Cinko oksido varistoriai viršįtampių ribotuvai

Cinko oksido varistoriai yra puslaidininkiniai gaminiai su simetrinėmis netiesinėmis srovės įtampos (CVC) charakteristikomis. Tokie varistoriai yra plačiausiai naudojami. apsaugos nuo viršįtampių (SPN), ypač elektros įrenginių apsaugai nuo žaibo ir perjungimo viršįtampių. Apie šios įrangos parametrus ir charakteristikas – toliau publikuotame straipsnyje.

Cinko oksido varistorius (OZV) yra pagrindinis netiesinio viršįtampio ribotuvo (SPD) konstrukcijos darbo elementas, todėl varistoriaus elektrinėms charakteristikoms, esant įvairiems įtakos veiksniams, keliami didesni stabilumo reikalavimai.

Taigi varistoriai turi būti atsparūs senėjimui, kai juos veikia nuolatinė darbo įtampa, sugebėti išsklaidyti išsiskiriančią energiją praeinant tam tikriems srovės impulsams, o esant viršįtampiams apriboti įtampą iki saugios vertės.

Tyrimai ir plėtra, susiję su cinko oksido pagrindu pagamintų ribotuvų varistorių kūrimu, prasidėjo dar devintajame dešimtmetyje Visos Rusijos elektrotechnikos instituto Apsaugos įtaisų skyriuje.

pagrindiniai parametrai

Viršįtampių ribotuvas netiesinis — elektros prietaisas, skirtas apsaugoti elektros įrenginių izoliaciją nuo žaibo ir perjungimo viršįtampių.

Šių prietaisų pranašumas yra tas, kad juose nėra kibirkščių. Tokie įrenginiai gali apriboti tiek žaibo, tiek perjungimo viršįtampius bet kokios įtampos klasės elektros instaliacijose ir yra labai patikimi.

Viršįtampių ribotuvai yra nuosekliai sujungtų pavienių varistorių kolona, o pagrindiniai jo parametrai kartu yra ir labai netiesinių varistorių parametrai.

Cinko oksido varistoriams, kurie yra pagrindinis viršįtampių ribotuvų elementas, keliami aukšti srovės-įtampos charakteristikos stabilumo reikalavimai. Dėl to, kad varistoriai nuolat veikia įtampa, jiems taip pat keliami aukšti terminio stabilumo reikalavimai.

Vienas iš svarbiausių parametrų yra liekamasis stresas, kuri apibrėžiama kaip maksimali ribotuvo (varistoriaus) įtampos reikšmė, kai per jį praeina tam tikros amplitudės ir formos srovės impulsai.

Aiškumo dėlei įprasta dirbti su santykinėmis reikšmėmis, t.

Kitas svarbus parametras, apibūdinantis iškroviklio gebėjimą sugerti viršįtampių perjungimo energiją nepažeidžiant pralaidumasvaristorių gebėjimas pakartotinai (dažniausiai 18-20 kartų) atlaikyti tam tikros amplitudės ir trukmės (dažniausiai 2000 μs) srovės impulsus, nesulaužant ir nekeičiant jų charakteristikų.

Pralaidumas yra gamintojo nurodyta didžiausia stačiakampio srovės impulso, kurio trukmė 2000 μs, vertė (pralaidumo srovė). Iškroviklis turi atlaikyti 18 tokių poveikių su priimta jų taikymo seka neprarandant veikimo. Viršįtampių ribotuvai skirstomi į klases pagal jų talpą. Specifinė impulsų energija atitinka kiekvieną klasę.

Galiausiai, svarbi šiuolaikinių cinko oksido varistorių savybė yra stabilumas ilgai veikiant kintamajai įtampai.

Atliekant pagreitinto senėjimo bandymus, varistorių galios nuostolių (P) priklausomybė nuo kintamosios įtampos ekspozicijos trukmės (t) aukštesnėje temperatūroje turėtų mažėti. Tokie "nesenstantys" varistoriai leidžia ilgiau tarnauti tokiomis pačiomis sąlygomis, palyginti su ribotuvais, kurie naudoja "senstančius" varistorius.

Varistorių gamyba

Varistoriai turi netiesinę srovės įtampos charakteristiką dėl medžiagos, iš kurios jie sudaryti, puslaidininkių savybių. Šias savybes lemia varistoriaus mikrostruktūros ypatybės ir jo medžiagos cheminė sudėtis.

Netgi nedidelis elementų, sudarančių varistoriaus medžiagą, santykio pakeitimas arba nedidelio kiekio naujų priemaišų pridėjimas gali smarkiai pakeisti jo srovės-įtampos charakteristikas ir kitus elektrinius parametrus.

Varistorių mikrostruktūrą ir elektrines charakteristikas taip pat veikia varistorių gamybos proceso pokyčiai. Norint gauti kokybiškus varistorius, itin svarbus visų jų gamybos technologinio proceso rodiklių stabilumas.

Cinko oksido varistoriai gaminami naudojant keramikos technologiją. Tačiau yra nemažai charakteristikų dėl to, kad puslaidininkinėje keramikoje elektrines savybes lemia ne pagrindinis mikrostruktūros komponentas (kristalitai), o tarpkristalinės ribos. Todėl gaminant netiesinius puslaidininkius, naudojant keramikos technologiją, keliami du pagrindiniai uždaviniai.

Pirma, būtina užtikrinti tankią kepamos medžiagos struktūrą su minimaliu poringumu. Antra, būtina sukurti tarpkristalinį barjerinį sluoksnį.

Barjerinis sluoksnis yra kontaktas tarp dviejų gretimų kristalitų, kurių paviršiuose yra lokalizuotų elektroninių būsenų, susidarančių dėl dopingo ir adsorbcijos. Todėl varistoriaus technologija turi atitikti daugybę specifinių grynumo, žaliavų sklaidos ir miltelių maišymo režimo reikalavimų. Kaip pradinė medžiaga naudojami milteliai, kurių pagrindinės medžiagos kiekis yra ne mažesnis kaip 99,0–99,8%.

Užtaisą (pradinių medžiagų mišinį) daugiausia sudaro cinko oksidas, pridedant įvairių metalų oksidų. Įkrautų medžiagų homogenizavimas ir maišymas su distiliuotu vandeniu atliekamas dispergavimo malūnuose ir sferiniuose būgnuose.

Esant tam tikrai slydimo koncentracijai, jo klampumas kontroliuojamas viskozimetru.Džiovinimas srutomis ir granuliavimas atliekamas purškiamoje džiovykloje, optimaliu darbo režimu, iš kurios gaunamos 50-150 mikronų preso miltelių granulės. Šiame etape kontroliuojamas granulių dydis, drėgmės kiekis ir miltelių takumas. Varistoriai presuojami naudojant hidraulinį presą.

Presai turi atitikti tam tikrus tankio, matmenų ir plokštumos lygiagretumo reikalavimus. Presuoti gabalai yra preliminariai apdeginami, kad būtų pašalintas rišiklis, ir galutinis apdegimas, kurio metu susidaro potencialūs barjerai ir tarpinė fazė.

Deginimas atliekamas kamerinėse krosnyse. Po galutinio apdegimo detalės šlifuojamos, galinis paviršius padengiamas metalizavimu, o šoninis paviršius padengiamas specialia danga.