的峰值換算，有人主張按電荷量相等的原則進(jìn)行換算。按照這一原則，只要將兩種不同波形的電流波對(duì)時(shí)間積分，求得總的電荷量，令兩個(gè)電荷量相等，就可得到兩種波的電流峰值之間的比例關(guān)系了。這種變換方法與泄放沖擊電流的元件沒(méi)有一點(diǎn)關(guān)系，顯然是不切合實(shí)際的。還有人主張按能量相等的原則進(jìn)行換算。湖北儀天成電力設(shè)備有限公司主要產(chǎn)品包括電纜故障檢測(cè)儀，線路故障距離測(cè)試儀等系列產(chǎn)品,本司擁有完善管理體系,致力于電力電纜的測(cè)試及維護(hù)事業(yè).。按照這一原則，不僅要知道兩個(gè)電流波形，還要知道當(dāng)這兩個(gè)電流波流入電壓抑制元件時(shí)，該元件兩端限制電壓的波形，然后將各個(gè)時(shí)刻對(duì)應(yīng)的電流值和電壓值相乘而得出功率波，再將功率波對(duì)時(shí)間積分得出能量，令兩個(gè)能量值相等，就可得到兩個(gè)電流峰值之間的比例關(guān)系了。這種變換方法考慮到了具體的非線性元件，但沒(méi)有考慮沖擊電流的熱效應(yīng)和電流值很大時(shí)的電動(dòng)力效應(yīng)。實(shí)際上就氧化鋅壓敏電阻而言，它能承受的8/20沖擊電流的能量比承受2ms時(shí)的能量大，表明了厚度為1.3mm的早期壓敏電阻樣品能承受的沖擊電流能量隨電極面積的變化?？梢?jiàn)，能量相等的原則至少對(duì)壓敏電阻是不適用的。
對(duì)氧化鋅壓敏電阻在大電流下破壞機(jī)理的研究得出了下述結(jié)果。在大電流作用下，壓敏電阻的破壞模式有兩種，當(dāng)大沖擊電流的時(shí)間寬度不大于50μs時(shí)（例如4/10和8/20波），電阻體開(kāi)裂；當(dāng)電流值較小而時(shí)間寬度大于100μs時(shí)（例如10/350、10/1000和2ms波），電阻體穿孔。兩種不同破壞模式可以這樣解釋：時(shí)間很短的大電流在電阻體內(nèi)產(chǎn)生的熱量來(lái)不及向周圍傳導(dǎo)，是個(gè)絕熱過(guò)程，加上電阻體的不均勻使電流的分布不均勻，這樣電阻體不同部位之間的溫差很大，形成很大的熱應(yīng)力而使電阻體開(kāi)裂。當(dāng)沖擊電流的作用時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，電阻體不均勻造成的電流集中，使電阻體材料熔化而形成穿孔。
使用壓敏電阻體破壞的電流密度J(A·cm-2)與沖擊電流波的時(shí)間寬度r（μs）之間的關(guān)系，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)中大體為一條斜率為負(fù)值的直線，因而可用下面的方程式來(lái)表達(dá)：
logJ=C－Klogr
式中，C和K是與具體器件相關(guān)的兩個(gè)常數(shù)，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料推算出來(lái)，于是就可以計(jì)算出這種產(chǎn)品能夠承受的不同波形沖擊電流的峰值了。
對(duì)于以壓敏電阻作為非線性抑制元件的SPD，為進(jìn)行不同波形沖擊電流之間的等效變換，應(yīng)以兩種不同波形（例8/20、10/350）的沖擊電流對(duì)所選定的壓敏電阻進(jìn)行試驗(yàn)，分別得出使試樣失效的兩個(gè)電流峰值，代入上式，求得常數(shù)C和K的具體數(shù)值，然后利用該公式進(jìn)行計(jì)算。試驗(yàn)式不一定進(jìn)行到樣品開(kāi)裂或穿孔，可將壓敏電壓變化達(dá)到-10作為失效判據(jù)。
應(yīng)當(dāng)指出，就是不同企業(yè)、不同批次的壓敏電阻器，盡管尺寸規(guī)格相同，但實(shí)際能承受的沖擊電流（能量）的水平可能相差很大，因此必須對(duì)每批供貨逐批抽樣檢驗(yàn)。