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防雷元件測試儀測試原理?
防雷元件測試儀是用于檢測防雷保護(hù)元件(如氧化鋅避雷器、壓敏電阻、放電間隙、防雷器 SPD 等)性能參數(shù)的專用儀器,其核心功能是通過模擬雷電沖擊或特定電壓條件,測量元件的關(guān)鍵參數(shù)(如壓敏電壓、漏電流、通流容量殘留電壓等),判斷元件是否失效或性能退化。以下是其測試原理、核心參數(shù)及典型測試流程:
一、核心測試原理
防雷元件的核心作用是 “正常工況下絕緣(高阻),過電壓時導(dǎo)通(低阻泄流)",測試儀通過施加可控電壓 / 電流,監(jiān)測元件的 “導(dǎo)通閾值" 和 “導(dǎo)通后的狀態(tài)",原理基于以下兩種核心機制:
1. 壓敏電壓(U????/U?.???)測試原理
針對氧化鋅避雷器、壓敏電阻(MOV)等元件,其伏安特性為 “非線性":當(dāng)電壓低于某一閾值時,元件漏電流極?。é藺 級);當(dāng)電壓超過閾值(壓敏電壓),電流急劇增大(非線性導(dǎo)通)。
測試時,儀器向元件施加緩慢升壓的直流電壓(通常從 0 開始線性上升),同時監(jiān)測流過元件的電流,當(dāng)電流達(dá)到設(shè)定值(如 1mA)時,對應(yīng)的電壓值即為 “壓敏電壓 U???"(或 U?.???,即電流 0.1mA 時的電壓)。
原理公式:通過高精度電壓源產(chǎn)生可調(diào)電壓,串聯(lián)微安表 / 毫安表,當(dāng)電流達(dá)到閾值時,記錄此時的電壓值,此值反映元件的 “導(dǎo)通啟動閾值",若壓敏電壓偏離標(biāo)稱值 ±10% 以上,說明元件性能退化。
2. 漏電流測試原理
元件在正常工作電壓(如額定電壓 Uc)下的漏電流是衡量絕緣性能的關(guān)鍵指標(biāo)(漏電流過大意味著元件老化,可能在正常電壓下發(fā)熱失效)。
測試時,向元件施加標(biāo)稱直流工作電壓(Uc),防雷元件測試儀測量此時的電流值(通常要求≤50μA 或≤100μA,依型號而定)。
原理:利用高精度恒壓源輸出 Uc,串聯(lián)微安級電流表,直接讀取電流值,若漏電流超過標(biāo)準(zhǔn),說明元件內(nèi)部老化(如氧化鋅避雷器的晶界層擊穿)。
3. 沖擊通流與殘留電壓測試原理(針對 SPD / 避雷器)
對于需要驗證通流能力的元件(如 SPD),測試儀通過施加 8/20μs 或 10/350μs 模擬雷電流波(前者模擬感應(yīng)雷,后者模擬直擊雷),測量元件導(dǎo)通后的殘留電壓(殘壓)。
原理:沖擊電流發(fā)生器產(chǎn)生規(guī)定波形的大電流(如 10kA、20kA),通過分流器測量電流,同時用高壓探頭測量元件兩端的電壓,殘壓值需≤元件標(biāo)稱的 “殘壓等級"(如 10kA 沖擊下殘壓≤1.5kV),殘壓過高說明元件泄流能力下降。
可調(diào)高壓源:輸出 0~10kV 直流電壓(用于壓敏電壓測試)或沖擊電流(用于殘壓測試)。
高精度測量回路:包含微安表(測漏電流)、毫安表(測導(dǎo)通電流)、電壓采樣模塊(測壓敏電壓 / 殘壓)。
控制與顯示系統(tǒng):設(shè)定測試參數(shù)(如目標(biāo)電流 1mA),自動升壓并記錄閾值,顯示測試結(jié)果。
2. 典型測試流程(壓敏電阻)
接線:將壓敏電阻兩端接入儀器測試端(注意正負(fù)極性,部分元件有極性)。
參數(shù)設(shè)置:選擇 “壓敏電壓測試" 模式,設(shè)定目標(biāo)電流(如 1mA)。
自動測試:儀器緩慢升壓(如 0~10kV 線性上升),同時監(jiān)測流過元件的電流:
當(dāng)電流未達(dá) 1mA 時,元件呈高阻狀態(tài),電壓隨升壓逐漸升高;
當(dāng)電流達(dá)到 1mA 瞬間,儀器停止升壓,記錄此時的電壓值(即 U???)。
漏電流測試:自動切換至施加 Uc(如元件標(biāo)稱工作電壓 500V),測量此時的電流(漏電流),若≤50μA 則合格。
結(jié)果判斷:若 U???在標(biāo)稱值 ±10% 范圍內(nèi),且漏電流≤50μA,則元件合格;否則判定為失效。