一种解决MOV燃烧问题的方法探讨

1一種解決 MOV 燃燒問題的方法探討關鍵詞：MOV TMOV 電流保險絲 溫度保險絲 燃燒摘要：本文主要想提供一種解決 MOV 燃燒問題的方法.前言MOV 是一種以氧化鋅為主要成份的金屬氧化物半導體非線性電阻元件,是一種限壓型保護器件,對電壓較敏感,當電壓達到一定數值時,迅速導通,將電壓鉗位到一個相對固定的電壓值,從而實現對後級電路的保護,因此目前被廣泛應用於電路中的過壓保護和浪湧吸收.然而由於 MOV 本身的老化或承受瞬態過電壓的多次衝擊,其漏電流會增大.當持續的漏電流增大到一定程度時就會使 MOV 發熱擊穿導致短路失效,致使整個供電線路短路故障,並可能會引起著火,爆炸等威脅到人身和財產安全的嚴重事故.因此,在應用 MOV 時,即要做到能防相應等級的浪湧,又要考慮如何預防漏電流引起的燃燒.預防 MOV 燃燒方法探討一. 採用電流保險絲在應用 MOV 時,目前為阻止 MOV 因漏電流導致火災,最常見的做法是在輸入級加電流保險絲作為短路保護器件.圖 1 是一整流模塊的交流輸入防雷電路.圖 1 交流輸入防雷電路其中:FA4 是輸入級電流保險絲;VAA1,VAA5 與 GSA1 組成共模避雷電路;VAA2 為差模避雷電路.這種電流保險絲的選型比較困難.電流保險絲如果規格選擇偏小,會影響 MOV 的防雷等級;選擇偏大,大的 MOV 漏電流不足以讓電流保險絲動作,但可能會導致 MOV 過熱2甚至出現著火.因此,個人認為,採用電流保險絲的設計只能做到儘量減少 MOV 燃燒的可能,不能完全做到杜絕 MOV 燃燒.二. 採用溫度保險絲既然 MOV 的燃燒與其自身的熱量有關,能不能選擇一種對溫度特別敏感且能耐一定等級的雷擊衝擊的保護器件?經過尋找,我們發現廈門一家生產商有專門針對預防MOV 燃燒生產的這種保護器件-溫度保險絲.如圖 2 所示.圖 2 溫度保險絲此種溫度保險絲對溫度特別敏感,當溫度達到其額定值時,能迅速熔斷達到保護的作用.可根據需求選擇耐不同雷擊等級及保護溫度值.溫度保險絲應用原理如圖 3 所示12待测品 2 - - - T M O Vt 圖 3 溫度保險絲應用原理這種溫度保險絲在應用時,要求必須緊貼發熱體且不當的焊接溫度對其性能有影響,因此對制程要求較高.另外,MOV 的封裝材料的導熱問題,使得 MOV 晶片溫度的變化不能迅速傳遞給溫度保險絲,使得阻燃保護不徹底.三. MOV 替換為 TMOV目前,為很好的解決 MOV 燃燒問題,已有廠家研發出一種新型的壓敏電阻- TMOV:熱保護型壓敏電阻.其原理就是 MOV 串接溫度保險絲 ;其結構就是在 MOV 晶片上緊貼一個溫度保險絲再用封裝材料封裝.TMOV 確保了 MOV 與溫度保險絲間的良好的熱耦合性能.問題據說 TMOV 是專門針對解決 MOV 過熱燃燒問題的設計 .目前,我們找到兩家供應商:興勤(Thinking), 賽 爾特(SET). 其外形如圖 4 所示.溫度保險絲MOV3A: Thinking TMOV B:SET TMOV圖 4 TMOV 形狀TMOV 是否能徹底解決 MOV 的燃燒問題以及是否能達到防雷的要求 ,下面我們將通過不同實驗來加以驗證.TMOV 耐壓及模擬雷擊試驗實驗一 MOV 和 TMOV 在過電壓情況下的測試一. 試驗方案1. 接線圖如圖 5 所示:Q F 1三相调压器ABCabcABC接交流电Q F 2 R待測器件12待测品 1 - - - M O V1212待测品 2 - - - T M O Vt 圖5 接線示意圖2. 調壓器輸出只接 a,b 兩火線.3. 萬用表交流檔測量 1,2 兩點電壓.4. 溫度測試儀測量待測器件本體溫度.二. 測試步驟1. 電壓逐漸上升測試1.1. 將待測器件分別接入待測品 1,待測品 2 作對比測試.41.2. 為保證測試的安全,設定限流電阻 R 約為 40.1.3. 斷開 QF2,閉合 QF1,調節調壓器輸出為 Uab=220Vac.1.4. 記錄電壓值及待測器件本體溫度值.1.5. 閉合 QF2:1.5.1. 在達到待測器件工作電壓前,以 50V 步長調節調壓器輸出.每調一次,觀查並記錄待測器件本體溫度值.當待測器件本體溫度值不再上升時,在進行下一步測試.1.5.2. 達到待測器件工作電壓後,以小於等於 10V 步長調節調壓器輸出.每調一次,觀查並記錄待測器件本體溫度值.當待測器件本體溫度值不再上升時,再進行下一步測試.1.5.3. 當待測器件本體溫度達到約 100時,即可取消待測器件本體溫度的測試內容.此時調節電壓時須緩慢並時刻關注待測器件,需注意待測器件是否出現冒煙,燃燒或炸裂現象,2. 瞬間加電壓測試2.1. 將待測器件分別接入待測品 1,待測品 2 作對比測試.2.2. 為保證測試的安全,設定限流電阻 R 約為 40.2.3. 閉合 QF1,調節調壓器 Uab 輸出為不同值後再分別閉合 QF2.2.3.1. 每次閉合 QF2 後,需注意觀察待測器件是否出現異常現象並記錄電壓值及待測器件本體溫度穩定值.2.3.2. 待待測器件本體溫度穩定後,即可斷開 QF2,間隔約 1 分鐘後方可進行下一個電壓等級的測試.三. 測試結果1. 電壓逐漸上升測試1.1. TMOV 的測試1.1.1. Thinking 樣品:TVT14471,最大連續工作電壓:300VAC.測試結果參見表 1,測試圖片參見圖 6.U12（V） 溫度( ) 現象250V 19.8 無異常300V 19.8 無異常350V 19.8 無異常400V 19.8 無異常430V 47 無異常440V 85 無異常445V 170 溫度保險絲斷開,無冒煙打火花現象表 1 Thinking TMOV TVT14471 電壓逐漸上升測試5圖五：Thinking TMOV TVT14471 電壓逐漸上升測試1.1.2. SET 樣品 2: M15S471T136,最大連續工作電壓:300VAC.測試結果參見表 2,測試圖片參見圖 7.U12（V） 溫度( ) 現象300V 18.3 無異常350V 18.3 無異常400V 18.3 無異常415V 20.6 無異常420V 77.5 無異常425V 106 無異常430V 142 溫度保險絲斷開，無冒煙打火花現象表 2 SET TMOV M15S471T136 電壓逐漸上升測試圖 7：SET TMOV M15S471T136 電壓逐漸上升測試1.2. MOV 的測試Thinking 樣品: TVR14471,最大持續工作電壓 300VAC.測試結果參見表 3,測試圖片參見圖 7.Thinking TMOVSET TMOV6U12（V） 溫度() 現象250V 18.3 無異常300V 18.3 無異常350V 18.3 無異常360V 33.4 無異常370V 持續冒白煙。表 3 Thinking TVR14471 電壓逐漸上升測試圖7 Thinking TVR14471電壓逐漸上升測試2. 瞬間加電壓測試2.1. TMOV 的測試2.1.1. Thinking 樣品:TVT14471,最大連續工作電壓:300VAC.測試結果參見表 4.U12（V） 溫度() 現象250V 18.3 無異常300V 18.3 無異常350V 18.3 無異常380V 92 無異常400V 150 Fuse 跳開，無冒煙打火花現象表 4 Thinking TVR14471 瞬間加電壓測試2.1.2. SET 樣品 A:M15S431T136,最大連續工作電壓:275V.測試結果參見表 5.U12（V） 溫度() 現象250V 19.1 無異常300V 19.1 無異常350V 19.1 無異常380V 170 冒煙半秒，瞬間打了一下火花，然後保險絲跳開。7表 5 SET M15S431T136 樣品 A 瞬間加電壓測試2.1.3. SET 樣品 B:M15S431T136,最大續工作電壓： 275V.測試結果參見表 6.U12（V） 溫度() 現象250V 19.1 無異常300V 19.1 無異常350V 19.1 無異常375V 170 冒煙現象，打了一下火花，然後保險絲跳開。表 6 SET M15S431T136 樣品 B 瞬間加電壓測試2.2. MOV 的測試2.2.1. 舜全樣品:CNR14471,最大連續工作電壓:300VAC.測試結果參見表 7, 測試圖片參見圖 8.U12（V） 溫度() 現象250V 18.3 無異常300V 18.3 無異常350V 18.3 無異常380V 40 無異常400V 180 持續冒白煙。表 7 舜全 CNR14471 瞬間加電壓測試圖 8 舜全 CNR14471 瞬間加電壓測試2.2.2. Thinking 樣品:TVR14561,最大連續工作電壓 :350VAC.測試結果參見表 8.U12（V） 溫度() 現象350V 17.6 無異常400V 17.6 無異常450V 17.6 無異常470V 36 無異常480V 60 無異常8490V 持續冒白煙表 8 Thinking TVR14561 瞬間加電壓測試四. 總結:對於 MOV,不管是持續加高電壓還是瞬間加高電壓測試,都會有冒煙的現象（出於安全考慮,我們採取了限流的措施.實際現場,熱擊穿電流將會繼續增加,結果就有可能是著火,炸裂等危害事故發生）.對於 TMOV,興勤的 TMOV 不管是持續加高電壓還是瞬間加上高電壓,都已經沒有冒白煙和炸裂的現象,最後的損壞都是外觀無損,內部的溫度保險絲熔斷;賽爾特的TMOV,如果持續加高電壓也沒有冒煙燃燒的情況,但是瞬間加高電壓,還會有瞬間少許冒煙的現象,約持續半秒左右,其最後的損壞也都是外觀無損,內部的溫度保險絲熔斷.實驗二:模擬雷擊測試一. 測試說明:YD1235.2-2002通信局（站）低壓配電系統用電湧保護器測試方法中要求以最大衝擊電流（8/20uS 波形）衝擊MOV一次或兩次,壓敏電壓變化仍然在10%以內為符合要求.本測試中我們加嚴了測試,要求防雷試驗室測試MOV和TMOV正負各5次或被測試品損壞即止.二. 測試結果1. TMOV的測試1.1. Thinking TMOV樣品1: TVT14561-1測試要求:在 1#TMOV 試品兩極間衝擊電流 IN=8KA,正負極性各 5 次或被測試品損壞後,且每次衝擊時間間隔 1min,記錄相關測試數據於下表.試品型號 波頭時間(s) 波尾時間(s) 電流峰值(KA) 測試結果 波形標號 備註7.10 21.40 7.10 PASS G029936.75 21.44 7.21 PASS G029947.35 21.08 8.98 PASS G029957.35 20.92 8.21 PASS G029967.30 20.92 7.97 PASS G029977.20 21.04 -8.24 PASS G029987.40 21.12 -8.25 PASS G02999TVT14561-17.45 21.48 -8.01 損壞 G03000波形參照附錄91.2. Thinking TMOV樣品2: TVT14561-2測試要求:在 2# TMOV 試品兩極間衝擊電流 IN=8KA,正負極性各 5 次或被測試品損壞後,且每次衝擊時間間隔 1min,記錄相關測試數據於下表.試品型號 波頭時間(s) 波尾時間(s) 電流峰值(KA) 測試結果 波形標號 備註7.50 20.92 7.91 PASS G030067.35 20.88 7.95 PASS G030077.40 21.08 8.00 PASS G030087.45 21.00 8.00 PASS G030097.60 20.84 8.05 PASS G030107.35 20.96 -8.02 PASS G030017.45 20.92 -7.96 PASS G030027.35 20.88 -7.88 PASS G030037.35 20.92 -7.96 PASS G03004TVT14561-27.45 20.96 -7.98 PASS G03005波形參照附錄1.3. Thinking TMOV樣品3: TVT14471測試要求:在 3# TMOV 試品兩極間衝擊電流 IN=8KA,正負極性各 5 次或被測試品損壞後,且每次衝擊時間間隔 1min,記錄相關測試數據於下表.試品型號 波頭時間(s) 波尾時間(s) 電流峰值(KA) 測試結果 波形標號 備註7.35 20.76 8.42 PASS G030117.45 20.92 8.11 PASS G030127.30 20.84 8.02 PASS G030137.35 20.96 7.93 PASS G03014TVT144717.40 21.88 7.94 損壞 G03015波形參照附錄1.4. SET TMOV樣品7: M15S471T136測試要求:在 7#TMOV 試品兩極間衝擊電流 IN=10KA,正負極性各 5 次或被測試品損壞後,且每次衝擊時間間隔 1min,記錄相關測試數據於下表.試品型號 波頭時間(s) 波尾時間(s) 電流峰值 (KA) 測試結果 波形標號 備註7.30 20.88 10.00 PASS G03026M15S471T136 7.15 20.88 9.85 開路 G03027波形參照附錄101.5. SET TMOV樣品8: M15S511T136測試要求:在 8#TMOV 試品兩極間衝擊電流 IN=10KA,正負極性各 5 次或被測試品損壞後,且每次衝擊時間間隔 1min,記錄相關測試數據於下表.試品型號 波頭時間(s) 波尾時間(s) 電流峰值 (KA) 測試結果 波形標號 備註7.30 20.88 9.90 PASS G030287.55 21.04 9.89 PASS G030297.30 20.96 10.01 PASS