Varistor zink oksida untuk penahan lonjakan
Varistor zink oksida ialah produk semikonduktor dengan ciri-ciri voltan arus tak linear (CVC) simetri. Varistor sedemikian adalah yang paling banyak digunakan. dalam pelindung lonjakan (SPN), terutamanya untuk perlindungan peralatan elektrik daripada kilat dan lonjakan pensuisan. Mengenai parameter dan ciri peralatan ini — dalam artikel yang diterbitkan di bawah.
Varistor Zink Oksida (OZV) adalah elemen kerja utama reka bentuk penangkap lonjakan bukan linear (SPD), oleh itu, keperluan kestabilan yang meningkat dikenakan pada ciri elektrik varistor di bawah pelbagai faktor yang mempengaruhi.
Jadi varistor mesti tahan terhadap penuaan apabila terdedah kepada voltan operasi berterusan, dapat menghilangkan tenaga yang dilepaskan semasa laluan denyutan arus tertentu, dan mengehadkan voltan kepada nilai selamat sekiranya berlaku lebihan voltan.
Penyelidikan dan pembangunan dalam pembangunan varistor untuk pengehad berdasarkan zink oksida bermula seawal tahun 1980-an di Jabatan Peranti Perlindungan Institut Elektroteknikal Semua-Rusia.
parameter utama
Penghad lonjakan bukan linear — peranti elektrik yang direka untuk melindungi penebat peralatan elektrik daripada kilat dan lonjakan pensuisan.
Kelebihan peranti ini ialah tiada percikan di dalamnya. Peranti sedemikian boleh mengehadkan kedua-dua lonjakan kilat dan pensuisan dalam pemasangan elektrik mana-mana kelas voltan dan sangat boleh dipercayai.
Penangkap lonjakan ialah lajur varistor tunggal bersambung siri, dan parameter utamanya secara serentak adalah parameter varistor sangat tak linear.
Varistor zink oksida, yang merupakan elemen utama penangkap lonjakan, mempunyai keperluan yang tinggi untuk kestabilan ciri voltan semasa. Disebabkan fakta bahawa varistor sentiasa berada di bawah voltan, mereka juga mempunyai keperluan yang tinggi untuk kestabilan terma.
Salah satu parameter yang paling penting ialah tekanan sisa, yang ditakrifkan sebagai nilai voltan maksimum bagi pengehad (varistor) apabila denyutan arus bagi amplitud dan bentuk tertentu melaluinya.
Untuk kejelasan, adalah lazim untuk bekerja dengan nilai relatif, iaitu untuk mempertimbangkan voltan baki berbanding voltan baki pada nadi arus tertentu (contohnya, pada denyut semasa 500 A, 8/20 μs).
Satu lagi parameter penting yang mencirikan keupayaan penangkap untuk menyerap tenaga pensuisan lonjakan tanpa kerosakan ialah daya pengeluarankeupayaan varistor untuk berulang kali (biasanya 18-20 kali) menahan denyutan semasa amplitud dan tempoh tertentu (biasanya 2000 μs) tanpa memecahkan dan mengubah ciri-cirinya.
Throughput ialah nilai maksimum yang ditentukan pengeluar bagi nadi arus segi empat tepat dengan tempoh 2000 μs (arus throughput). Penangkap mesti menahan 18 pengaruh tersebut dengan urutan permohonan yang diterima tanpa kehilangan prestasi. Penangkap lonjakan dibahagikan kepada kelas mengikut kapasiti mereka. Tenaga nadi tertentu sepadan dengan setiap kelas.
Akhir sekali, ciri penting varistor zink oksida moden ialah kestabilan di bawah pendedahan berpanjangan kepada voltan berselang-seli.
Semasa ujian penuaan dipercepatkan, varistor sepatutnya mempunyai pergantungan yang berkurangan kehilangan kuasa dalam varistor (P) pada masa pendedahan (t) voltan ulang-alik pada suhu tinggi. Varistor "tidak penuaan" sedemikian membolehkan hayat perkhidmatan yang lebih lama di bawah keadaan yang sama berbanding dengan pengehad yang menggunakan varistor "penuaan".
Pembuatan varistor
Varistors mempunyai ciri voltan arus tak linear disebabkan oleh sifat semikonduktor bahan dari mana ia tersusun. Sifat-sifat ini ditentukan oleh ciri-ciri struktur mikro varistor dan komposisi kimia bahannya.
Malah perubahan kecil dalam nisbah unsur-unsur yang membentuk bahan varistor, atau penambahan sejumlah kecil kekotoran baru, boleh membawa kepada perubahan ketara dalam ciri voltan semasa dan parameter elektrik lain.
Struktur mikro dan ciri elektrik varistor juga dipengaruhi oleh perubahan dalam proses pembuatan varistor. Untuk mendapatkan varistor berkualiti tinggi, kestabilan semua penunjuk proses teknologi pengeluaran mereka adalah sangat penting.
Varistor zink oksida dihasilkan menggunakan teknologi seramik. Walau bagaimanapun, terdapat beberapa ciri disebabkan oleh fakta bahawa dalam seramik semikonduktor sifat elektrik tidak ditentukan oleh komponen utama struktur mikro (hablur), tetapi oleh sempadan antara kristal. Oleh itu, dalam pengeluaran semikonduktor bukan linear menggunakan teknologi seramik, dua tugas utama ditetapkan.
Pertama, adalah perlu untuk memastikan struktur padat bahan bakar dengan keliangan minimum. Kedua, adalah perlu untuk mencipta lapisan penghalang intergranular.
Lapisan penghalang ialah sentuhan antara dua kristal bersebelahan yang permukaannya mengandungi keadaan elektronik setempat yang dicipta oleh doping dan penjerapan. Oleh itu, teknologi varistor mesti memenuhi beberapa keperluan khusus untuk ketulenan, penyebaran bahan sumber dan rejim pencampuran serbuk. Serbuk dengan kandungan bahan asas sekurang-kurangnya 99.0 — 99.8% digunakan sebagai bahan permulaan.
Caj (campuran bahan permulaan) terdiri terutamanya daripada zink oksida dengan penambahan pelbagai oksida logam. Homogenisasi dan pencampuran bahan bercas dengan air suling dijalankan dalam kilang penyebaran dan dram sfera.
Pada kepekatan gelinciran tertentu, kelikatannya dikawal oleh viskometer.Pengeringan buburan dan granulasi dijalankan dalam pengering semburan, pada mod operasi optimum, dari mana butiran serbuk akhbar dalam julat 50 - 150 mikron diperolehi. Pada peringkat ini, saiz butiran, kandungan lembapan dan kebolehaliran serbuk dikawal. Varistor ditekan menggunakan penekan hidraulik.
Penekan mesti memenuhi keperluan tertentu untuk ketumpatan, dimensi dan keselarian satah. Potongan yang ditekan menjalani tembakan awal untuk mengeluarkan pengikat dan tembakan terakhir di mana halangan berpotensi dan fasa perantaraan terbentuk.
Penembakan dilakukan di dalam relau ruang. Selepas tembakan terakhir, bahagian-bahagiannya digiling, pelogalan digunakan pada permukaan akhir, dan salutan khas digunakan pada permukaan sisi.