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压敏电阻常见的技术问题分析

发布时间:2011/3/28    访问人数:3115次

  一、压敏电阻的安全性问题:

  在以往的应用中,跨接在电源线上的压敏电阻器出现过起火燃烧,危机临近其它元器件的事故。对此,制造者和使用者共同进行了大量研究和分析工作,采取了相应的对策,极大地降低了这类事故的概率,但尚未杜绝,因此,压敏电阻的使用安全性仍是个值得重视、需要继续研究解决的课题。

  压敏电阻起火燃烧的表观现象,大体上可分为老化失效和暂态过电压破坏两种类型。

  ①老化失效,这是指电阻体的低阻线性化逐步加剧,漏电流恶性增加且集中流入薄弱点,薄弱点材料融化,形成1kΩ左右的短路孔后,电源继续推动一个较大的电流灌入短路点,形成高热而起火。这种事故通常可以通过一个与压敏电阻串联的热熔接点来避免。热熔接点应与电阻体有良好的热耦合,当最大冲击电流流过时不会断开,但当温度超过电阻体上限工作温度时即断开。研究结果表明, 若压敏电阻存在着制造缺陷,易发生早期失效, 强度不大的电冲击的多次作用,也会加速老化过程,使老化失效提早出现。

  ②暂态过电压破坏,这是指较强的暂态过电压使电阻体穿孔,导致更大的电流而高热起火。整个过程在较短时间内发生,以至电阻体上设置的热熔接点来不及熔断。在三相电源保护中,N-PE线之间的压敏电阻器烧坏起火的事故概率较高,多数是属于这一种情况。相应的对策集中在压敏电阻损坏后不起火。一些压敏电阻的应用技术资料中,推荐与压敏电阻串联电流熔丝(保险丝)进行保护。

  二、压敏电阻的连接线问题

  将压敏电阻接入电路的连接线要足够粗,推荐的连接线的尺寸注:接地线为5.5 mm2以上连接线要尽可能短,且走直线,因为冲击电流会在连接线电感上产生附加电压,使被保护设备两端的限制电压升高。

  压敏电阻通流量 ≤600A (600~2500)A ( 2500~4000)A (4000~20K)A

  导线截面积 ≥ 0.3 mm2 ≥ 0.5 mm2 ≥ 0.8 mm2 ≥ 2 mm2

  例如:若压敏电阻MY两端各有3 cm长的接线,它的电感量L大体为18 nH,若有10 KA的8/20冲击电流流入压敏电阻,把电流的升速看作10KA / 8Μs,则引线电感上的附加电压UL1、UL2大体为UL1= UL2=L(di/dt)=18×10-9( 10×103 / 8×10-6 )=22.5 V这就使限制电压增高了45V。

  三、压敏电阻的串联和配对

  压敏电阻可以很简单地串联使用。将两只电阻体直径相同(通流量相同)的压敏电阻串联后,漆压敏电压、持续工作电压和限制电压相加,而通流量指标不变。例如在高压电力避雷器中,要求持续工作电压高达数千伏,数万伏,就是将多个ZnO压敏电阻阀片迭和起来(串联)而得到的。

  压敏电阻可以并联,目的是获得更大的通流量,或者在冲击电流峰值一定的条件下减小电阻体中的电流密度,以降低限制电压。

  当要求获得极大的通流量[ 例如8/20,(50~200)KA ],且压敏电压又比较低(例如低于200V)时,电阻体的直径 / 厚度比太大,在制造技术上有困难,且随着电阻体直径的加大,电阻体的微观均匀性变差,因此通流量不可能随电阻体面积成比例地增大。这是用较小直径的电阻片并联可能是个更合理的方法。

  由于高非线性,压敏电阻片的并联需要特别小心谨慎,只有经过仔细配对,参数相同的电阻片相并联,才能保证电流在各电阻片之间均匀分配。针对这种需求,本公司专门为用户提供配对的电阻片。

  此外,纵向连结的几个压敏电阻器,使用经过配对的参数一致的压敏电阻器后,当冲击侵入时,出现在横向的电压差可以很小。在这种情况下,配对也是有意义的。

  四、压敏电阻与气体放电器件的串联和并联

  压敏电阻可以与气体放电管、空气隙、微放电间隙等气体放电器件相串联(图10.5a),这个串联组合的正常工作要满足两个基本条件:①、系统电压上限值应低于气体放电器件G的直流击穿电压;②、G点火后在系统电压上限值下,压敏电阻MY中的电流应小于G的电弧维持电流,以保证G的熄弧。

  这种串联组合具有电容量小,工作频率高;漏电流极小安全性好;以及不存在压敏电阻MY在系统电压下老化的问题,因而可靠性高等优点,但同时也有气体放电器件相应慢所引起的"让通电压"问题。

  压敏电阻也可与气体放电管并联,以降低气体放电管的冲击点火电压。

 

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