压敏电阻过热保护技术和使用注意事项
压敏电阻过热保护技术主要有以下几种:
(1)热熔保险丝技术。该技术是将用蜡保护的低熔点金属通过一定的工艺装在压敏电阻上,在压敏电阻漏电流过大,温度升高到一定程度时,低熔点金 属熔断,从而将压敏电阻从电路中切除,可以有效地防止压敏电阻起火燃烧。但热熔保险丝存在可靠性问题,而且在加强热循环的环境里约只有5年可靠寿命。在热 循环的环境中,热熔保险丝需定期更换以维持正常运行。
(2)利用弹簧拉住低熔点焊锡技术。这种技术是目前绝大多数防雷器厂家的限压型SPD采用的技术,在压敏电阻的引脚处增加一个低熔点焊锡焊接 点,然后用一根弹簧将这个焊接点拉住,在压敏电阻漏电流过大,温度升高到一定程度时,焊接点的焊锡熔断,在弹簧的拉力作用下焊接点迅速分离,从而将压敏电 阻从电路中切除,同时联动告警触点,发出告警信号。因为低熔点金属在受力点会流动和产生裂缝,处于弹簧拉力中的低熔点焊锡接点的焊锡同样会流动和产生裂 缝,因此这种装置的最大问题是焊锡会老化,从而导致装置会无故断开。
(3)温度保险丝技术。该技术将压敏电阻和温度保险丝串联封装在一起,利用热传导将漏电流在压敏电阻上产生的热量传导温度保险丝上,在温度升高 至温度保险丝的设定温度时,温度保险丝熔断,将压敏电阻从电路中切除。温度保险丝除了有同样有寿命和可靠性的问题外,利用温度保险丝对压敏电阻进行过热保 护还存在以下问题:热传导路径长,响应速度过慢,热量是通过一定的热传导介质(填充材料)、温度保险丝壳体,温度保险丝的内部填充材料,然后才传到温度保 险的熔体上,因此决定了温度保险丝的响应速度教慢。
(4)隔离技术。该技术将压敏电阻装在一个密闭的盒体内,与其它电路相隔离,防止压敏电阻烟雾和火焰的蔓延。在各种后备保护都失灵的情况下,隔离技术也不失为一种简单而行之有效的方法,但需要占用教大的设备空间,同时也要防止烟雾和火焰从盒体引线开孔的地方冒出来。
(5)灌封技术。为防止压敏电阻在失效时会冒烟、起火和爆炸,一些厂商采用该技术将压敏电阻灌封起来,但由于压敏电阻在失效时内部会出现拉弧, 导致密封材料失效,并产生碳,碳的产生又会使电弧得以维持,这样往往会导致设备内部短路及熏黑,甚至导致整个设备机房严重熏黑。实验表明:压敏电阻套热缩 套管后,由于压敏电阻的散热受到影响,其最大耗散功率降低,从而影响了压敏电阻的工频电压耐受能力,从另一个角度来说,散热受到影响也会加速压敏电阻的老 化,影响压敏电阻的使用寿命。
压敏电阻器的主要参数
①漏电流:在规定温度和最大直流电压下,流过压敏电阻器的电流。由于它是电路处于等待状态时一直产生的电流,通常又称为等待电流。其值越小越好,以减少功率的无谓损耗。
②响应时间:加在压敏电阻器上的脉冲电压峰值与其引起的残压之间的间隔时间。
③残压:压敏电阻器通过某一脉冲电流时的端电压降峰值。
④浪涌寿命:在规定环境条件下,施加给压敏电阻器规定的连续等间隔脉冲波,它仍能保持证常工作时所能经受脉冲波的最大次数。
⑤最大稳压电流:在规定环境条件下,保证稳压压敏电阻器正常工作时所允许连续施加的最大电流。
⑥非线性系数:表示压敏电阻器特性的一个重要参数,其值等于伏安特性曲线上某点的静态电阻与动态电阻之比,通常用"表示,"值越大,其保护性能越好。
⑦电流温度系数:在恒定电压下,温度每改变lt时,压敏电阻器所通过电流的相对
变化量。
⑧电压温度系数:通过压敏电阻器的电流保持恒定和在规定的温度范围内,温度每改变lT时,压敏电阻器所产生的电压的相对变化量。
⑨能量容量:压敏电阻器正常工作时所能承受的最大脉冲能量。
压敏电阻器通流容量的选定
通常产品给出的通流容量是按产品标准规定的波形、冲击次数和间隔时间进行脉冲试验的情况下,压敏电阻器压敏电压变化率小于初值的±10%时所能承受的最大 电流值。压敏电阻器所能承受的冲击次数是波形、幅值和间隔时间的函数,当电流波形幅值降低50%时,冲击次数可增加1倍。所以在实际应用中,压敏电阻器所 吸收的浪涌电流应小于产品的最大通流容量,以使压敏电阻器有较长的工作寿命。
在选定通流容量时,主要考虑的因素是压敏电阻器用 于防雷还是防止电子仪器及设备内部的操作过电压。一般感应雷击电压峰值为工作电压的3·5倍左右。如果主要用于防雷,可选用防雷型压敏电阻器,它们的通流 容量有3kA、5kA、2OkA等不同品种。实际检测到的雷电流在200-3000A范围内,绝大部分小于1OkA。电子仪器及设备内部操作产生的浪涌电 流一般小于500A,可选用通用型压敏电阻器。
压敏电阻器在使用时应注意以下事项
①对压敏电阻器应采取保护措施,这样可免除外界不确定因素对压敏电阻器和装置造成的损害。
②压敏电阻器不应靠近发热或可燃元器件安装,最好要有大于3mm的间隙,以保证它工作在规定的工作温度范围内。
③压敏电阻器的工作电压(连续施加在压敏电阻器两端的电压)不应超过最大连续工作电压值。
④在浪涌电流重复产生的应用场合,通过压敏电阻器的浪涌电流峰值和浪涌能量不应超过脉冲寿命特性的规定。
⑤当浪涌脉冲以很短的间歇重复施加在压敏电阻器上时,应使此时的平均功率低于最大静态功率。
⑥若热敏电阻器被连接在设备的带电部分和金属外壳之间,必须采取必要的措施,以防造成人员的触电事故。
⑦压敏电阻器在使用时,应避免阳光的直接照射,不应在露天和户外工作。
⑧压敏电阻器应避免在风、雨、水蒸气等高温高湿的条件下工作,也应避免在沙尘、盐露及有害气体条件下工作。必要时应采用保护盒进行保护。
⑨使用中不要用丙酮等溶剂清洗压敏电阻器,以免破坏包封的环氧树脂。
⑩压敏电阻器应存放在温度在40℃以下,相对湿度不大于75%RH的库房内,库房内不应有腐蚀性气体。存放在库房内的压敏电阻器也不能被阳光直接照射。