[发明专利]一种防雷产品的压敏电阻热致损毁评估方法及系统

说明书

本发明涉及防雷产品热致损毁领域，具体公开了一种防雷产品的压敏电阻热致损毁评估方法及系统。所述方法包括：S1、建立雷电流脉冲简化模型；S2、建立压敏电阻等效电路模型；S3、建立压敏电阻及电涌保护器后置保护装置的实体模型与有限元数值模型；S4、将雷电流脉冲简化模型、压敏电阻等效电路模型中的物理场量与实体模型进行耦合，以获得多场耦合模型；S5、对多场耦合模型和有限元数值模型进行求解，在获得特定时间后压敏电阻及电涌保护器后置保护装置关键节点的温度变化及其温度峰值在时间和空间上的规律的基础上，对防雷产品避免热致损毁的可靠性、安全性，以及对电涌保护器后置保护装置的灵敏性进行评估。

技术领域

本发明涉及防雷产品热致损毁领域，特别是涉及一种防雷产品的压敏电阻热致损毁评估方法及系统。

背景技术

雷电具有高电压，大电流和瞬间电磁冲击特性。雷击电涌(Surge)对各类微电子设备和电子信息系统(包括计算机系统、通信系统、电子控制系统、无线电系统以及电力电子装置等)安全运行带来极大的威胁。在现代防雷系统中，电涌保护器(Surge ProtectiveDevice，SPD)通过自身电子元器件的非线性伏安特性，有效地将瞬时过电压限制在安全范围之内，将大电流快速地泄放到大地，保证设备或系统不受冲击而损坏。

电涌保护器自身安全性和耐冲击性能受到关注，当受到多脉冲大电流重复冲击时，电涌保护器中的金属氧化物压敏电阻(Metal Oxide Varistors，MOV)热吸收和热释放失去平衡，MOV热量迅速积聚，超过其极限耐受能量，导致电涌保护器热致损毁，严重影响设备或系统的安全，甚至引发火灾。通常，雷电脉冲冲击性试验只针对单个电流脉冲(如8/20μs)进行电涌保护器的耐冲击性检查，忽略重复电流脉冲及复合波形叠加电流脉冲的冲击次数及冲击间隔的影响，导致试验结果不够精确。而针对电涌保护器后置保护装置(如后置机械脱扣装置，熔断器等)，现有的检测技术是基于破坏性试验，极大地浪费了生产资源，严重影响了生产效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种防雷产品的压敏电阻热致损毁评估方法，以可以非破坏性地评估不同类型的雷电流脉冲冲击电涌保护器的热积聚量以及电涌保护器后置保护装置精准脱扣动作的可靠性。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种防雷产品的压敏电阻热致损毁评估方法，所述防雷产品具有电涌保护器与电涌保护器后置保护装置，所述方法包括：

S1、对雷电流脉冲进行简化建模，获得雷电流脉冲简化模型；

S2、对电涌保护器中的压敏电阻进行等效电路建模，获得压敏电阻等效电路模型；

S3、对所述压敏电阻以及所述电涌保护器后置保护装置进行三维实体建模与有限元数值建模，获得压敏电阻及电涌保护器后置保护装置的实体模型与有限元数值模型；

S4、将所述雷电流脉冲简化模型、压敏电阻等效电路模型中的物理场量与所述实体模型进行耦合，以获得压敏电阻及电涌保护器后置保护装置的感应电磁场和热力场的多场耦合模型；

S5、对所述多场耦合模型和所述有限元数值模型进行求解，在获得特定时间后压敏电阻及电涌保护器后置保护装置关键节点的温度变化及其温度峰值在时间和空间上的规律的基础上，对防雷产品避免热致损毁的可靠性与安全性进行评估，和/或对电涌保护器后置保护装置的灵敏性进行评估。

优选地，所述步骤S1中，在对雷电流脉冲进行简化建模时，通过选取可积的双指数函数作为雷电流函数脉冲表达式建立雷电流脉冲简化模型，这是由于雷电流的电磁场表达式中既有与通道电流有关的项(感应场项)和与电流导数有关的项(辐射场项)，又有与电流对时间积分有关的项(静电场项)，因此选取可积的双指数函数作为雷电流函数脉冲表达式，所述可积的双指数函数为：