贴片压敏电阻阻的位置在哪里 效果比较好

  不少地方由于电网供电不稳或错相(220V照明变成380V动力电压),而造成家用电器过压烧毁的事故屡有发生。为此,巧用一只器将普通漏电保护器改造成了过压、漏电双功能保护器,经使用效果良好。此法简单易行,不须打开漏电保护器外壳进行改告,&般爱好者都可完成。    一、工作原理    如图所示,其中虚线框内为漏电保护器原有电路,RV为新增压敏器。平时,电网输入电压正常时,RV阻值很大,呈断开状态,对保护器构不成任何影响。一旦电网因故过压(&260V)或错相(380V),则RV阻值急剧变小,形成一个大回路。此时,穿过零序电流器的进线电流I1和经过及RV回到中线的电流I2,尽管方向相反,但大小不等,即矢量和不为零(与漏电时情形一样)。于是,零序电流互感器的次级就有感应电压产生,这一电压经电子电路检测、识别、处理后,就会使脱扣器线圈通电工作,在0.1s内通过主开关切断包括保护器在内的供电电源,从而使家用电器免遭过电压损坏。    待电网电压恢复正常后,手动合上主开关,即恢复正常供电。    二、改装方法    购买一只MYG360-14D型(标称电压360V、最大峰值电流500A)氧化锌压敏电阻器,通过适当长度导线(接头处用绝缘胶布包扎严实)将其中&脚接在普通家用漏电保护器进线端的相线L(或零线N)接线柱上,另&脚接在出线端的N(或L)接线柱上。笔者所用漏电保护开关型号为DZLJ.8-20A,只要通过RV的过压(&260V)电流达到30mA,保护器将在0.1s内迅速切断供电电源。    改造后的保护器,不影响漏电保护功能的正常发挥及操作,而且一旦过压或漏电,均可迅速切断包括保护器在内的全部用电器电源,其性价比优于目前市售的大多数家电保护器(如冰箱过压保护器等)。
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摘要: 压敏电阻器的电阻体材料是半导体,所以它是半导体电阻器的一个品种。现在大量使用的&氧化锌&(ZnO)压敏电阻器,它的主体材料有二价元素(Zn)和六价元素氧(O)所构成。所以从材料的角度来看,氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物 ...
&&& 压敏电阻器的电阻体材料是半导体,所以它是半导体电阻器的一个品种。现在大量使用的"氧化锌"(ZnO)压敏电阻器,它的主体材料有二价元素(Zn)和六价元素氧(O)所构成。所以从材料的角度来看,氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。&&& 对于我们设备中使用的压敏电阻,原选用型号为14D101K,实际运行3个月中,此型号压敏电阻经常烧毁。后改为14D121K,实际运行3个月,没有发现烧坏。所以,为指导以后工作,整理并学习此资料,并在整理过程中,发现压敏电阻不应该直接并接在元件的输入端。具体压敏电阻的资料如下:&&& 一、压敏电阻的原理&&& 压敏电阻意思是“在一定电流电压范围内电阻值随电压而变”,或者是说“电阻值对电压敏感”的阻器。相应的英文名称叫“VoltageDependentResistor”简写为“VDR”。&&& 随着加在它上面的电压不断增大,它的电阻值可以从MΩ(兆欧)级变到mΩ(毫欧)级。当电压较低时,压敏电阻工作于漏电流区,呈现很大的电阻,漏电流很小;当电压升高进入非线性区后,电流在相当大的范围内变化时,电压变化不大,呈现较好的限压特性;电压再升高,压敏电阻进入饱和区,呈现一个很小的线性电阻,由于电流很大,时间一长就会使压敏电阻过热烧毁甚至炸裂。正常使用时压敏电阻处于漏电流区,受到浪涌冲击时进入非线性区泄放浪涌电流,一般不能进入饱和区&&& 压敏电阻器的电阻体材料是半导体,所以它是半导体电阻器的一个品种。现在大量使用的"氧化锌"(ZnO)压敏电阻器,它的主体材料有二价元素(Zn)和六价元素氧(O)所构成。所以从材料的角度来看,氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。&&& 二、压敏电阻的作用&&& 压敏电阻的最大特点是当加在它上面的电压低于它的阀值"UN"时,流过它的电流极小,相当于一只关死的阀门,当电压超过UN时,流过它的电流激增,相当于阀门打开。利用这一功能,可以抑制电路中经常出现的异常过电压,保护电路免受过电压的损害。&&& 压敏电阻器是一种具有瞬态电压抑制功能的元件,可以用来代替瞬态抑制、齐纳二极管和器的组合。压敏电阻器可以对IC及其它设备的电路进行保护,防止因静电放电、浪涌及其它瞬态电流(如雷击等)而造成对它们的损坏。使用时只需将压敏电阻器并接于被保护的IC或设备电路上,当电压瞬间高于某一数值时,压敏电阻器阻值迅速下降,导通大电流,从而保护IC或电器设备;当电压低于压敏电阻器工作电压值时,压敏电阻器阻值极高,近乎开路,因而不会影响器件或电器设备的正常工作。&&& 三、压敏电阻的标称参数&&& 压敏电阻用字母“MY”表示,如加J为家用,后面的字母W、G、P、L、H、Z、B、C、N、K分别用于稳压、过压保护、高频电路、防雷、灭弧、消噪、补偿、消磁、高能或高可靠等方面。压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量,但不能承受毫安级以上的持续电流,在用作过压保护时必须考虑到这一点。&&& 四、压敏电阻的特性参数&&& ①压敏电压UN(U1mA):通常以在压敏电阻上通过1mA直流电流时的电压来表示其是否导通的标志电压,这个电压就称为压敏电压UN。压敏电压也常用符号U1mA表示。压敏电压的误差范围一般是±10%。在试验和实际使用中,通常把压敏电压从正常值下降10%作为压敏电阻失效的判据。&&& ②最大持续工作电压UC:指压敏电阻能长期承受的最大交流电压(有效值)Uac或最大直流电压Udc。一般Uac≈0.64U1mA,Udc≈0.83U1mA。&&& ③通流量(最大冲击电流)IP:指压敏电阻能够承受的8/20μs波的最大冲击电流峰值。“能够承受”的含义是,冲击后压敏电压的变化率不大于10%。现行的技术规格书中通常都给出了冲击1次的IP值。&&& ④最大箝位电压(限制电压)VC:技术规格书中给出的最大箝位电压值是指给压敏电阻施加规定的8/20μs波冲击电流IX(A)时压敏电阻上呈现的电压。&&& 实际使用中,压敏电压越高,施加的冲击电流越大,限制电压(或称残压)就越高,可从产品给出的V-I曲线上查到。&&& ⑤额定能量E:额定能量是指压敏电阻能够承受规定波形的冲击电流冲击一次的最大能量(冲击后压敏电压的变化率不大于10%),可用下式表示:&&& E=K*IP*VC*T&&& 式中:IP、VC见上,T为脉冲宽度,K为与波形有关的常数。对于8/20μs波和10/1000μs波,K=1.4;对于2ms方波,K=1。&&& ⑥额定功率(最大平均功率)Pm:指压敏电阻在室温下,连续承受多次冲击,且各次冲击之间间隔时间较短,因而有热积累效应的情况下,能够承受的最大平均功率。尽管压敏电阻能承受很大的脉冲功率,但能承受的平均功率却很小。&&& ⑦电容C0:指压敏电阻两电极间呈现的电容,在几pF~几百nF的范围内。体积越小,压敏电压越高,电容越小。&&& ⑧漏电流Il:给压敏电阻施加最大直流电压Udc时流过的电流。测量漏电流时,通常给压敏电阻加上Udc=0.83U1mA的电压(有时也用0.75U1mA)。一般要求静态漏电流Il≤20μA(也有要求≤10μA的)。在实际使用中,更关心的不是静态漏电流值本身的大小,而是它的稳定性,即在冲击试验后或在高温条件下的变化率。在冲击试验后或在高温条件下其变化率不超过一倍,即认为是稳定的。&&& ⑨非线性指数α:指电压的变化对电流的影响能力,可用公式表示为:&&& I=KUα或α=loglog&&& 由前式可见,α越大表明电压的变化对电流的影响能力越大,非线性特性越好。由后式可见,α是伏安特性上各点斜率的倒数,特性越平坦的地方,α越大(漏电流区和饱和区α=1,又称低α区)。用仪器测量时,一般设定I2=1mA,I1=0.1mA,所以&&& αT=1/log(U1mA/U0.1mA)&&& 五、压敏电阻的降额特性&&& 对压敏电阻进行冲击试验时,随着所要进行的冲击次数的增加,每次所施加的冲击电流要相应地减小。例如:Ф20基片的标准压敏电阻(U1mA≥82V的),其降额特性如下表所示(可从厂家给出的浪涌寿命次数定额曲线中查到):&&& 允许冲击次数1次2次10次100次次&&& 每次冲击电流00AA&&& 六、压敏电阻的测量&&& 测量时将置10k档,表笔接于电阻两端,万用表上应显示出压敏电阻上标示的阻值,如果超出这个数值很大,则说明压敏电阻已损&&& 七、压敏电阻的选型&&& 压敏电阻的选用,一般选择标称压敏电压V1mA和通流容量两个参数。&&& 1、所谓压敏电压,即击穿电压或阈值电压。指在规定电流下的电压值,大多数情况下用1mA直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值,其产品的压敏电压范围可以从10-9000V不等。可根据具体需要正确选用。一般1mA=“1”.5Vp=“2”.2VAC,式中,Vp为电路额定电压的峰值。VAC为额定交流电压的有效值。ZnO压敏电阻的电压值选择是至关重要的,它关系到保护效果与使用寿命。如一台用电器的额定电压为220V,则压敏电阻电压值V1mA=“1”.5Vp=“1”.5××220V=“476V”,V1mA=“2”.2VAC=“2”.2×220V=“484V”,因此压敏电阻的击穿电压可选在470-480V之间。&&& 2、所谓通流容量,即最大脉冲电流的峰值是环境温度为25℃情况下,对于规定的冲击电流波形和规定的冲击电流次数而言,压敏电压的变化不超过±10%时的最大脉冲电流值。为了延长器件的使用寿命,ZnO压敏电阻所吸收的浪涌电流幅值应小于手册中给出的产品最大通流量。然而从保护效果出发,要求所选用的通流量大一些好。在许多情况下,实际发生的通流量是很难精确计算的,则选用2-20KA的产品。如手头产品的通流量不能满足使用要求时,可将几只单个的压敏电阻并联使用,并联后的压敏电不变,其通流量为各单只压敏电阻数值之和。要求并联的压敏电阻伏安特性尽量相同,否则易引起分流不均匀而损坏压敏电阻。&&& 八、压敏电阻的使用&&& 压敏电阻一般并联在电路中使用,当电阻两端的电压发生急剧变化时,电阻短路将电流保险丝熔断,起到保护作用。压敏电阻在电路中,常用于电源过压保护和稳压。&&& 电源防雷器的可靠性、安全性在很大程度上依赖于压敏电阻的正确使用,以下原则可供使用参考。特别要指出的是,在电源防雷设计中还要考虑各个地方的电源质量差别、雷击频度和强度的差别、被保护设备的安装使用情况和冲击耐受能力等的差别,不能用一个公式照搬照套。设计好的防雷保护装置必须在现场使用条件下或尽可能接近真实情况的模拟条件下进行试验验证。&&& ①压敏电压的计算:&&& 一般可用下式计算:&&& U1mA=KUac&&& 式中:K为与电源质量有关的系数,一般取K=(2~3),电源质量较好的城市可取小些,电源质量较差的农村(特别是山区)可取大些。Uac为交流电源电压有效值。对于220V~240V交流电源防雷器,应选用压敏电压为470V~620V的压敏电阻较合适。选用压敏电压高一点的压敏电阻,可以降低故障率,延长使用寿命,但残压略有增大。&&& ②标称放电电流的计算:&&& 压敏电阻的标称放电电流应大于要求承受的浪涌电流或每年可能出现的最大浪涌电流。标称放电电流应按压敏电阻浪涌寿命次数定额曲线中冲击10次以上的数值进行计算,约为最大冲击通流量的30%(即0.3IP)左右。&&& ③压敏电阻的并联:&&& 当一个压敏电阻满足不了标称放电电流的要求时,应采用多个压敏电阻并联使用。有时为了降低限制电压,即使标称放电电流满足要求也采用多个压敏电阻并联。要特别注意的是,压敏电阻并联使用时,一定要严格挑选参数一致的(例如:ΔU1mA≤3V,Δα≤3)进行配对,以保证电流的均匀分配。&&& 九、压敏电阻使用时的注意事项&&& 压敏电阻的失效模式通常是短路,为了防止压敏电阻的失效造成电源短路而起火,可以在每个压敏电阻上串联一个温度保险管或热脱离机构。温度保险管应与压敏电阻有良好的热耦合,当压敏电阻失效(高阻抗短路)时,它所产生的热量把温度保险管熔断,从而使失效的压敏电阻与电路分离,确保设备的安全。当较高的工频暂时过电压作用在压敏电阻上时,可能使压敏电阻瞬间击穿短路(低阻抗短路),而温度保险管还来不及熔断,还可能起火。为避免这种现象发生,可在每个压敏电阻上再串联一个耐冲击工频保险丝(单用工频保险丝则在老化失效时可能不熔断)。也可以把压敏电阻与陶瓷气体放电管串联使用,正常工作时陶瓷气体放电管不导通,压敏电阻没有漏电流,可以大大延长使用寿命;受浪涌冲击时,陶瓷气体放电管首先击穿,然后由压敏电阻限制浪涌电压,总的残压为两者之和,略有增大(几十伏);冲击过去后,由于压敏电阻限制了电流,放电管不能维持导通而熄弧,恢复为正常工作状态;当压敏电阻短路失效后,因陶瓷气体放电管流过很大的工频电流也会很快失效,但它的失效模式绝大多数是开路,因而不易引起火灾。&&& 所以,我们设备中压敏电阻的选型基本没有错误,根据公式,应该选取压敏电压即标称电压为130V的压敏电阻,根据就上不就下的原则,实际应该选取14D151型号。而且,在实际使用方法上,我们不应该直接将压敏电阻并接,根据实际情况,应该把压敏电阻与陶瓷气体放电管串联使用。
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浪涌保护器的作用及原理
来源:网络整理 作者:日 08:50
[导读] 浪涌(surge),又称为电涌、突波,是指瞬间超出稳定值的峰值,包括浪涌电压和浪涌电流。电涌保护器(Surge protection Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置,过去常称为“避雷器”或“过电压保护器”英文简写为SPD。
  浪涌(surge),又称为电涌、突波,是指瞬间超出稳定值的峰值,包括浪涌电压和浪涌电流。
  浪涌保护器的作用
  电涌,(Surge protecon Device)是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置,过去常称为&避雷器&或&过电压保护器&英文简写为SPD。电涌保护器的作用是把窜入电力线、信号传输线的瞬时过电压限制在设备或系统所能承受的电压范围内,或将强大的雷电流泄流入地,保护被保护的设备或系统不受冲击而损坏。
  电涌保护器的类型和结构按不同的用途有所不同,但它至少应包含一个非线性电压限制元件。 用于电涌保护器的基本元器件有:放电间隙、充气放电管、压敏电阻、抑制二极管和扼流线圈等。
  一、SPD的分类: 1、按工作原理分:
  1.开关型:其工作原理是当没有瞬时过电压时呈现为高阻抗,但一旦响应雷电瞬时过电压时,其阻抗就突变为低值,允许雷电流通过。用作此类装置时器件有:放电间隙、气体放电管、闸流晶体管等。
  2.限压型:其工作原理是当没有瞬时过电压时为高阻扰,但随电涌电流和电压的增加其阻抗会不断减小,其电流电压特性为强烈非线性。用作此类装置的器件有:氧化锌、压敏电阻、抑制二极管、雪崩二极管等。 3.分流型或扼流型
  分流型:与被保护的设备并联,对雷电脉冲呈现为低阻抗,而对正常工作频率呈现为高阻抗。
  扼流型:与被保护的设备串联,对雷电脉冲呈现为高阻抗,而对正常的工作频率呈现为低阻抗。
  用作此类装置的器件有:扼流线圈、高通滤波器、低通滤波器、1/4波长短路器等。
  按用途分:(1)电源保护器:交流电源保护器、直流电源保护器、开关电源保护器等。 (2)信号保护器:低频信号保护器、高频信号保护器、天馈保护器等。
  二、SPD的基本元器件及其工作原理: 1.放电间隙(又称保护间隙):
  它一般由暴露在空气中的两根相隔一定间隙的金属棒组成(如图15a),其中一根金属棒与所需保护设备的电源相线L1或零线(N)相连,另一根金属棒与接地线(PE)相连接,当瞬时过电压袭来时,间隙被击穿,把一部分过电压的电荷引入大地,避免了被保护设备上的电压升高。这种放电间隙的两金属棒之间的距离可按需要调整,结构较简单,其缺点时灭弧性能差。改进型的放电间隙为角型间隙,它的灭弧功能较前者为好,它是*回路的电动力F作用以及热气流的上升作用而使电弧熄灭的。
  2.气体放电管:
  它是由相互离开的一对冷阴板封装在充有一定的惰性气体(Ar)的玻璃管或陶瓷管内组成的。为了提高放电管的触发概率,在放电管内还有助触发剂。这种充气放电管有二极型的,也有三极型的,
  气体放电管的技术参数主要有:直流放电电压U冲击放电电压Up(一般情况下Up&(2~3)U工频而授电流In;冲击而授电流Ip;绝缘电阻R(》109&O);极间电容(1-5PF)
  气体放电管可在直流和交流条件下使用,其所选用的直流放电电压Udc分别如下:在直流条件下使用:Udc&1.8U0(U0为线路正常工作的直流电压)
  在交流条件下使用:U dc&1.44Un(Un为线路正常工作的交流电压有效值)
  3.压敏电阻:
  它是以ZnO为主要成分的金属氧化物半导体非线性电阻,当作用在其两端的电压达到一定数值后,电阻对电压十分敏感。它的工作原理相当于多个半导体P-N的串并联。压敏电阻的特点是非线性特性好(I=CU&中的非线性系数&),通流容量大(~2KA/cm2),常态泄漏电流小(10-7~10-6A),残压低(取决于压敏电阻的工作电压和通流容量),对瞬时过电压响应时间快(~10-8s),无续流。
  压敏电阻的技术参数主要有:压敏电压(即开关电压)UN,参考电压Ulma;残压Ures;残压比K(K=Ures/UN);最大通流容量Imax;泄漏电流;响应时间。
  压敏电阻的使用条件有:压敏电压:UN&[(&2&1.2)/0.7]U0(U0为工频电源额定电压) 最小参考电压:Ulma&(1.8~2)Uac (直流条件下使用)
  Ulma&(2.2~2.5)Uac(在交流条件下使用,Uac为交流工作电压) 压敏电阻的最大参考电压应由被保护电子设备的耐受电压来确定,应使压敏电阻的残压低于被保护电子设备的而损电压水平,即(Ulma)max&Ub/K,上式中K为残压比,Ub为被保护设备的而损电压。
  4.抑制二极管:
  抑制二极管具有箝位限压功能,它是工作在反向击穿区(图19),由于它具有箝位电压低和动作响应快的优点,特别适合用作多级保护电路中的最末几级保护元件。抑制二极管在击穿区内的伏安特性可用下式表示:I=CU&,上式中&为非线性系数,对于齐纳二极管&=7~9,在雪崩二极管&=5~7。
  抑制二极管的技术参数主要有
  (1)额定击穿电压,它是指在指定反向击穿电流(常为lma)下的击穿电压,这于齐纳二极管额定击穿电压一般在2.9V~4.7V范围内,而雪崩二极管的额定击穿电压常在5.6V~200V范围内。
  (2)最大箝位电压:它是指管子在通过规定波形的大电流时,其两端出现的最高电压。 (3)脉冲功率:它是指在规定的电流波形(如10/1000&s)下,管子两端的最大箝位电压与管子中电流等值之积。
  (4)反向变位电压:它是指管子在反向泄漏区,其两端所能施加的最大电压,在此电压下管子不应击穿。此反向变位电压应明显高于被保护电子系统的最高运行电压峰值,也即不能在系统正常运行时处于弱导通状态。
  (5)最大泄漏电流:它是指在反向变位电压作用下,管子中流过的最大反向电流。 (6)响应时间:10-11s
  5.扼流线圈:扼流线圈是一个以铁氧体为磁芯的共模干扰抑制器件,它由两个尺寸相同,匝数相同的线圈对称地绕制在同一个铁氧体环形磁芯上,形成一个四端器件,如图15e所示,要对于共模信号呈现出大电感具有抑制作用,而对于差模信号呈现出很小的漏电感几乎不起作用。扼流线圈使用在平衡线路中能有效地抑制共模干扰信号(如雷电干扰),而对线路正常传输的差模信号无影响。
  这种扼流线圈在制作时应满足以下要求:
  (1)绕制在线圈磁芯上的导线要相互绝缘,以保证在瞬时过电压作用下线圈的匝间不发生击穿短路。
  (2)当线圈流过瞬时大电流时,磁芯不要出现饱和。
  (3)线圈中的磁芯应与线圈绝缘,以防止在瞬时过电压作用下两者之间发生击穿。 (4)线圈应尽可能绕制单层,这样做可减小线圈的寄生电容,增强线圈对瞬时过电压的而授能力。
  6. 1/4波长短路器
  1/4波长短路器是根据雷电波的频谱分析和天馈线的驻波理论所制作的微波信号电涌保护器,其结构如图21所示。这种保护器中的金属短路棒长度是根据工作信号频率(如900MHZ或1800MHZ)的1/4波长的大小来确定的。此并联的短路棒长度对于该工作信号频率来说,其阻抗无穷大,相当于开路,不影响该信号的传输,但对于雷电波来说,由于雷电能量主要分布在n+KHZ以下(如图22所示),此短路棒对于雷电波阻抗很小,相当于短路,雷电能量级被泄放入地。
  由于1/4波长短路棒的直径一般为几毫米,因此耐冲击电流性能好,可达到30KA(8/20&s)以上,而且残压很小,此残压主要是由短路棒的自身电感所引起的,其不足之处是工频带较窄,带宽约为2%~20%左右,另一个缺点是不能对天馈设施加直流偏置,使某些应用受到限制。
  浪涌保护器的原理
  供电系统的浪涌主要来自两方面的原因:外部(雷电原因)和内部(电气设备启停和故障等)。浪涌的特点往往是时间很短(雷电造成的过电压往往在微秒级,电气设备造成的过电压往往在毫秒级),但是瞬时的电压和电流极大,极有可能对用电设备和电缆造成危害,所以需要浪涌保护器对它们进行保护。
  浪涌保护器,英文名Surge Protecve Device,简称SPD,是一种为各种电子设备、仪器仪表、通讯线路提供安全防护的电子装置,主要用于限制过电压和泄放电涌电流。浪涌保护器一般是与被保护的设备并联,当产生过电压时,可以起到分流和限压的效果。防止过大的电流与电压对设备产生损害。
  浪涌保护器的核心元件是内部的一个非线性元件。根据非线性元件的不同,浪涌保护器可以分为开关型(核心元件主要为放电间隙)和限压型(核心元件主要为压敏电阻)。放电间隙和压敏电阻的工作原理虽然有差异,但是基本的特性非常相似: 在没有过电压时,他们的阻抗都非常高,一般是兆欧级,几乎相当于断路。当出现过电压时,阻抗迅速下降到几欧,浪涌电流就会通过浪涌保护器流入地,而不会进入设备,同时,由于浪涌保护器的这时的阻抗很小,它的两遍电压也比较小,同时因为他和被保护的设备并联,也就防止设备承受较大的浪涌电压。这样,就起到了泄流和限压的效果。
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MY31型氧化锌压敏电阻在东风_4型内燃机车上的使用效果及其检测
【摘要】:正 我段原配属东风_4型内燃机车34台,东风_2型内燃机车4台,运用中因电空阀线圈的烧损,曾多次造成机破和临修事故,影响了机车的正常使用。造成电空阀线圈烧损的原因是多方面的,但解剖分析表明,80%~90%是因线圈两端过电压击穿造成的。为了提高机车运用的可靠性,抑制峰值较高的系统操作过电压,我段14台东风_4型内燃机车的四类电空阀线圈采用了并联氧化锌压敏电阻的方案。现将4年多来压敏电阻的使用情况和跟踪检测结果作一简要介
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