Mga varistor ng zinc oxide para sa mga surge arrester

Ang mga varistor ng zinc oxide ay mga produktong semiconductor na may simetriko non-linear current-voltage (CVC) na katangian. Ang ganitong mga varistor ay ang pinakalawak na ginagamit. in surge protectors (SPN), lalo na para sa proteksyon ng mga de-koryenteng kagamitan mula sa kidlat at switching surge. Tungkol sa mga parameter at katangian ng kagamitang ito — sa artikulong inilathala sa ibaba.

Zinc Oxide Varistor (OZV) ay ang pangunahing gumaganang elemento ng disenyo ng isang non-linear surge arrester (SPD), samakatuwid, ang pagtaas ng mga kinakailangan sa katatagan ay ipinapataw sa mga de-koryenteng katangian ng varistor sa ilalim ng iba't ibang mga kadahilanan na nakakaimpluwensya.

Kaya't ang mga varistor ay dapat na lumalaban sa pagtanda kapag nalantad sa tuluy-tuloy na operating boltahe, magagawang iwaksi ang inilabas na enerhiya sa panahon ng pagpasa ng ilang mga kasalukuyang pulso, at limitahan ang boltahe sa isang ligtas na halaga kung sakaling magkaroon ng mga overvoltage.

Ang pananaliksik at pag-unlad sa pagbuo ng mga varistor para sa mga limiter batay sa zinc oxide ay nagsimula noong 1980s sa Protection Devices Department ng All-Russian Electrotechnical Institute.

pangunahing mga parameter

Surge limiter non-linear — isang de-koryenteng aparato na idinisenyo upang protektahan ang pagkakabukod ng mga de-koryenteng kagamitan mula sa kidlat at switching surge.

Ang bentahe ng mga device na ito ay walang mga spark sa kanila. Ang mga naturang device ay maaaring limitahan ang parehong kidlat at switching surge sa mga electrical installation ng anumang klase ng boltahe at napaka maaasahan.

Ang surge arrester ay isang column ng mga solong varistor na konektado sa serye, at ang mga pangunahing parameter nito ay sabay-sabay na mga parameter ng mga highly nonlinear varistors.

Ang mga varistor ng zinc oxide, na siyang pangunahing elemento ng mga surge arrester, ay may mataas na mga kinakailangan para sa katatagan ng katangian ng kasalukuyang boltahe. Dahil sa ang katunayan na ang mga varistor ay patuloy na nasa ilalim ng boltahe, mayroon din silang mataas na mga kinakailangan para sa thermal stability.

Ang isa sa mga pinakamahalagang parameter ay natitirang stress, na tinukoy bilang ang pinakamataas na halaga ng boltahe ng limiter (varistor) kapag ang kasalukuyang mga pulso ng isang ibinigay na amplitude at hugis ay dumaan dito.

Para sa kalinawan, kaugalian na magtrabaho kasama ang mga kamag-anak na halaga, i.e. upang isaalang-alang ang mga natitirang boltahe na nauugnay sa natitirang boltahe sa isang naibigay na kasalukuyang pulso (halimbawa, sa isang kasalukuyang pulso na 500 A, 8/20 μs).

Ang isa pang mahalagang parameter na nagpapakilala sa kakayahan ng isang arrester na sumipsip ng switching energy ng mga surges na walang pinsala ay throughputang kakayahan ng mga varistor na paulit-ulit (karaniwan ay 18-20 beses) na makatiis sa kasalukuyang mga pulso ng isang tiyak na amplitude at tagal (karaniwan ay 2000 μs) nang hindi sinira at binabago ang kanilang mga katangian.

Ang throughput ay ang tinukoy na maximum na halaga ng tagagawa ng isang parihabang kasalukuyang pulso na 2000 μs na tagal (throughput current). Ang arrester ay dapat makatiis 18 tulad ng mga impluwensya na may tinatanggap na pagkakasunod-sunod ng kanilang aplikasyon nang walang pagkawala ng pagganap. Ang mga surge arrester ay nahahati sa mga klase ayon sa kanilang kapasidad. Ang tiyak na enerhiya ng pulso ay tumutugma sa bawat klase.

Sa wakas, ang isang mahalagang katangian ng modernong zinc oxide varistors ay katatagan sa ilalim ng matagal na pagkakalantad sa alternating boltahe.

Sa panahon ng pinabilis na mga pagsusuri sa pagtanda, ang mga varistor ay dapat magkaroon ng nababawasan na pagdepende sa pagkawala ng kuryente sa mga varistors (P) sa oras ng pagkakalantad (t) ng alternating boltahe sa mataas na temperatura. Ang ganitong mga "hindi nakakatanda" na varistor ay nagbibigay-daan sa mas mahabang buhay ng serbisyo sa ilalim ng parehong mga kundisyon kumpara sa mga limiter na gumagamit ng "pagtanda" na mga varistor.

Paggawa ng varistors

Varistors magkaroon ng isang non-linear na kasalukuyang-boltahe na katangian dahil sa mga katangian ng semiconducting ng materyal na kung saan sila ay binubuo. Ang mga katangiang ito ay tinutukoy ng mga tampok ng microstructure ng varistor at ang kemikal na komposisyon ng materyal nito.

Kahit na ang isang maliit na pagbabago sa ratio ng mga elemento na bumubuo sa materyal ng varistor, o ang pagdaragdag ng isang maliit na halaga ng mga bagong impurities, ay maaaring humantong sa isang makabuluhang pagbabago sa kasalukuyang boltahe na katangian nito at iba pang mga de-koryenteng parameter.

Ang microstructure at electrical na mga katangian ng varistors ay apektado din ng mga pagbabago sa proseso ng pagmamanupaktura ng varistor. Upang makakuha ng mataas na kalidad na varistors, ang katatagan ng lahat ng mga tagapagpahiwatig ng teknolohikal na proseso ng kanilang produksyon ay napakahalaga.

Ang mga varistor ng zinc oxide ay ginawa gamit ang teknolohiyang ceramic. Gayunpaman, mayroong isang bilang ng mga katangian dahil sa ang katunayan na sa semiconductor ceramics ang mga de-koryenteng katangian ay tinutukoy hindi ng pangunahing bahagi ng microstructure (crystallites), ngunit sa pamamagitan ng mga intercrystalline na hangganan. Samakatuwid, sa paggawa ng nonlinear semiconductors gamit ang ceramic technology, dalawang pangunahing gawain ang itinakda.

Una, kinakailangan upang matiyak ang isang siksik na istraktura ng inihurnong materyal na may kaunting porosity. Pangalawa, ito ay kinakailangan upang lumikha ng isang intergranular barrier layer.

Ang barrier layer ay isang contact sa pagitan ng dalawang magkatabing crystallites na ang mga surface ay naglalaman ng mga localized na electronic state na nilikha ng doping at adsorption. Samakatuwid, ang teknolohiya ng varistor ay dapat matugunan ang isang bilang ng mga tiyak na kinakailangan para sa kadalisayan, pagpapakalat ng mga mapagkukunang materyales at rehimen ng paghahalo ng pulbos. Ang mga pulbos na may pangunahing nilalaman ng sangkap na hindi bababa sa 99.0 — 99.8% ay ginagamit bilang mga panimulang materyales.

Ang singil (isang halo ng mga panimulang materyales) ay pangunahing binubuo ng zinc oxide kasama ang pagdaragdag ng iba't ibang mga metal oxide. Ang homogenization at paghahalo ng mga sisingilin na materyales sa distilled water ay isinasagawa sa dispersing mill at spherical drums.

Sa isang ibinigay na konsentrasyon ng slip, ang lagkit nito ay kinokontrol ng isang viscometer.Ang slurry drying at granulation ay isinasagawa sa isang spray dryer, sa pinakamainam na operating mode, kung saan ang mga butil ng press powder sa hanay na 50 - 150 microns ay nakuha. Sa yugtong ito, ang laki ng butil, moisture content at flowability ng powder ay kinokontrol. Ang mga varistor ay pinindot gamit ang isang hydraulic press.

Ang mga pagpindot ay dapat matugunan ang ilang mga kinakailangan para sa density, mga sukat at parallelism ng eroplano. Ang mga pinindot na piraso ay sumasailalim sa isang paunang pagpapaputok upang alisin ang panali at isang panghuling pagpapaputok kung saan ang mga potensyal na hadlang at isang intermediate na bahagi ay nabuo.

Ang pagpapaputok ay ginagawa sa mga hurno ng silid. Pagkatapos ng pangwakas na pagpapaputok, ang mga bahagi ay lupa, ang metallization ay inilalapat sa dulo na ibabaw, at isang espesyal na patong ay inilalapat sa gilid na ibabaw.