Varistor seng oksida untuk arester surja

Varistor oksida seng adalah produk semikonduktor dengan karakteristik tegangan arus nonlinier (CVC) simetris. Varistor semacam itu adalah yang paling banyak digunakan. dalam pelindung lonjakan arus (SPN), terutama untuk perlindungan peralatan listrik dari petir dan lonjakan arus. Tentang parameter dan karakteristik peralatan ini — dalam artikel yang diterbitkan di bawah ini.

Varistor Seng Oksida (OZV) adalah elemen kerja utama dari desain arester surja non-linear (SPD), oleh karena itu, persyaratan stabilitas yang meningkat dikenakan pada karakteristik kelistrikan varistor di bawah berbagai faktor yang mempengaruhi.

Jadi varistor harus tahan terhadap penuaan saat terkena tegangan operasi terus menerus, mampu menghilangkan energi yang dilepaskan selama lewatnya pulsa arus tertentu, dan membatasi tegangan ke nilai yang aman jika terjadi tegangan berlebih.

Penelitian dan pengembangan dalam pengembangan varistor untuk pembatas berdasarkan seng oksida dimulai sejak tahun 1980-an di Departemen Perangkat Perlindungan Institut Elektroteknik Seluruh Rusia.

parameter utama

Pembatas lonjakan non-linier — perangkat listrik yang dirancang untuk melindungi isolasi peralatan listrik dari petir dan lonjakan arus.

Keuntungan dari perangkat ini adalah tidak ada percikan api di dalamnya. Perangkat semacam itu dapat membatasi lonjakan petir dan switching dalam instalasi listrik dari kelas voltase apa pun dan sangat andal.

Arester surja adalah kolom varistor tunggal yang terhubung seri, dan parameter utamanya secara bersamaan adalah parameter varistor yang sangat nonlinier.

Varistor oksida seng, yang merupakan elemen utama arester surja, memiliki persyaratan tinggi untuk stabilitas karakteristik tegangan arus. Karena fakta bahwa varistor selalu berada di bawah tegangan, mereka juga memiliki persyaratan stabilitas termal yang tinggi.

Salah satu parameter terpenting adalah tegangan sisa, yang didefinisikan sebagai nilai tegangan maksimum dari pembatas (varistor) ketika pulsa arus dari amplitudo dan bentuk tertentu melewatinya.

Untuk kejelasan, biasanya bekerja dengan nilai relatif, mis. untuk mempertimbangkan tegangan sisa relatif terhadap tegangan sisa pada pulsa arus tertentu (misalnya, pada pulsa arus 500 A, 8/20 μs).

Parameter penting lainnya yang mencirikan kemampuan arester untuk menyerap energi switching surja tanpa kerusakan adalah throughputkemampuan varistor untuk berulang kali (biasanya 18-20 kali) menahan pulsa arus dengan amplitudo dan durasi tertentu (biasanya 2000 μs) tanpa merusak dan mengubah karakteristiknya.

Throughput adalah nilai maksimum yang ditentukan pabrikan dari pulsa arus persegi panjang dengan durasi 2000 μs (arus throughput). Arester harus menahan 18 pengaruh tersebut dengan urutan yang diterima dari penerapannya tanpa kehilangan kinerjanya. Arester surja dibagi menjadi beberapa kelas sesuai dengan kapasitasnya. Energi pulsa spesifik sesuai dengan masing-masing kelas.

Terakhir, fitur penting dari varistor seng oksida modern adalah stabilitas di bawah kontak yang terlalu lama dengan tegangan bolak-balik.

Selama tes penuaan yang dipercepat, varistor harus memiliki ketergantungan penurunan daya yang hilang pada varistor (P) pada waktu pemaparan (t) dari tegangan bolak-balik pada suhu tinggi. Varistor "non-penuaan" semacam itu memungkinkan masa pakai lebih lama dalam kondisi yang sama dibandingkan dengan pembatas yang menggunakan varistor "penuaan".

Pembuatan varistor

Varistor memiliki karakteristik arus-tegangan non-linear karena sifat semikonduktor dari bahan penyusunnya. Sifat-sifat ini ditentukan oleh kekhasan struktur mikro varistor dan komposisi kimia materialnya.

Bahkan perubahan kecil dalam rasio elemen yang membentuk bahan varistor, atau penambahan sejumlah kecil pengotor baru, dapat menyebabkan perubahan signifikan dalam karakteristik tegangan arus dan parameter kelistrikan lainnya.

Struktur mikro dan karakteristik kelistrikan varistor juga dipengaruhi oleh perubahan dalam proses pembuatan varistor. Untuk mendapatkan varistor berkualitas tinggi, stabilitas semua indikator proses teknologi produksinya sangatlah penting.

Varistor seng oksida diproduksi menggunakan teknologi keramik. Namun, ada sejumlah karakteristik karena pada keramik semikonduktor sifat kelistrikan ditentukan bukan oleh komponen utama struktur mikro (kristalit), tetapi oleh batas antar kristal. Oleh karena itu, dalam produksi semikonduktor nonlinier menggunakan teknologi keramik, ditetapkan dua tugas utama.

Pertama, perlu untuk memastikan struktur bahan yang dipanggang padat dengan porositas minimal. Kedua, perlu untuk membuat lapisan penghalang intergranular.

Lapisan penghalang adalah kontak antara dua kristalit yang berdekatan yang permukaannya mengandung keadaan elektronik lokal yang dibuat oleh doping dan adsorpsi. Oleh karena itu, teknologi varistor harus memenuhi sejumlah persyaratan khusus untuk kemurnian, dispersi bahan sumber, dan rezim pencampuran bubuk. Serbuk dengan kandungan bahan dasar minimal 99,0 — 99,8% digunakan sebagai bahan awal.

Muatan (campuran bahan awal) terutama terdiri dari seng oksida dengan penambahan berbagai oksida logam. Homogenisasi dan pencampuran bahan bermuatan dengan air suling dilakukan di pabrik pendispersi dan drum berbentuk bola.

Pada konsentrasi slip tertentu, viskositasnya dikontrol oleh viskometer.Pengeringan bubur dan granulasi dilakukan dalam pengering semprot, pada mode operasi optimal, dari mana butiran bubuk tekan dalam kisaran 50 - 150 mikron diperoleh. Pada tahap ini, ukuran granula, kadar air, dan daya alir serbuk dikontrol. Varistor ditekan menggunakan mesin press hidrolik.

Penekan harus memenuhi persyaratan tertentu untuk kerapatan, dimensi, dan paralelisme bidang. Potongan-potongan yang ditekan menjalani penembakan awal untuk menghilangkan pengikat dan penembakan akhir di mana penghalang potensial dan fase perantara terbentuk.

Penembakan dilakukan di ruang tungku. Setelah penembakan terakhir, bagian-bagian tersebut digiling, metalisasi diterapkan ke permukaan ujung, dan lapisan khusus diterapkan ke permukaan samping.