关于压敏电阻(VDR)作为电磁枪开关元件的可能性探讨
black2010/03/07电磁炮 IP:江西
VDR这个东西可能很多人不知道 有可能很多人都知道
不管怎样 还是通过锑度来科普一下Voltage Dependent ResistorXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/view/XXXXXXXXm?fr=ala0_1
好了 看完了上面的东西 相信你已经了解VDR的性质了
一旦电压超过自身阈值 电阻就急剧下降至一个很小的值
这个性质在开关电源中作为硬性过压保护

原来接触这个东西很多 反复的在电源里面也有用到 这个性质很像SCR 只是存在自身触发与门极触发的差别

这样一来就是我想起了电磁枪的主流开关元件无非是两种
1:SCR
2:IGBT
这两种开关元件都有各自的特点
SCR耐操 但是开关速度较慢
IGBT开关速度和控制难度较低 但是精贵 需要做好吸收

而很多的同志在多级加速或单级中都是用SCR作为开关元件 无关段 对于材料来说无疑是一个浪费 而且SCR的价钱普遍较高 很多人对此表示压力很大

但是VDR这种东西的好处就是耐大电流 看了看电源手册 上面有讲 8μS/20μS 耐冲击电流可以达到100~20KA 这个电流值是非常惊人的 并不亚于SCR

所以这样一来 我就想 能不能用VDR作为电磁枪的开关元件 来节省成本 缩小体积
因为如果是无关断的话 对于开关元件的要求也不过就是通流能力 VDR完全能够做到
一个一般耐流1KA 阈值470V的VDR价格在3~5元之内 体积指甲盖一般大小
而能达到同样峰值的SCR为70A左右 KP封装的大概50~70元 塑封的大概在20~25元 而且不一定能达到耐流
这样一来优点就很明显了
说到这里 就要看看实际的控制电路了 如下
VDR1.jpg
这个电路是这样工作的
1:电容上充满电荷 VDR没达到阈值 电阻近似为无穷 主回路无电流流过
2:在A端与地之间 加上一个超过VDR阈值的电压 VDR触发 进入低阻态区域
3:供能电容通过VDR向加速线圈放电
整个这一周期 达到了控制发射的效果 下面是演示过程的动画 便于了解工作原理
VDR of coilgun.gif

关于实际演练 我用过200V阈值的测试 获得了成功 但是没有条件测试实际中470V阈值的电压发射 希望大家试一试
并探讨这个方案的可行性 如果进过多次试验 表明方案可行
电磁加速器有望缩小几倍的体积 达到高能量密度和小型化 到时候配上高能量电磁 闭环控制升压 photoflash cap大出口动能小型手持不是梦想
+200  科创币    ビリビリ女    2010/03/07 实用资料,仔细的分析
+100  科创币    潜伏者    2010/03/07 看来比我快,我也在考虑
来自:物理高能技术 / 电磁炮
53
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~~空空如也
west_0830
14年3个月前 IP:未同步
198688
就是说充电到一定的电压后。电阻自放电吗???但这样一来对于控制发射很不利啊
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black作者
14年3个月前 IP:未同步
198692
真悲剧
你没看懂么?......仔细看.= =
通过支路触发VDR 使回路通过大电流 是可以随时触发的
触发条件就是在A和GND端加上一个高于VDR阈值的电压
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y2k042000
14年3个月前 IP:未同步
198693
West他是加电壓觸發VDR導通..
有關VDR關斷速度的資料MS不多..
不知要是用TVS當VDR用有可能嗎?..
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方旭
14年3个月前 IP:未同步
198695
想法很不错,可行性很高,基本无太大问题。唯一问题是那二极管VD1的选取,要求峰值电流大,有一定的耐压要求,不好选取型号。已知的可选型号  1500  (电压 1500v  600v,电流共 20A)可能需要多个并接。或许改进电路能解决问题
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布布卡
14年3个月前 IP:未同步
198697
和放电管类似?   我感觉他会挂的。。。问问 他的导通电阻多大?
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y2k042000
14年3个月前 IP:未同步
198698
引用第5楼布布卡于2010-03-07 11:11发表的  :
和放电管类似?   我感觉他会挂的。。。问问 他的导通电阻多大?



LS:几ohm..
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布布卡
14年3个月前 IP:未同步
198700
vd1是个杯具。。。。。大功率 大电流 。。。。(6a10 1000v 6a  5毛一个要5元)
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y2k042000
14年3个月前 IP:未同步
198701
買個block diode..
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方旭
14年3个月前 IP:未同步
198702
回5楼,的确容易挂,这个元件通常用在家用电器(电视,显示器等)的电源板上,用来防止高压进入(380v)大面积烧毁原件用的保护元件。在实际经常能看到这个元件炸裂开熔断保险,保护电源芯片。应用在电磁加速器上我有两点想法:

1:这个元件大都是被作为一次性的保护元件设计,所以容易炸裂,要是有专门加工的效果要好一点

2:应为容易损坏,所以的考虑电容组不要太大,否则器件容易炸裂
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west_0830
14年3个月前 IP:未同步
198703
就是通过开关达到串联和电容成了倍压以达到通断的目的吧。 [s:245]
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black作者
14年3个月前 IP:未同步
198704
我在200V阈值发射中 PXIN6A07 X 2充当这个大电流通路的角色 可以实现多次发射而不损坏
只是我用的是小功率的VDR 多次发射后比较烫手 就不敢加电压了 测试电容量为330μF
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y2k042000
14年3个月前 IP:未同步
198705
VDR有壽命限制的..一般几百次就完..
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black作者
14年3个月前 IP:未同步
198707
引用第9楼yfxzhl于2010-03-07 11:21发表的  :
回5楼,的确容易挂,这个元件通常用在家用电器(电视,显示器等)的电源板上,用来防止高压进入(380v)大面积烧毁原件用的保护元件。在实际经常能看到这个元件炸裂开熔断保险,保护电源芯片。应用在电磁加速器上我有两点想法:

1:这个元件大都是被作为一次性的保护元件设计,所以容易炸裂,要是有专门加工的效果要好一点

2:应为容易损坏,所以的考虑电容组不要太大,否则器件容易炸裂



你忘记了磁阻式电磁加速器的基本形式
子弹在线圈的运动 起到了等效电阻的作用 这就是磁阻 大部分电压会“消耗在”磁阻上面 而转换为子弹的动能
这就是为什么设计到运用极限的电磁加速器不能放“空枪”的原理

而你说的损坏基本是纯短路 这两个电流没法比的
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jrcsh
14年3个月前 IP:未同步
198711
用来作过一个  能量高峰邂逅 解放的  

和  “狩猎者”  的多极紧密加速有些 相同的地方 地方

但我作的还是在单极应用 和  对能量 控制上文章  还有只弹 也进行了一 大作  就是没哪么多时间 全吧这堆“技术” 堆在一起
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stitch
14年3个月前 IP:未同步
198713
 
VDR!?

之前我想过,但是……这个嘛,由于不熟悉VDR,于是选择了放电管。



对了!放电管在导通初期,电阻很大……不知VDR是否也有此特性?
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jrcsh
14年3个月前 IP:未同步
198714
能量高峰邂逅 解放  

原出是 提出的一个 控制只弹 射出的 临界点   但还没有很好的方案

就用了压敏电阻  让 线圈 作 “能量高峰邂逅 释放”  一次 开关   先上线圈 上电同时 能过压敏电阻给一个电容冲电 来压制一下输出太多的能量到线圈  这时只弹也给 吸力 吸动了开始加速   同时时 吸收电容也接近饱和、或饱和  主电容电压低于 吸收 电容 ,吸收电容与主电容并联放电 输出更高的 能量功率,(为的就是在只弹,克服起动阻力后才输出主功率),界时关断作用 可以不要(但最终还是要用的反正现在不想整这么多电路) 。。。。未完《心血来潮了接着吹》
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black作者
14年3个月前 IP:未同步
198744
过为复杂的设计方案并不实际
ls说的都有一点接近于永动机了 其实能量并没有什么过多的损耗的
过多的线路反而会导致能量的过度损耗 有时往往增加几十克的重量为的只是0.1%的能量提高 故障率也会升高
其实磁阻式的利用率都在1%~8.4%左右还有很大的设计余地 这么低的利用率就体现本身的大体设计上有很大的问题 并不是其他的东西
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xiaoyaoyou
14年3个月前 IP:未同步
198746
关键问题其实不在VDR上面,而在于VD1,要想达到实用的效果,VD1也价格不菲,否则这个方式怕是轮不到楼主推出来了。
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black作者
14年3个月前 IP:未同步
198749
哦?
什么意思?
据我所知 能达到几百A峰值耐流的塑封管可有不少呢
你可以晒晒你的原帖 我并没有和你抢功劳的意思 只是我没看到过论坛原来有这个方案 所以就提出来了
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stitch
14年3个月前 IP:未同步
198772
话说,关断!?
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布布卡
14年3个月前 IP:未同步
198779
引用第20楼stitch于2010-03-07 12:53发表的  :
话说,关断!?

别想了
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stitch
14年3个月前 IP:未同步
198795
引用第21楼布布卡于2010-03-07 12:56发表的  :

别想了

放电管可以降低两端电压,等[等离子体]消失………

VDR,恢复时间………………比这个快么?
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jrcsh
14年3个月前 IP:未同步
198796
引用第17楼black于2010-03-07 12:16发表的  :
过为复杂的设计方案并不实际
ls说的都有一点接近于永动机了 其实能量并没有什么过多的损耗的
过多的线路反而会导致能量的过度损耗 有时往往增加几十克的重量为的只是0.1%的能量提高 故障率也会升高
其实磁阻式的利用率都在1%~8.4%左右还有很大的设计余地 这么低的利用率就体现本身的大体设计上有很大的问题 并不是其他的东西



  什么永动机   我不过是吧 一次能量输出分成2个阶段/或叫压制前期输出功率 ~~~ 跑去 和 什么永动机~~这么白的玩样比
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ビリビリ女
14年3个月前 IP:未同步
198800
你逼我换号的……
上面有讲 8μS/20μS 耐冲击电流可以达到100~20KA

关于这个问题今天早上我刚和一个赤佬讨论过,虽然只是类似的问题。
我前面说过IGBT浪涌时,有提到一个通电瞬间的类似空心电感电流很大的事,但那赤佬提醒我了一点,就是电容放电的电流上升并不是直线,而是一个弧线。
再说简单点就是[完全空心]的电感也许不存在,在电流上升时也许是个空心电感,但电流达到峰值时就不是空心了,产生的自感会减小回路的电流。所以究竟何时才算真正的“浪涌”,究竟这个“浪涌”有多久,可能还需要很多的计算和实验。
-1
科创币
delete
2010-03-07
= =
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jrcsh
14年3个月前 IP:未同步
198803
还有以前提出的哪个 理论 不过控制方法和电路已经失败
换成了 这个这个压敏电压的 控制方法


传送门~~~:https://www.kechuang.org/t/12172


qqqqqqq.jpg
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west_0830
14年3个月前 IP:未同步
198806
我刚认真看了。。问题是这种开通与关断方式。从触发到通电到关断的时间又是多少。。 [s:246] 楼主的也提了浪的问题。而这种浪与电容会成为更高的电压。。这开关又会在次失效。。 [s:94]
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方旭
14年3个月前 IP:未同步
198839
我倒是突然想到了一个方案,欢迎大家批斗。R1 R2为两个 200V耐压的压敏电阻,主电容组两端电压300V,压敏电阻达不到击穿电压,保持高阻抗(可能需要均压电阻),截止,我们在R2两端加一个瞬间的300V电压(400V,100UF  电容触发)R2导通,这是主电容组的电压全部加在R1两端,R1击穿导通,电压加在电感L两端。 截图1267943035.jpg
+50
科创币
black
2010-03-07
优秀实际想法
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west_0830
14年3个月前 IP:未同步
198846
这个不是和楼主所说差不多吗。都是用外来更高的电压去开通。我觉的这做法会让开关变的更复杂。特别在多次加速里会行不通。。单用光控开关和可控硅的多级已经是电线一堆了
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black作者
14年3个月前 IP:未同步
199004
不要忘记了我这个方案的初衷
适用于单级大电流加速 而不是用SCR来做无关断 简直就是浪费
而且SCR体积会很大 VDR的话 体积很小
yfxzhl说的那种方法我也想过 的确很好
甚至可以做到不需要二极管回路 我这个帖子先说明一下 其实这个方案是很有潜力的 只是VDR导通时是存在电阻的 串联多少会消耗能量 除非用大功率低组态的VDR
大家先不要批驳我这个方案 我这个方案并不是一时兴起想起来的 而是查阅资料 亲自试验后得出的结果
是为的起到一个抛砖引玉的作用
而且对于小会会的那张图纸 问一下 那张图纸你确定准确?有模拟过么?
如果只是设想的话 是不足以作为依据的 你的意思是使LC震荡中电容电压峰值再在波谷返回能量?
实际是做不到的 因为磁阻式加速器的特点就是其中电感的变化 最开始的电感量最小 弹丸在线圈中间时电感量最大 而又会把电感储能变换为弹丸的动能 所以电流的吸收并不会像你想的一样 而是较为平缓的曲线
反正我是认为电磁加速器的效率是不能通过外部电路得到很大提高的 只有通过调节宏观结构才能达到目的
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ter9vul
14年3个月前 IP:未同步
199385
行不通的。在达到它的开通电压后,导通电阻虽低,但它两端的电压并不会改变(可控硅导通后两端电压只有几伏,这个导通后两端的电压还是它的标称保护电压),这个的性质就是一个瞬间大功率稳压二极管,和可控硅是截然不同的导通性质,一般是用来浪涌过压保护,或进行开关灭弧用的。
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stitch
14年3个月前 IP:未同步
199386
LS的意思是说……VDR会把大部分电压分走?!
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ter9vul
14年3个月前 IP:未同步
199392
是呀。这个东东在磁阻发射装置中(无能量回收电路),选取合适的电压,并联在线圈两端,起快速吸能作用,有效防止过中点关断后的反拉。
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black作者
14年3个月前 IP:未同步
199402
引用第30楼ter9vul于2010-03-09 14:29发表的  :
行不通的。在达到它的开通电压后,导通电阻虽低,但它两端的电压并不会改变(可控硅导通后两端电压只有几伏,这个导通后两端的电压还是它的标称保护电压),这个的性质就是一个瞬间大功率稳压二极管,和可控硅是截然不同的导通性质,一般是用来浪涌过压保护,或进行开关灭弧用的。

这可就不解了 既然导通电阻低 那么两端电压的值就等于电阻X电流 应该也会很小
其作用也是实践过的
你说的像稳压管一样 我不太认同 因为在实际应用中 他是作为钳制电压元件的作用 一旦电压超过阈值 就会把前级保险丝烧断 如果按你的话来说 这个VDR倒是像一个斯密特触发器一样了 是不符合实际检验的
你说的也许是TVS的性质 与这个还是不同的
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stitch
14年3个月前 IP:未同步
199471
找到些数据:

比较项目  固体放电管    气体放电管   压敏电阻   TVS二极管
保护方式   负阻        负阻     箝位     箝位
保护原理  无触发极PNPN  气体电离放电 类似雪崩二极管 雪崩二极管
寄生电容   50pF       1pF     500pF     50pF
响应时间   <1ns       >1us      <1us     <1ns
最大瞬间电流 3000A      20000A     6500A     50A
最大漏电流  1uA        1pA      10uA     20uA
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jrcsh
14年3个月前 IP:未同步
199476
引用第29楼black于2010-03-07 17:19发表的  :
不要忘记了我这个方案的初衷
适用于单级大电流加速 而不是用SCR来做无关断 简直就是浪费
而且SCR体积会很大 VDR的话 体积很小
yfxzhl说的那种方法我也想过 的确很好
甚至可以做到不需要二极管回路 我这个帖子先说明一下 其实这个方案是很有潜力的 只是VDR导通时是存在电阻的 串联多少会消耗能量 除非用大功率低组态的VDR
.......


  理念出现 不同~~只好作实验来证明  ~~~~   不过 400V~~我得拿什么仪器来记录了~~~
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chenaini21
14年3个月前 IP:未同步
199496
轨道外加线圈《杂交》
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ter9vul
14年3个月前 IP:未同步
199504
至于楼主的实验成功,可以这样理解,由于压敏电阻的残压比不同(根据用途、封装、结构、面积、通过电流和额定电流的比值不同而定),在大的通过电流下,压敏电阻两端的电压会低于压敏电阻的额定导通电压,但在额定通流能力之下的电流,会造成压敏电阻两端的电压一般不小于额定导通电压的三分之一,这个额定通流能力是相当大的,一般磁阻式发射装置达不到这个电流,即使达到了,压敏电阻也容易损坏。这样看实验的弹头是发射出去了,但效率及使用的方便性比可控硅还是有很大的区别的(压敏电阻两端的导通电压很简单挂个数字示波器一测就明白了,楼主可以试试)。另外,在某些特殊电路应用中,压敏电阻就是作为一个稳压二极管使用的(几百伏以上的高压、安培级以上的电流、ms级的时间)。
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ter9vul
14年3个月前 IP:未同步
199505
如果没有数字示波器,楼主可以多发射几次,看看压敏电阻的发热情况,和可控硅比一下,就会对压敏电阻的特性有个直观的了解。
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black作者
14年3个月前 IP:未同步
199626

也许是的 实施中多次发热会比较严重 相比之下SCR的过载能力的确是有目共睹的
所以说这是一个探讨帖 不过不要一棍子把它打死 毕竟元件的应用是有特殊性的
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10班陈大葱22号
14年2个月前 IP:未同步
200426
楼主提到数据手册中写瞬态8us能撑20kA,但问题是线圈接通加速的加速时间至少有2ms,压敏电阻在近kA的电流下工作那么长时间能不能受得了是个问题
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black作者
14年2个月前 IP:未同步
200579
一般便携式电磁加速器的电流能稳定在KA?
如果说8μS能过稳流20KA 折算下来 2mS  能过稳流80A 而实际上 加速器的电流很稳定在KA的
只能说是峰值的大小了
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10班陈大葱22号
14年2个月前 IP:未同步
200945
我算了我以前那个,光一级线圈的平均电流就有900+,加速时间2点几ms
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warmonkey
14年2个月前 IP:未同步
200953
关键在于压敏电阻是否会分压,
压敏电阻完全能承受住大电流反复冲击,烧爆的是因为作用时间太长或者能量实在太大(如雷击)
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拔刀斋
14年2个月前 IP:未同步
200960
按说压敏电阻击穿后是稳压管特性,不能当SCR用,而且反复击穿退化很厉害……
但LZ成功了
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stitch
14年2个月前 IP:未同步
200961
对于[8/20us]之前我误解了,转点术语资料:
防雷常用术语介绍

冲击电压波(voltage impulse):施加于线路、设备或试品上的瞬态电压波。其特性为电压先快速上升后继之以较缓慢的、无震荡的下降。(QX10.1-2002)
冲击波发生器(impulse generator):用以产生冲击电压波或电流波的实验设备。(QX10.1-2002)

冲击波形表示(expression of impulse waveform):冲击波用两数值的组合T1/T2来表示,T1表示波头时间(从10%峰值上升到90%峰值的时间),T2表示半峰值时间(从波头始点到波尾降至50%峰值的时间),时间单位均为us,记作T1/T2,符号“/”无数学意义。其中如:1.2/50us冲击电压,其波头时间为1.2us,半峰值时间为50us;8/20us冲击电流,其波头时间为8us,半峰值时间为20us;10/350us最大冲击电流,其波头时间为10us,半峰值时间为350us。(QX10.1-2002)[color=#CCCCCC]
[size=3]冲击电流(impulse current Iimp):规定包括幅值电流Ipeak及总电荷Q。用于低压配电系统的SPD的I级分类试验。冲击电流Iimp应在10ms内通过的的电荷Q(A•S)数值上等于幅值电流Ipeak的50%,即 Q(A•S)=0.5Ipeak(kA)。(QX10.1-2002)
标称放电电流(nominal discharge current In):流过SPD的8/20us电流波的峰值电流,用于Ⅱ级分类试验,也用于对SPD做I级和Ⅱ级分类的预试验。(QX10.1-2002)
Ⅱ级分类试验中最大放电电流(maximum discharge current Imax class Ⅱ test):用于Ⅱ级分类试验,流过SPD的8/20us电流波的峰值电流。Imax大于In。8/20us
冲击试验分类(impulse test classification):
I级分类试验(class I tests):对试品进行标称放电电流In、1.2/50us冲击电压和最大冲击电流Iimp试验。Iimp的波形为10/350us。
Ⅱ级分类试验(classⅡtests):对试品进行标称放电电流In、1.2/50us冲击电压和最大冲击电流Imax试验。Imax的波形为8/20us。
Ⅲ级分类试验(class Ⅲ tests):对试品进行混合波(1.2/50us和8/20us)试验。
注:IEC61643-1序言指出:
I级分类试验用于模拟侵入的部分雷电流冲击,经I级分类试验的SPD,一般建议安装在暴露处,如装有防雷装置的建筑物入户处。Ⅱ级Ⅲ级分类试验用于承受持续时间短的雷击电磁脉冲,此类SPD一般建议安装在非充分暴露处。(QX10.1-2002)
I级分类试验中单位能量W/R(specific energy W/R for class I test):冲击电流Iimp在流过1欧单位电阻时消耗的能量。此能量在数值上等于电流平方对时间的积分,W/R=∫I2dt,又称比能量。(QX10.1-2002)
混合波(combination wave):由混合波发生器产生的开路电压波形为1.2/50us,短路电流波形为8/20us冲击波。当发生器与SPD相连,SPD上承受的实际电压、电流大小及波形由发生器内阻和SPD阻抗决定。开路电压峰值与短路电流峰值之比为2欧(虚拟阻抗Zf)。短路电流用ISC表示,开路电压用UOC表示。(QX10.1-2002)[/color][/size]
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拔刀斋
14年2个月前 IP:未同步
201279
换成防雷用的气体放电管呢?
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/view/XXXXXXXXXm
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stitch
14年2个月前 IP:未同步
201281
引用第46楼拔刀斋于2010-03-17 17:58发表的  :
换成防雷用的气体放电管呢?
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/view/XXXXXXXXXm

哈哈!同意!!

退
党吧~退出不咋地的VDR党~~加入我伟大的放电管党[s:258]


优点有:
送放电管一支;[s:92]
直接升级为高级干部~~~
[s:94]
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black作者
14年2个月前 IP:未同步
201693
我的试验方法可能是有一点问题
实际我使用了比阈值电压更高的电压来作为电源电压 连接方式是采用直触
才导致高于阈值电压的有效释放
这样就比较好解释了吧
VDR也应该不能有效作为稳定的开关元件
但是那个同志的双VDR触发是有可能实现的 可以向那个方面去试试
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浴血前锋
13年3个月前 IP:未同步
279359
电磁Q.bmp
不需要阻逆二极管,发射线圈的电感可以封锁这个脉冲,完全供给VDR做触发之用
因为是不可关断的,储能电解要并接反向二极管,防止发射线圈向储能电容反向充电
右侧电感三极管二极管组成触发电路,元件参数选择合理的话还可做充电电路使用,一箭双雕
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welcome1976
13年3个月前 IP:未同步
280781
就是个限压开关,当充电到压敏电阻的临界点电压点就开通回路放电给xxxx电磁线圈,

高压电路都是个心细的粗活!用太脆弱的元件可能会击穿报废!高压器件要大派用场,选压敏电阻修电视机或电脑显示器就经常见到的元器件,用这个应该考虑压敏电阻的过载能力,能通过的电流值电压值功率会损失多少效率%?单靠查数据很多时只做参考!理论肯定的,实践未必可行。[s:256]
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