压敏电阻常见的技术问题分析 点击：6954 | 回复：78
发表于：2007-11-04 09:14:00
楼主
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。
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。
发表于：2007-11-14 20:04:00
42楼
压敏电阻(Varistor)是一种用得最多的限压器件。现在大量使用的是氧化锌（ZnO）压敏电阻，外面包封环氧树脂(可添加颜料)。它相当于一个可变电阻，当元件二端的电压增大时，由于内部二极管达到击穿电压时的电阻值减小，从而过电压箝位在一定值。由于压敏电阻的突波承受能力取决于它的物理尺寸，因而有可能获得较高的浪涌电流值，但是它的可靠性较差，易老化。
通常来说，压敏电阻(Varistor)是一次性使用的，这也是其成分所决定的，因为受到过压（过流）冲击以后，其内部结构发生不可逆的变化，氧化锌分子的排列由无序变成有序（或部分有序），甚至会发生爆炸（保护套）。
通常以在压敏电阻上通过1mA直流电流时的电压来表示其是否导通的标志电压，这个电压就称为压敏电压UN。压敏电压也用符号U1mA表示。压敏电压的误差范围一般是±10%。
在试验和实际使用中，通常把压敏电压从正常值下降10%作为压敏电阻失效的判据。
压敏电阻(Varistor)直径的选取
1、客户直接要求耐量
2、询问客户整机执行标准——UL
3、按常规选取
1kA（对8/20μs的电流波）用在晶闸管保护上，3kA用在电器设备的浪涌吸收上；5kA用在雷击及电子设备的过压吸收上；10kA用在雷击保护上。
-----------------------------------------------------------
以上摘自君耀股份公司（行业内领先的防雷器件生产商）的网站介绍。
通常来说，压敏电阻(Varistor)是一次性使用的，这也是其成分所决定的，因为受到过压（过流）冲击以后，其内部结构发生不可逆的变化，氧化锌分子的排列由无序变成有序（或部分有序），甚至会发生爆炸（保护套）。
通常以在压敏电阻上通过1mA直流电流时的电压来表示其是否导通的标志电压，这个电压就称为压敏电压UN。压敏电压也用符号U1mA表示。压敏电压的误差范围一般是±10%。
在试验和实际使用中，通常把压敏电压从正常值下降10%作为压敏电阻失效的判据。
压敏电阻(Varistor)直径的选取
1、客户直接要求耐量
2、询问客户整机执行标准——UL
3、按常规选取
1kA（对8/20μs的电流波）用在晶闸管保护上，3kA用在电器设备的浪涌吸收上；5kA用在雷击及电子设备的过压吸收上；10kA用在雷击保护上。
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以上摘自君耀股份公司（行业内领先的防雷器件生产商）的网站介绍。
发表于：2007-11-28 16:08:00
47楼
高能压敏电阻过压保护器与传统过电压保护装置比较表
性能参数比较 高能压敏电阻 RC+硒堆 RC+普通压敏电阻
可靠性 高（五年零事故） 低 低
吸收容量 2～200KJ - -
残压比 1.30～1.45(U200A/U10mA) - -
限压能力 强 强 强
脉冲承受能力（三角波）500Ms 7500ms 2ms
非线性系数 20～30 3～7 20～25
泄漏电流 ＜150Ua ≤0.5A ≤0.5A
自身功耗 ＜0.3W 0.2～1.1kw 较大
体积 较小 较大 一般
响应速度 快(ns级) 较慢 一般
散热性能 快 较慢 慢
性能参数比较 高能压敏电阻 RC+硒堆 RC+普通压敏电阻
可靠性 高（五年零事故） 低 低
吸收容量 2～200KJ - -
残压比 1.30～1.45(U200A/U10mA) - -
限压能力 强 强 强
脉冲承受能力（三角波）500Ms 7500ms 2ms
非线性系数 20～30 3～7 20～25
泄漏电流 ＜150Ua ≤0.5A ≤0.5A
自身功耗 ＜0.3W 0.2～1.1kw 较大
体积 较小 较大 一般
响应速度 快(ns级) 较慢 一般
散热性能 快 较慢 慢
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