Skład grupy: Politechnika
Wrocławska
Wydział Elektryczny
Rok akad. : 2013/14
Semestr : VII
LABORATORIU
LABORATORIUM KOMPATYBILNOÅšCI
ELEKROMAGNETYCZNEJ
Data : Temat: Ocena:
4.11 2013 Badanie charakterystyk dynamicznych
elementów ochrony przeciwprzepięciowej
urządzeń elektronicznych
1. Cel ćwiczenia
Określenie parametrów udarowego napięcia piorunowego pełnego.
Wyznaczenie sprawności generatora udarowego napięcia piorunowego
2. Schemat badanego układu
3. Tabele pomiarowe
Tab.1 Pomiar parametrów udarowego napięcia piorunowego dla Ug=500 V
U_g T_rise T_1 · Um2 Um1
[V] [ns] [źs] [%] [V] [V]
500 530 0,89 96,0 3,20 480
410 0,68 98,4 3,28 492
560 0,94 98,4 3,28 492
430 0,72 98,4 3,28 492
410 0,68 96,0 3,20 480
540 0,90 98,4 3,28 492
320 0,53 98,4 3,28 492
500 0,84 96,0 3,20 480
430 0,72 98,4 3,28 492
500 0,84 96,0 3,20 480
średnia 463 0,77 97,44 3,25 487
Tab. 2 Pomiar parametrów udarowego napięcia piorunowego dla Ug=1000 V
U_g T_rise T_1 · Um2 Um1
[V] [ns] [źs] [%] [V] [V]
1000 540 0,90 96,0 6,40 960
520 0,87 98,4 6,56 984
370 0,62 98,4 6,56 984
520 0,87 96,0 6,40 960
520 0,87 96,0 6,40 960
520 0,87 97,2 6,48 972
530 0,89 97,2 6,48 972
510 0,85 97,2 6,48 972
310 0,52 98,4 6,56 984
310 0,52 97,2 6,48 972
średnia 465 0,78 97,2 6,48 972
Tab. 3 Badanie odgromnika gazowego
U_g u1 u2 t1 tz S
[V] [V] [V] [źs] [źs] [V/źs]
500 465 3,1 0,685 1,36 679
600 558 3,72 1,18 815
700 600 4 0,72 876
800 654 4,36 0,64 955
900 708 4,72 0,52 1034
1000 756 5,04 0,36 1104
1100 768 5,12 0,4 1121
1200 792 5,28 0,3 1156
Tab. 4 Badanie warystora
U_g U_m1 U_m2 T_1 t_z S
[V] [V] [V] [źs] [źs] [V/źs]
500 438 2,92 0,5 0,96 876
600 480 3,2 0,72 960
700 516 3,44 0,56 1032
800 534 3,56 0,44 1068
900 570 3,8 0,36 1140
1000 588 3,92 0,36 1176
1100 612 4,08 0,32 1224
1200 636 4,24 0,28 1272
4. Przykładowe obliczenia
Wartość przekładni napięcowej (dzielnika napięcia) :
R2( R3+Rd )
R1+
U R2+ R3+Rd
1
k= =
U R2(R3+Rd ) Rd
2
[ ]Å"
R2+R3+ Rd (R3+ Rd)
k=150
Czas trwania czoła :
T =0,00167Å"T =0,00167Å"530=0,89[ź s]
1 rise
Napięcie badanego elementu :
U =kÅ"U =150Å"3,20=480[V ]
m1 m2
Sprawność :
U
480
m1
·= = =96,0 %
U 500
g
Stromość :
U
465 V
m1
S= = =679
[ ]
T 0,685 ź s
1
5. Charakterystyki
Charakterystyki napięciowo-czasowe
800
Odgromnik gazowany
(Uz)
750
Warystor (Uogr)
700
650
600
550
500
450
tz [us]
400
0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6
Rys 1. charakterystyka napięcia odgromnika od czasu zapłonu oraz charakterystyka napięcia ograniczanego
przez warystor od czasu zadziałania.
Charakterystyki czasowo-stromościowe
1,4
Odgromnik gazowany
(Uz)
Warystor (Uogr)
1,2
1
0,8
0,6
0,4
S [V/us]
0,2
600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400
Rys 2 Charakterystyka czasu zadziałania warystora od stromości od stromości czoła fali udarowej oraz
charakterystyka czasu zapłonuodgromnika gazowanego od stromości czoła fali udarowej.
Uz, Uodg [V]
tz[us]
6. Wnioski
Podczas laboratorium badaliśmy dwa popularne zabezpieczenia przeciwprzepięciowe :
warystor oraz odgromnik gazowany. Oba urządzenie oparte są o różne zjawiska fizyczne oraz
oparte sÄ… o nieliniowe charakterystyki pracy.
Warystor to element półprzewodnikowy, który posiada dla niskich wartości napięcia dużą
rezystancję. Po przekroczeniu odpowiedniego napięcia progowego jego rezystancja gwałtownie
spada. Doskonale zaobserwowaliśy to na oscylogramie.Wartość maksymalna napięcia udarowego
została obniżona.
Odgromnik gazowany zbudowany jest z dwóch elektrod umieszczonych w gazie jednorodnym. Po
przekroczeniu wartości progowej napięcia następuję przebicie i rozładowanie ładunku. Podczas
laboratorium zaobserwowaliśmy szybku spadek wartości napięcia udarowego do zera po przebiciu,
szybszy niż w przypadku warystora.