Sinkoksidvaristorer for overspenningsavledere

Sinkoksidvaristorer er halvlederprodukter med symmetriske ikke-lineære strømspenningsegenskaper (CVC). Slike varistorer er de mest brukte. i overspenningsvern (SPN), spesielt for beskyttelse av elektrisk utstyr mot lyn og svitsjestøt. Om parametrene og egenskapene til dette utstyret - i artikkelen publisert nedenfor.

Sinkoksidvaristor (OZV) er det viktigste arbeidselementet i utformingen av en ikke-lineær overspenningsavleder (SPD), derfor stilles det økte stabilitetskrav til varistorens elektriske egenskaper under ulike påvirkningsfaktorer.

Så varistorer må være motstandsdyktige mot aldring når de utsettes for kontinuerlig driftsspenning, kunne spre den frigjorte energien under passering av visse strømpulser, og begrense spenningen til en sikker verdi ved overspenninger.

Forskning og utvikling i utviklingen av varistorer for begrensere basert på sinkoksyd begynte allerede på 1980-tallet i beskyttelsesavdelingen ved det all-russiske elektrotekniske instituttet.

hovedparametere

Overspenningsbegrenser ikke-lineær – en elektrisk enhet som er utformet for å beskytte isolasjonen til elektrisk utstyr mot lynnedslag og strømstøt.

Fordelen med disse enhetene er at det ikke er gnister i dem. Slike enheter kan begrense både lyn- og bryterstøt i elektriske installasjoner av enhver spenningsklasse og er svært pålitelige.

Overspenningsavlederen er en kolonne med seriekoblede enkeltvaristorer, og dens hovedparametre er samtidig parametrene til svært ikke-lineære varistorer.

Sinkoksidvaristorer, som er hovedelementet i overspenningsavledere, har høye krav til stabiliteten til strømspenningskarakteristikken. På grunn av at varistorer konstant står under spenning, har de også høye krav til termisk stabilitet.

En av de viktigste parametrene er gjenværende stress, som er definert som den maksimale spenningsverdien til begrenseren (varistor) når strømpulser med en gitt amplitude og form passerer gjennom den.

For klarhetens skyld er det vanlig å arbeide med relative verdier, det vil si å vurdere restspenningene i forhold til restspenningen ved en gitt strømpuls (for eksempel ved en strømpuls på 500 A, 8/20 μs).

En annen viktig parameter som kjennetegner en avleders evne til å absorbere koblingsenergien til overspenninger uten skade er gjennomstrømningevnen til varistorer til gjentatte ganger (vanligvis 18-20 ganger) å motstå strømpulser av en viss amplitude og varighet (vanligvis 2000 μs) uten å bryte og endre deres egenskaper.

Gjennomstrømning er produsentens spesifiserte maksimale verdi for en rektangulær strømpuls på 2000 μs varighet (gjennomstrømningsstrøm). Avlederen må tåle 18 slike påvirkninger med den aksepterte rekkefølgen av deres påføring uten tap av ytelse. Overspenningsavledere er delt inn i klasser etter deres kapasitet. Den spesifikke pulsenergien tilsvarer hver klasse.

Til slutt er en viktig egenskap ved moderne sinkoksidvaristorer stabilitet under langvarig eksponering for vekselspenning.

Under de akselererte aldringstestene bør varistorene ha en avtagende avhengighet av effekttap i varistorene (P) av eksponeringstiden (t) til vekselspenningen ved forhøyet temperatur. Slike "ikke-aldrende" varistorer tillater lengre levetid under de samme forholdene sammenlignet med begrensere som bruker "aldrende" varistorer.

Produksjon av varistorer

Varistorer har en ikke-lineær strøm-spenningskarakteristikk på grunn av de halvledende egenskapene til materialet de er sammensatt av. Disse egenskapene bestemmes av egenskapene til mikrostrukturen til varistoren og den kjemiske sammensetningen av materialet.

Selv en liten endring i forholdet mellom elementene som utgjør varistorens materiale, eller tilsetning av en liten mengde nye urenheter, kan føre til en betydelig endring i dens strømspenningskarakteristikk og andre elektriske parametere.

Mikrostrukturen og de elektriske egenskapene til varistorer påvirkes også av endringer i varistorproduksjonsprosessen. For å oppnå varistorer av høy kvalitet er stabiliteten til alle indikatorer på den teknologiske prosessen med produksjonen ekstremt viktig.

Sinkoksidvaristorer er produsert ved hjelp av keramisk teknologi. Imidlertid er det en rekke egenskaper på grunn av det faktum at i halvlederkeramikk bestemmes de elektriske egenskapene ikke av hovedkomponenten i mikrostrukturen (krystallitter), men av de interkrystallinske grensene. Derfor, i produksjonen av ikke-lineære halvledere ved bruk av keramisk teknologi, er to hovedoppgaver satt.

For det første er det nødvendig å sikre en tett struktur av det bakte materialet med minimal porøsitet. For det andre er det nødvendig å lage et intergranulært barrierelag.

Et barrierelag er en kontakt mellom to tilstøtende krystallitter hvis overflater inneholder lokaliserte elektroniske tilstander skapt av doping og adsorpsjon. Derfor må varistorteknologi oppfylle en rekke spesifikke krav til renhet, spredning av kildematerialer og pulverblandingsregime. Som utgangsmaterialer brukes pulver med et basisstoffinnhold på minst 99,0 — 99,8 %.

Ladningen (en blanding av utgangsmaterialer) består hovedsakelig av sinkoksid med tilsetning av ulike metalloksider. Homogenisering og blanding av ladede materialer med destillert vann utføres i dispergeringsmøller og sfæriske tromler.

Ved en gitt slipkonsentrasjon kontrolleres viskositeten av et viskosimeter.Slurrytørking og granulering utføres i en spraytørker, ved optimal driftsmodus, hvorfra granuler av pressepulveret i området 50 - 150 mikron oppnås. På dette stadiet kontrolleres granulatstørrelsen, fuktighetsinnholdet og flytbarheten til pulveret. Varistorene presses ved hjelp av en hydraulisk presse.

Presser må oppfylle visse krav til tetthet, dimensjoner og planparallellitet. Pressede stykker gjennomgår en forbrenning for å fjerne bindemiddelet og en endelig brenning hvor potensielle barrierer og en mellomfase dannes.

Fyring gjøres i kammerovner. Etter den endelige brenningen slipes delene, metallisering påføres endeoverflaten, og sideoverflaten påføres et spesielt belegg.