摘要:为研讨压敏电阻的非线性特性及其功能评价,建立了非线性压敏电阻冲击电流特性的仿真模型,并研讨了压敏电阻对不同特征阻抗8/20μs冲击电流回路输出电流波形参数的影响规则。研讨依据成果得出:①压敏电阻的动态电阻r对冲击电流波参数有较大影响,跟着r的下降,冲击电流波前时刻tf添加,逐步趋于8μs,冲击电流波半峰值时刻tt减小,逐步趋于20μs,tt与tf之比tt/tf减小,逐步趋于215;②冲击电流回路的特征阻抗Z越小,r对回路输出电流波形参数的影响越大,对压敏电压为471V的压敏电阻负载,当Z为0.35Ω且电流幅值从4A到10kA改动时,tf的改动起伏为4.75μs,tt的改动起伏为191537μs,tt/tf的改动起伏为9175;而当Z为1Ω时,tf的改动起伏为218μs,tt的改动起伏为3154μs,tt/tf改动起伏为21093;③得出了压敏电阻动态电阻和输出满意IEC和国家实验规则要求的8/20μs冲击电流要求的最小电流幅值的联系规则,由此得出在实践使用中,关于电流幅值规模较宽的压敏电阻冲击电流回路,为了更好的进步冲击电流回路输出的功率,应选用分段规划冲击电流回路。

  行 8/ 20μs 冲击电流实验[ 9212 ] ,实验电流一般为几百 A～10 kA ,其动态电阻改动规模约为几十 mΩ～几 Ω。在压敏电阻冲击电流回路中 ,输出的冲击电流 波形是依托线性电阻和压敏电阻一起调理完结 的[ 13215 ] ,线性电阻一般计及在冲击电流源的源阻抗 之内 ,而被试的压敏电阻看作是冲击电流源的负载 , 因而压敏电阻对不同特征阻抗的冲击电流回路的输 出电流波形将有较大的影响 ,也就是说在必定的特 征阻抗和规则幅值的 8/ 20 μs 电流冲击条件下 ,具 有不同动态电阻的压敏电阻对冲击电流回路输出特 性的影响是不相同的 。

  压敏电阻的数学模型可以用指数函数来描绘 , 即 U = k Iα ,其间 U 为压敏电阻的电压 ; I 为压敏电 阻的电流 ; k 为比例系数 ,α为非线性系数 。严厉的 讲 ,因为各个区域所体现的特性不同 ,压敏电阻的比 例系数 k 和非线性系数α并不是一个常数 ,它们随 着电流的改动而改动 ,但在部分电流区间内比例系 数 k 和非线性系数α近似坚持不变 ,因而可用分段 的指数函数来描绘其伏安特性

  为压敏电阻 RP 两头的电压 ; ic 为回路中流过的电 流 ; r 为压敏电阻的动态电阻 。在压敏电阻的动态 电阻可疏忽的情况下 ,回路输出冲击电流的波形基 本上依托线 、L 和 C 调波得到 ,但在压敏 电阻动态电阻较大的情况下或压敏电阻动态电阻变 化规模较大情况下 ,非线性电阻对冲击电流回路输 出波形参数的影响不能疏忽。

  由图 4 可知 ,跟着动态电阻的下降 : ①冲击电流 波前时刻 tf 添加 ,逐步趋于 8 μs ; ②半峰值时刻 tt 减 小 ,逐步趋于 20 μs ; ③半峰值时刻 tt 与波前时刻 tf 之比 tt / tf 减小 ,逐步趋于 21 5 ;是因为跟着压敏电 阻动态电阻的下降 ,冲击电流回路的阻尼系数下降 , 必将导致波前时刻 tf 的添加和半峰值时刻 tt 的减 少 ,然后引起半峰值时刻 tt 与波前时刻 tf 之比 tt / tf 减小 ; ④当冲击电流在 40 A～10 kA 改动过程中 , Φ232471 K 压敏电阻的动态电阻从大约 18 Ω 改动 到 01 1 Ω , 冲击电流波前时刻从 51 26 μs 改动到

  = 1 Ω 的冲击电流回路输出波形的影响 ,下面进一 步评论压敏电阻对不同特征阻抗的冲击电流回路输 出特性的影响 ,为此构建了特征阻抗 Z = 01 35 Ω 的 冲击电流仿真回路 , 其回路参数 C = 24 μF , L = 3 μH , R1 = 01 35 Ω。图 5 (a) ～ (c) 分别为动态电阻对 冲击电流波形波前时刻 tf 、半峰值时刻 tt 以及半峰 值时刻 tt 与波前时刻 tf 之比的影响规则 。

  由图 4 、5 得出 : ①冲击电流回路的特征阻抗越 小 ,动态电阻对输出电流波形参数的影响越大 ,特别 是在冲击电流幅值不太高的情况下 ; ②跟着冲击电 流幅值的升高 ,动态电阻对不同特征阻抗冲击电流 回路输出电流波形参数的影响削弱 ;是因为对相 同的冲击电流幅值和压敏电阻的动态电阻 ,当回路 的特征阻抗减小时 ,冲击电流回路的阻尼系数添加 , 相应的波前时刻 tf 减小 ,波尾时刻 tt 添加 , tt / tf 也相 应添加 。而跟着冲击电流幅值的升高 ,压敏电阻动 态电阻的减小在整个冲击回路总调波电阻中的比例 削减 ,故压敏电阻对不同特征阻抗回路输出电流波 形参数的影响削弱 。其影响的规则见图 6 。

  冲击电流回路时 ,一方面要考虑压敏电阻动态电阻 的改动规模 ,另一方面也必定要考虑回路的特征阻抗 。 从上面仿真研讨的成果能得出 ,要发生满意 IEC 和国标要求的 8/ 20 μs 冲击电流波 (波前时刻 tf 容 许误差 ±10 % ,半峰值时刻 tt 容许误差 ±10 %) ,特 征阻抗为 1 Ω 的冲击电流回路中 ,压敏电阻的动态 电阻有必要 4 Ω;而关于特征阻抗为 01 35 Ω 的冲击

  b) 压敏电阻的动态电阻对不同特征阻抗冲击 电流回路的输出电流波的影响不同 。冲击电流回路 的特征阻抗越小 ,压敏电阻的动态电阻对回路输出 电流波形参数的影响越大 ,特别是在冲击电流幅值 不太高的情况下 。但跟着冲击电流幅值的升高 ,动 态电阻对不同特征阻抗冲击电流回路输出电流波形 参数的影响削弱。

  a) 压敏电阻的动态电阻对冲击电流波的波形参 数的影响较大 。跟着压敏电阻动态电阻的下降 ,冲 击电流波前时刻 tf 添加 ,逐步趋于 8 μs ,冲击电流波 半峰值时刻 tt 减小 ,逐步趋于 20 μs ,冲击电流波半 峰值时刻 tt 与波前时刻 tf 之比 tt / tf 减小 ,逐步趋于 21 5 。