压敏电阻劣化与热保护型压敏电阻优越性分析2014 11 8

1、压敏电阻劣化分析与热保护型压敏电阻优越性说明张廷凤 139* Mail: tf.zhang一、 背景说明氧化锌压敏电阻器简称“MOV ”,在一定电流电压范围内电阻值随电压变化呈非线性变化的元器件。所谓压敏电压,即击穿电压或阀值电压.指在规定电流下的电压值,大多数情况下用1mA 直流电流通入压敏电阻器时测得的电压值,压敏电阻主要应用于瞬态过电压保护,压敏电阻虽然能吸收很大的浪涌电能量,但不能承受毫安级以上的持续电流,在用作过压保护时必须考虑到这一点。 二、雷击下的劣化状况当压敏电阻在带电负载的情况下,压敏电阻经过多次反复的浪涌电压冲击时压敏电阻的压敏电压可能会出现劣化现象,也就是阀值电压降低,这

2、是压敏电阻可能就会产生持续的漏电流;随着漏电流的增加压敏电阻产生的热积累将会导致压敏电阻的热崩溃击穿,压敏电阻劣化失效后变成永久导通状态,就无法切断回路电流,此时压敏电阻本体温度将持续升高,甚至产生火灾危险。热保护型压敏电阻产品就是带有合金型温度保险丝的压敏电阻,其原理就是在压敏电阻上串接一动作温度较为精确地温度保险丝,二者通过电极片紧密连接在一起,具有较快的传热效果,当压敏电阻失效时发热传递给温度保险丝使温度保险丝动作切断电路。 现将压敏电阻20D471与热保护型压敏电阻15S471(15S 系列的热保护型压敏电阻产品与20D 压敏电阻产品具有同等通流容量按IEC62643的标准要求施加8/

3、20s 冲击电流为标称5kA 及加严测试8kA 试验的对比数据如下: 热保护型压敏电阻 15S471515次4.2%没有问题OK 压敏电阻20D471811次压敏电阻被击穿碳化烧焦参考从以上实验结果可见,冲击电流次数增加,峰值电流变大,会导致压敏电阻劣化。而温度保险丝内藏型压敏电阻,在压敏电阻劣化时,温度保险丝熔断而切断电力,可有效的防止因压敏电阻劣化而发生的异常发热导致的着火问题。三、 轻微过电压情况下的劣化情况当回路电压超过压敏电阻最大连续使用电压时,压敏电阻会产生漏电流而逐渐劣化破坏。电压越高,漏电流越大。给2只相同型号的热保护型压敏电阻20S511分别施加0.83Un 和0.84Un

4、的交流电压,如下所示,漏电流有很明显的不同(0.84Un 时的漏电流明显比0.83Un 情况下的漏电流大。x-Ray0.83Un 交流电压时的漏电流波形0.84Un 交流电压时的漏电流波形 压敏电阻的劣化和破坏是随着漏电流的增大而加速。而温度保险丝内藏型的压敏电阻,因是内藏的温度保险丝热传导的结构,在压敏电阻被破坏之前,温度保险丝就会切断电路,过电压引起的劣化时,可起到保护作用。将压敏电阻20D471与热保护型压敏电阻15S471(15S 系列的热保护型压敏电阻产品具有20D 压敏电阻相同的通流容量分别放入85度的烤箱里,并且施加1倍的最大连续使用电压Uc (300Vac ,测试1000H 。

5、实验结果如下所示: 压敏电阻20D471 A1 300Vac1.5% OK OKA22.1% OKOK A3 1.6% OK OK A4 1.8%OK OK A5 2.2% OK OK 热保护型压敏电阻15S471B1 1.2% OK OK B21.9% OK OK B3 1.5% OK OK B4 1.7% OK OK B52.1%OKOK如上实验结果可见,回路电压在Uc 范围内,压敏电阻与热保护型压敏电阻二者均可正常工作。因此各取1只压敏电阻20D471与热保护型压敏电阻15S471置于85烘箱内并施加1.3Uc:390Vac 进行加严测试,测试结果如下:试品 型号实验 电压实验时间压敏电

6、阻状态试验后 试品外观试验后 试品外观照片 压敏电阻20D471390Vac21分钟破坏碳化烧焦 热保护型压敏电阻15S471390Vac73秒完好温度保险丝断开外观完好以上实验结果可见,流过压敏电阻电压超过最大连续使用电压时,压敏电阻发生劣化,但没有切断电路,进而异常发热,甚至有导致火灾的危害可能性。而温度保险丝内藏型压敏电阻,是温度保险丝和压敏电阻用电极紧密的连接在一起,因为热传导性能好,过电压情况下在压敏电阻被破坏之前,温度保险丝可迅速切断电路,起到保护作用。四、 异常过电压下的劣化情况压敏电阻的优点是在瞬间过电压时可产生非常大的通流容量,但当回路电压超过压敏电阻的最大连续使用电压时,随

7、着回路电压的增大,压敏电阻劣化的速度加快,没有被保护的压敏电阻,不断的升温,有发生火灾的危险。以下是异常电压的环境下,实验电流与压敏电阻破坏时间的关系曲线。 型号热保护型压敏电阻25S621是弊司温度保险丝内藏型压敏电压(具有压敏电压单品和相同压敏电压的特性,对于产品的最大连续使用电压385VAC ,在回路中施加2倍的最大连续使用电压以上的回路电压800VAC ,不同实验电流下,所得出的压敏电阻劣化时间与实验电路的关系曲线。以上图表可见,压敏电阻的回路电压异常高的情况下,回路电流越大,压敏电阻劣化的速度越快。此时,毫无任何保护的压敏电阻,由于不断劣化,产品异常持续发热升温,甚至有引发火灾的危险

8、。而使用带有热保护型压敏电阻(例如,弊司的温度保险丝内藏型压敏电阻情况下,在压敏电阻发生火灾之前,内藏的温度保险丝感温,熔断,把压敏电阻从回路中脱离,有效的防止了着火问题。以下是相同型号热保护型压敏电阻25S621的异常过电压800VAC 时,用1A,5A,10A,15A,20A 的回路电流实验后的产品照片和X-RAY 分析照片。这个照片可以说明即便是压敏电阻劣化,温度保险丝也能安全切断电路,并且外观没有问题。热保护型压敏电阻25S621产品在异常电压800VAC (正常最大连续使用电压是385V 情况下,用以下实验电流测试后的产品状态和X-RAY 检查状态实验 电流 实验后 产品外观照片试验

9、后压敏电阻状况(X-RAY 试验后内部温度保险丝状况(X-RAY情况 说明1A 1.製品大破損見2.劣化、X-RAY 、 破損見;3.温度安全切5A 1.製品大破損見;2.劣化、X-RAY 、 見;3.温度安全切压敏电阻劣化时间与实验电流的关系曲线10A 1.外观没有明显的损伤;2.压敏电阻劣化,透过(X-RAY可见击穿小孔;3.温度保险丝安全断开。15A 1.外观没有明显的损伤;2.压敏电阻劣化,透过(X-RAY可见击穿小孔;3.温度保险丝安全断开。20A 1.外观没有明显的损伤;2.压敏电阻劣化,透过(X-RAY可见击穿小孔;3.温度保险丝安全断开。弊司的温度保险丝内藏型压敏电阻,全部型号,在异常过电压(2倍的最大连续使用电压时,对于20A以内的短路电流,可以安全的切断电路。并且,亦可定制耐20A以上的短路电流产品。五、结论压敏电阻具有根据电压变化电阻值呈非线性变化的性质,所以经常作为浪涌保护元器件使用。但是当漏电流发生时,会因各种使用环境的原