氧化锌陶瓷线性电阻--复合陶瓷电阻
性能:
氧化锌陶瓷线性电阻称为复合陶瓷电阻全无机材料制成，采用先进的新型陶瓷工艺，有着传统电阻无法比拟的特性，在中、高频电路，大电流脉冲电路，高电能吸收电路，间歇供电电路中应用有着独特的优越性，特别在冲击能量，峰功率，高压，或低感等多种工况同时存在时，复合陶瓷电阻能为你提供简单经济的解决方案。该产品是采用氧化锌等无机材料制成的陶瓷体导电线性电阻体。这种电阻产品具有瞬间吸收极大功率，无感，耐高压，体积小，性能稳定等优点。用其作中性点接地电阻，阻容吸收器，中、高频电阻，大功率无感电阻等，具有不可替代的优越性。
1.能量耐受能力大：每立方厘米能在很短的时间内吸收能量约为粘土碳黑陶瓷电阻的四倍。
2.无电感：电阻体导电，电感量接近于零。
3.耐高压：可在超高压，特高压输电系统中应用。
4.体积小：它的体积是金属电阻和粘土碳黑陶瓷电阻的1/4～1/10
5.性能稳定：在长期使用中，粘土碳黑陶瓷电阻阻值变化率竟达1000倍以上，而本产品变化率在设计范围以内，变化很小。
产品的优点是：能量耐受能力大，无电感，耐高压，体积小，性能稳定，耐腐蚀，耐潮湿，抗振动。
无电感，电阻体导电，通流断面大，距离短，小于引线电感很小.
耐高压，可在超高压，特高压输电系统中应用，可在空气、油、水、SF6中工作.
大功率，热容大，能承受短时间的过载和高峰值的电流，用很小的体积消耗很大的能量，峰值电流可达KA，峰值功率可达MW。每立方厘米可以在瞬间吸收大于等于800焦耳的能量。
高可靠性，不存在膜类，线绕类电阻的失效现象，合理的结构使得能量吸收分布更均匀。从而达到陶瓷电阻的功效。
产品造型多样，适用性强，设计灵活，根据使用和安装的不同需求，通过集成装配达到各种功率和阻值，还可按用户的要求设计制造，为用户提供适用性更强的配套产品。
主要技术参数：
短时能量耐受能力≥800J／cm3
电感：<0.1μH（真正无感）
电压系数：-0.2% ~ -2.5% / kV / cm
电阻阻值范围：可根据用户需求制作0.01~3k的电阻
导电率：10-2~102.m
温度系数：-0.02 ~ -0.07 ％/℃
材料热容：2.6J/ cm3 . ℃
工作温度：环境温度；－40～＋80℃电阻体温度：≤500℃（其性能不变）
环境温度（－40～＋80℃）：≤500℃（单次电能冲击）
线性度≤1.12
耐潮湿：可在潮湿环境中（或水中、油中）正常使用。
抗振动：由于产品强度高，可在振动环境中使用。
大气中热处理电阻值变化率：－2%
产品荣誉及应用情况：
1.本产品通过武汉高压电气研究所检测，性能稳定可靠，被中国中轻产品质量保障中心授予“质量、信誉双保障示范单位”。
2.该产品已荣获国家发明专利（专利号：ZL02140486.0）并荣获第五届国家专利技术发明奖二等奖，国家科技成果进步奖一等奖。
3.用此产品制作阻容吸收器，耐高压且可靠性高，已被国内数家电阻器厂选用。
4.用此产品制作电力系统中性点接地电阻器。五年来售出产品1000多万元，未出现过一次质量异议。
5.用此产品作制动电阻，已被德国设计人员为我国设计和谐号高速列车（动车组）时选用，应用以来质量稳定可靠，未出现过任何问题。
https://www.doczj.com/doc/9b3153030.html,/f?kz=869979506
氧化锌非线性电阻片的技术 随着氧化锌非线性电阻片性能的提高和设计技术的进步，由氧化锌非线性电阻片组装成的金属氧化物避雷器得到了广泛应用及发展，目前国际上的氧化锌非线性电阻片技术已经发展到了第4代。 第1代氧化锌非线性电阻片于20世纪60年代末产生，延续使用至20世纪80年代中期，它的应用是电力系统防护雷电过电压和操作过电压方面的一次革命。但它还存在V－A曲线不够平坦、荷电率低、泄漏电流大、老化性能劣化等缺陷。 第2代氧化锌非线性电阻片自80年代初产业化以来一直延续使用至今，与第1代氧化锌非线性电阻片相比，它在添加物配合的优化方面做了很多的改良，使其抗老化性能和非线性性能得到了较大的改善。我国抚顺电瓷厂和西安高压电瓷研究所于80年代中期引进了日本公司的第二代电阻片技术，通过20多年的技术消化、吸收及改良，现在其技术性能已经在第2代基础上有了进一步的改进。 第3代氧化锌非线性电阻片技术产生于80年代中期，以日本的东芝公司的技术为代表。其主要特点是U－I特性曲线更平坦，保护特性提高，荷电率更高，非线性电阻片抗老化性能更好；2ms方波耐受能力提高近1倍，在同等吸收能量的情况下电阻片体积减少近50%，既节省了原材料，又实现了避雷器的轻型化；侧面采用低铅玻璃釉，
具有耐受4/10μs大电流的能力，同时耐湿性能增强，适应各种绝缘介质。因此可以在各种气体、绝缘油以及直接注射成形的硅橡胶中使用。 第3代氧化锌非线性电阻片被誉为高性能阀片。 第4代氧化锌非线性电阻片在90年代实现了产业化，它存第3代氧化锌非线性电阻片技术的基础上通过添加新的成分。将单位高度的参考电压提高了2～3倍，达到了400V /mm 和600V／mm，即存等参考电压将片高度减至原来的1.2倍以上。目前，它主要应用于组合电器用罐式避雷器中，它的应用可大大减小罐式避雷器的体积，使其实现小型化。现阶段正在进行将其应用于复合型带串联间隙线路避雷器的研究，它的开发应用将可以使线路避雷器实现小型化与轻型化，更便于安装。 第4代电阻片被称之为高梯度电阻片。电阻片技术的发展情况见表2-1。综上所述，随着电阻片技术的飞速发展及电阻片性能的不断提高，避雷器的结构也相应发生了很大改变，且保护性能也越来越好。
氧化锌非线性电阻测试电源系统 氧化锌非线性电阻广泛用于电力系统过压保护和浪涌能量吸收。研究了一种对其进行测试的电源。测试电源用容量电抗器来提供非线性电阻测试所需要的浪涌能量。试验结果表明，测试电源工作可靠，能完成对氧化锌非线性电阻的有效测试。 0 引言 氧化锌非线性电阻是一种压敏电阻器，用于电力系统保护已有30多年的历史了，它具有保护效果好，节能、价廉等一系列优点，因此，在发电机转子过电压保护，剩磁吸收，及避雷器中有着不可替代的保护作用[1][2]。由于电力系统中感性元件的存在，电力设备中故障电流出现时将导致严重的过电压现象，因此，抑制过电压对设备和操作人员的安全都是极为重要的[3]。随着我国电力事业的迅猛发展，电网容量不断扩大，发电机的单机容量也越来越大，为保证电网的安全运行，对发电机的快速灭磁，过压保护越来越重要。 ZnO电阻的能容量大，通流性能好，可以起到快速灭磁的作用。而ZnO电阻结构的均匀程度对其能容量有直接影响，均匀度差会降低其对能量的吸收能力。测试电源系统就是要模拟ZnO快速灭磁时所吸收的瞬间能量，并监控ZnO电阻的工作情况，得出测试结果和参数。 1 电路基本原理 测试电源由整流、换向、放电三部分组成，如图1所示。三相交流电通过整流桥对电抗器L进行充电，L充电完成后换向电路（图1中K）动作，使L与整流桥断开并对ZnO非线性电阻放电，完成测试。电抗器L是整个电源的核心，其合理设计对测试电源的性能有决定性作用。因此，电抗器设计是测试电源设计的核心。 图1 原理图 2 电抗器L优化设计 原理图中的直流电源由380V三相电整流得到，即 Ud=1.35U2Lcosα（1） 电抗器中存储的能量（即被测电阻阀片的能容量）为 W=(1/2LI2（2） 式中：I为被测电阻阀片的短时间可以承受的电流。 电抗器的电阻为 RL=Ud/I（3） 由式（1）～式（3）可得出设计电抗器所需参数L和RL。
压敏电阻原理概述 本文就氧化锌压敏电阻的原理、特性、正确选用等问题进行简介，并提供一些应用电路实例供各位参考。 ZnO压敏电阻实际上是一种伏安特性呈非线性的敏感元件，在正常电压条件下，这相当于一只小电容器，而当电路出现过电压时，它的内阻急剧下降并迅速导通，其工作电流增加几个数量级，从而有效地保护了电路中的其它元器件不致过压而损坏，它的伏安特性是对称的，如图(1)a 所示。这种元件是利用陶瓷工艺制成的，它的内部微观结构如图(1)b 所示。微观结构中包括氧化锌晶粒以及晶粒周围的晶界层。氧化锌晶粒的电阻率很低，而晶界层的电阻率却很高，相接触的两个晶粒之间形成了一个相当于齐纳二极管的势垒，这就是一压敏电阻单元，每个单元击穿电压大约为 3.5V，如果将许多的这种单元加以串联和并联就构成了压敏电阻的基体。串联的单元越多，其击穿电压就超高，基片的横截面积越大，其通流容量也越大。压敏电阻在工作时，每个压敏电阻单元都在承受浪涌电能量，而不象齐纳二极管那样只是结区承受电功率，这就是压敏电阻为什么比齐纳二极管能承受大得多的电能量的原因。 压敏电阻在电路中通常并接在被保护电器的输入端，如图(2)所示 压敏电阻的Zv与电路总阻抗（包括浪涌源阻抗Zs）构成分压器，因此压敏电阻的限制电压为V=VsZv/(Zs+Zv)。Zv的阻值可以从正常时的兆欧级降到几欧，甚至小于1Ω。由此可见Zv在瞬间流过很大的电流，过电压大部分降落在Zs上，而用电器的输入电压比较稳定，因
而能起到的保护作用。图(3)所示特性曲线可以说明其保护原理。直线段是总阻抗Zs，曲线是压敏电阻的特性曲线，两者相交于点Q，即保护工作点，对应的限制电压为V，它是使用了压敏电阻后加在用电器上的工作电压。Vs为浪涌电压，它已超过了用电器的耐压值VL，加上压敏电阻后，用电器的工作电压V小于耐压值VL，从而有效地保护了用电器。不同的线路阻抗具有不同的保护特性，从保护效果来看，Zs越大，其保护效果就越好，若Zs=0，即电路阻抗为零，压敏电阻就不起保护作用了。图(4)所描述的曲线可以说明Zs与保护特性之间的关系。
氧化锌电阻片使用说明书 乐清市天极高压电气有限公司的氧化锌电阻片（以下简称电阻片），用于220伏~500千伏电压等级氧化锌避雷器，采用先进的配方和工艺生产，正确使用可避免产生质量问题，使其优越性能得到充分发挥。为此目的，并为了广大用户充分保证避雷器的装配质量，现就阀片使用中的要求与注意事项说明如下： 1.电阻片在芯体装配前的干燥 为了加强电阻片侧面绝缘强度，在电阻片侧面涂敷了具有高绝缘性能的有机涂料。目前国内普遍使用的有机涂料都有一定吸潮性，加上还有吸附水和表面凝露现象（如：夏天的自来水管表面产生水珠的现象即明显的表面凝露现象），因此，避雷器芯体装配前必须对电阻片进行干燥处理。 注：避雷器是保护电器。如避雷器内部有潮气，或者密封不良潮气侵入了内部，就不仅起不了保护作用，自身还会爆炸。因此避雷器装配工艺中的一个带关键性的要点，就是装配中必须确保避雷器内部干燥，并采取严密的密封措施确保长期使用过程中潮气不能侵入。避雷器芯体装配前对电阻片进行干燥处理，是确保避雷器内部干燥的重要措施。 对电阻片进行干燥处理应注意以下几点： ⑴．电阻片干燥处理应使用有热风循环的烘箱进行，烘箱内温差不大于5℃。没有热风循环的烘箱时必须用水银温度计测定确认烘箱内上下左右的温差，温差大于10℃的应慎重使用。 ⑵．电阻片摆放烘箱内应分行、分层摆放，行间层间必须留有一定的通风空间，不可堆放成一大堆。同时要注意电阻片必须远离加热器（如：电阻丝、加热管）放置，不堵塞通风孔（道），以避免局部温度过高使有机涂层老化。 ⑶．电阻片干燥的温度以100℃±5℃，保温3~4小时为佳。对升温速度无要求，但保温时间必须是温度到达100℃后再开始计时。 ⑷．保温后电阻片必须随烘箱冷却到60℃以下方可开门取出使用。需要加速冷却时可将烘箱门打开1~10cm，但当烘箱内温度降到60℃时必须将烘箱门关严。取出使用必须随用随取，每次取出少量，不可一次大量取出放置，以免再次吸潮。 ⑸．当天没有用完的电阻片，必须放入60℃烘箱内保管，或者下次使用前重新干燥。 2. 芯体装配 避雷器芯体装配间应安装空调机和除湿机，控制装配间温度在20℃~25℃、相对湿度不大于45％. 温度、湿度达到要求并且做好了各项准备工作后，再取出电阻片装配。装配中应注意电阻片的方向，全部电阻片都必须是印有电压数字的一端朝上（避雷器高压端），印有批号的一端朝下（避雷器接地端）。装配好的芯体保管中必须采取防潮措施，不可在没有防潮措施的情况下长时间放置。110kV 及以上电压等级的避雷器，阀片以外的其他零部件（包括金属零部件）装配前也都必须进行干燥处理。 3. 芯体固化 无纬带缠绕芯体烘烤固化，必须注意以下几点： ⑴．应使用有热风循环的烘箱进行，烘箱内温差不大于5℃。没有热风循环的烘箱同样必须用水银温度计测定确认烘箱内上下左右的温差，温差大于10℃的应慎重使用。 ⑵．芯体装入烘箱内相互之间必须留有一定通风间隙，芯体也不可贴近加热器，不要堵塞通风孔（道），以防止局部温度过高导致树脂老化。 ⑶．固化时必须逐渐升温，并在100℃左右保温1小时再逐渐升温至最高温度。
课程论文/研究报告 课程名称：水力机组控制 任课教师： 论文/研究报告题目： 非线性电阻灭磁原理及阀片的配置原则 完成日期：2013 年11 月13 日 学科：水利工程 学号： 姓名： 非线性电阻灭磁原理及阀片的配置原则
摘要： 本文叙述了非线性电阻灭磁的原理，及实际应用中非线性电阻阀片的合理配置原则。 关键词：非线性电阻，氧化锌阀片，过电压，保护 前言： 在同步发电机的运行过程中，由于种种原因，可能会是励磁装置的主要部件和发电机的转子励磁绕组中呈现过电压。这些过电压往往会对励磁装置和同步发电机本身构成较大的危害，因此分析发电机转子过电压产生的原因并采取相应的措施对电力系统的安全运行有重要的意义。其中，励磁系统最常见的过电压为灭磁过电压，本文针对灭磁过电压进行了分析，着重叙述了非线性电阻灭磁方法及非线性电阻灭磁时非线性电阻阀片的配置原则。 1、灭磁过电压及其保护 图1.1 灭磁等效电路 励磁系统最常见的过电压为灭磁过电压。灭磁过电压是指当励磁电源断开时， 励磁绕组的大电感释放能量所产生的高电压,此过电压值为。这个电压值如超过励磁回路绝缘允许值，就要发生绝缘击穿。为避免发生这种现象,就要正确处理灭磁速度和过电压之间的矛盾。 理想灭磁条件是：在保证灭磁过电压不超过转子励磁绕组容许值的前提下，
励磁电流保持最大速度衰减，直到灭磁过程结束。 发电机灭磁工况有空载灭磁、事故甩负荷灭磁等。灭磁过电压保护的设计首先需要对可能出现的各种故障下的灭磁进行磁场能量的计算，最大灭磁能量计算的准确是灭磁装置设计的关键,灭磁时间的快慢是判断灭磁装置优劣的关键指标。 通常使用的灭磁方法有：线性电阻灭磁、灭磁开关灭磁、逆变灭磁和非线性电阻灭磁。目前，应用广发的是非线性电阻灭磁。 非线性电阻灭磁目前有两种构成方式，一种是利用碳化硅（SiC）非线性电阻构成的，另一种是利用氧化锌（ZnO）非线性电阻构成。两者的基本工作原理相同。前者非线性系数0.4～0.8,后者为0.04～0.08,相比之下前者换流电压较低,但泄漏大,易发热,相应灭磁时间略长于后者；氧化锌泄漏电流小，导通后电压恒定,伏安特性极其优越，且体积小，能容大，灭磁条件理想，虽然导通电压较碳化硅材料高，但仍能满足转子绝缘水平要求。下面以ZnO型为例进行分析。 图1.2 非线性电阻灭磁原理图 灭磁的原理如图1.2所示，其中i为转子中的电流、FR1 为氧化锌非线性电阻、FMK为灭磁开关、Uo为励磁电压、LP为整流电源、Uk为灭磁开关弧压、UR 为氧化锌非线性电阻残压。若要使转子电流衰减至零，必须在转子两端加一个与其励磁电源电势相反的电势U，灭磁方程式为Ldi/dt+U=O。可见电感中电流衰减率正比于反向电势U，反向电势越大，灭磁时间越短。但反向电势受转子绝缘水平限制，不能超过转子绝缘允许值。因此最理想的灭磁方式是灭磁电压保持恒定。电流保持一个固定的变化率（di/dt=-U/L）按直线规律衰减至零。由于氧化锌非线性电阻残压UR变化很小，灭磁时近似于恒压，即UR=U。发电机正常运行时转子电压低，氧化锌非线性电阻呈高阻态，漏电流仅为微安级。灭磁时，灭磁开关FMK跳开，切开励磁电源，在满足Uk≥Uo+UR时，电流被迫入灭磁过电压保护器
【集成电路(IC)】氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用 【集成电路氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用性能参数】 “压敏电阻是中国大陆的名词，意思是"在一定电流电压范围内电阻值随电压而变"，或者是说"电阻值对电压敏感"的阻器。相应的英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”。 压敏电阻器的电阻体材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个品种。现在大量使用的"氧化锌"（ZnO）压敏电阻器，它的主体材料有二价元素（Zn）和六价元素氧（O）所构成。所以从材料的角度来看，氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。 在中国台湾，压敏电阻器是按其用途来命名的，称为"突波吸收器"。压敏电阻器按其用途有时也称为“电冲击（浪涌）抑制器（吸收器）”。 一、氧化锌压敏电阻器微观结构及特性 氧化锌压敏电阻器是一种以氧化锌为主体、添加多种金属氧化物、经典型的电子陶瓷工艺制成的多晶半导体陶瓷元件。它的微观结构如图1所示。氧化锌陶瓷是由氧化锌晶粒及晶界物质组成的，其中氧化锌晶粒中掺有施主杂质而呈N型半导体，晶界物质中含有大量金属氧化物形成大量界面态，这样每一微观单元是一个背靠背肖特基势垒，整个陶瓷就是由许多背靠背肖特基垫垒串并联的组合体。图2是压敏电阻器的等效电路。
氧化锌压敏电阻器的典型V-I特性曲线如图3所示： 预击穿区：在此区域内，施加于压敏电阻器两端的电压小于其压敏电压，其导电属于热激发电子电导机理。因此，压敏电阻器相当于一个10MΩ以上的绝缘电阻(Rb远大于Rg)，这时通过压敏电阻器的阻性电流仅为微安级，可看作为开路。该区域是电路正常运行时压敏电阻器所处的状态。 击穿区：压敏电阻器两端施加一大于压敏电压的过电压时，其导电属于隧道击穿电子电导机理(Rb与Rg相当)，其伏安特性呈优异的非线性电导特性，即： I=CVα 其中I通过压敏电阻器的电流C与配方和工艺有关的常数 V压敏电阻器两端的电压α为非线性系数，一般大于30 由上式可见，在击穿区，压敏电阻器端电压的微小变化就可引起电流的急剧变化，压敏电阻器正是用这一特性来抑制过电压幅值和吸收或对地释放过电压引起的浪涌能量。 上升区：当过电压很大，使得通过压敏电阻器的电流大于约100A/cm2时，压敏电阻器的伏安特性主要由晶粒电阻的伏安特性来决定。此时压敏电阻器的伏安特性呈线性电导特性，即： I=V/Rg 上升区电流与电压几乎呈线性关系，压敏电阻器在该区域已经劣化，失去了其抑制过电压、吸收或释放浪涌的能量等特性。 根据压敏电阻器的导电机理，其对过电压的响应速度很快，如带引线式和专用电极产品，一般响应时间小于25纳秒。因此只要选择和使用得当，压敏电阻器对线路中出现的瞬态过电压有优良的抑制作用，从而达到保护电路中其它元件免遭过电压破坏的目的。 二、特点 (1) 通流容量大 (2) 限制电压低 (3) 响应速度快 (4) 无续流 (5) 对称的伏安特性(即产品无极性) (6) 电压温度系数低 三、氧化锌压敏电阻器应用及注意事项 1、氧化锌压敏电阻器应用原理 压敏电阻器与被保护的电器设备或元器件并联使用。当电路中出现雷电过电压或瞬态操作过电压Vs时，压敏电阻器和被保护的设备及元器件同时承受Vs，由于压敏电阻器响应速度很快，它以纳秒级时间迅速呈
高性能非线性氧化锌电阻片的生产工艺 氧化锌非线性电阻片是以氧化锌为主要成分，添加微亮的三氧化二铋、三氧化二钴、二氧化锰、三氧化二锑等金属氧化物，经过成型、烧结、表面处理等工艺过程而制成。由于氧化锌电阻片具有非常优异的非线性伏安特性，它在过电压下，电阻很小，残压很低；而在正常工作电压下，其电阻很高，相当于一个绝缘体，故可以取消火花间隙，实现避雷器无间隙、无续流(实际上续流很小，为微安级)，而且体积小，造价低，在越来越广的过电压防护中取代有间隙的碳化硅避雷器。氧化锌元件的伏安特性可用右式表达为： a UCI 式中，非线性系数a与电流密度有关，一般为～，在大的雷电流下（10千安），a也不大于，它比金刚砂阀片的a值小的多，C为常数。图3-3示出了氧化锌阀片与金刚砂阀片的伏安特性。从两者对比可知，当410I 下的残压两者相同。而在系统相电压作用下金刚砂阀片流过幅值为200～400A的电流，氧化锌阀片流过的电流却是在10～50uA。所以氧化锌避雷器可以不用串连火花间隙，直接并联在电网上，在冲击电压过后工频电压作用下无续流。 将碳化硅（SiC）电阻片加串联火花间隙组成的传统避雷器与新型的氧化锌避雷器比较，后者具有以下优点。 （1）不用串连火花间隙，可使结构简单，体积减小；也不存在因外磁套污秽，火花间隙放电电压不稳的问题，故抗污性强。 (2) 没有火花间隙放电时延问题，其陡波响应特性优与碳化硅避雷器，
提高了对设备保护的可靠性。 (3) 在雷电过电压下动作后无续流（只有微安级电流），所以引入的能量大大减少，具有耐受多重雷击和重复操作冲击过电压的能力，工作寿命长，氧化锌非线性电阻在雷电或操作冲击作用下需吸收对绝缘有害的过电压能量，与碳化硅避雷器相比，无须吸收工频续流的能量，因而流过金属氧化物避雷器的电流小于同一过电压等级下流过碳化硅避雷器的电流;另一方面，在工作中，由于无间隙避雷器的氧化锌非线性电阻长期承受工作电压的作用，因此提出了研究氧化锌电阻片的小电流特性，特别是在长期工作电压下的稳定性能等重要课题。为此，对于线路上用的避雷器提出采用带间隙的结构。 （4）通流容量大，吸收过电压能力强用作限制过电压的非线性电阻片要求有很大的通流容量，110kV以上的限压装置要求可以承受l00kA的大电流冲击，并且可以承受400A的2ms方波的多次作用。氧化锌电阻片具有很大的通流能力，与碳化硅相比，其单位面积的通流能力达倍，而其单位体积吸收过电压能力则可达4倍左右。 （5）陡波响应特性好金属氧化物避雷器不存在碳化硅避雷器中的放电时延问题，因而金属氧化物避雷器的陡波响应特性(伏秒特性)要比碳化硅避雷器平坦得多。例如:金属氧化物避雷器的冲击放电电压升高不大于倍，而碳化硅避雷器则在倍以上。金属氧化物避雷器的这一特性大大提高了对陡波头过电压的保护效果，而且有利于和被保护设备实现合理的绝缘配合。非线性氧化锌电阻片的制造工艺如下： 非线性氧化锌电阻片的关键生产工艺在于添加料研磨、喷雾造粒、成
文章编号：1003-8337（2013）04-0078-07 收稿日期：2013-03-15 作者简介：徐乐（1988—），男，硕士，研究方向为雷电防护技术、电涌保护器研发与测试。 基金项目：国家自然科学基金项目（编号：41175003）和江苏高校优势学科建设工程资助项目（PAPD ）。 不同脉冲电流作用下氧化锌压敏电阻伏安特性分析 徐 乐1，杨仲江1，柴 建1，张 枨1，赵 军2 （1.南京信息工程大学雷电科学与技术系，南京210044；2.北京雷电防护装置测试中心，北京100176） 摘要：传统MOV （氧化锌压敏电阻）主要用于后级保护，不进行10/350μs 波形冲击测 试。随着MOV 通流量等性能的提升，已有部分MOV 产品应用于首级高暴露区线路，此时有必要开展MOV 在10/350μs 波形冲击下的性能研究。根据双肖特基势垒模型，结合离子迁移理论，首次对MOV 在10/350μs 与8/20μs 冲击波形下的动态伏安特性曲线进行对比分析得出：在两种脉冲电流冲击下，动态伏安曲线都可以用一个峰值△U 来校准测量值；两者的动态伏安曲线中后期都有一个先上升后缓慢回环下降的趋势，前期10/350μs 的动态伏安曲线上升速度比8/20μs 快；大电流冲击下两者的峰值电压超前峰值电流的时间同冲击电流幅值成正比。这为厂家生产用于一级低压配电侧的MOV 产品提供借鉴意义。 关键词：动态伏安曲线；氧化锌压敏电阻；8/20μs ；10/350μs ；导电机制 中图分类号：TM862 文献标识码： A Analysis of Dynamic Volt-Ampere Characteristic Curve of MOV under Different Pulse Current XU Le 1,YANG Zhong-jiang 1,CHAI Jian 1,ZHANG Cheng 1,ZHAO Jun 2 （1.The Department of Lightning Science and Technology ，Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044,China;2.Beijing Testing Center for Surge Protective Devices.Beijing 100176,China ） Abstract :The traditional MOV （ZnO varistor ）was mainly used for the protection of after-class ,not the impact testing of 10/350μs waveform.With MOV through-flow uniform performance improvement,the part of MOV products had been applied to the head high-exposure area lines.So it was necessary to carry out the research of MOV performance under the 10/350μs waveform impact.We have compared the dynamic volt -ampere characteristic curve of wave -shape under the 10/350μs and 8/20μs waveform impact firstly based on the double schottky barrier model as well as the ion migration theory.Results are as follows:under the both waveform impact,dynamic volt-ampere curves can use a peak ΔU to calibrate measurements and have the same evolution trends,those are rise slowly loopback decline,in mid and late.The rise rate of dynamic volt-ampere curve under the 10/350μs waveform impact at early stage is bigger than that of 8/20μs.Under the impact of high current,the time of peak voltage ahead of peak current is proportional to the amplitude of inrush current.The study provides a new method to produce the pressure limiting MOV products for the manufacturers. Key words:dynamic Volt-ampere curve;ZnO varistor;8/20μs;10/350μs;conduction mechanisms 2013年第4期（总第254期） 2013年8月 电瓷避雷器 Insulators and Surge Arresters No4.2013(Ser.№.254) Aug.2013 輫輶··
习题六 简单非线性电阻电路分析 6-1 如题图6-1所示电路中，其中二极管和稳压二极管均采用理想特性，试分别画出其端口的DP 图。 题图6-1 6-2 设一混频器所用的非线性电阻特性为 2 210u a u a a i ++= 当其两端电压）（）（t w A t w A u 2211cos cos +=时，求）。（t i 6-3 试画出下列电阻元件的u -i 特性，并指出3的单调性、压控的还是流控的？ （1）u e i -=； （2）2 i u =； （3）3 01.01.0u u i +-=。 6-4 试写出题图6-4所示分段线性非线性电阻的u -i 特性表达式。 题图6-4 6-5 如题图6-5（a ）所示电路为一逻辑电路，其中二极管的特性如题图6-5（b ）所示。当U 1 = 2 V ，U 2 = 3 V ，U 3 = 5 V 时，试求工作点u 。
题图6-5 6-6 如题图6-6所示电路含有理想二极管，试判断二极管是否导通？ 6-7 设有一非线性电阻的特性为u u i 343 -=，它是压控的还是流控的？若） （wt u cos =，求该电阻上的电流i 。 6-8 如题图6-8所示为自动控制系统常用的开关电路，K 1和K 2 为继电器，导通工作电 流为0.5 mA 。D 1和D 2为理想二极管。试问在图示状态下，继电器是否导通工作？ 题图6-6 题图6-8 6-9 如题图6-9所示为非线性网络，试求工作点u 和i 。 题图6-9 6-10 如题图6-10所示网络，其中N 的A 矩阵为 A =? ? ? ? ??Ω5.1s 05.055.2
1 概述 在过去的几十年中，我国在防雷及防过电压技术中，广泛使用有间隙的碳化硅阀片避雷器。这种避雷器是在碳化硅阀片基础上加放电间隙制成。碳化硅阀片非线性系数大（a=0.2~0.3），正常运行的系统对地电压下，工频续流有上百安培流过，为保护阀片及电气系统的安全，必须用串联间隙的方法来阻断工频续流。但串联间隙因其密封问题不易解决等因素，又带来了放电电压的不稳定，从而影响了对电气设备的保护作用，特别是近年来真空断路器的广泛使用，因其优良的灭弧性能，又带来了种种操作电压。这种过电压的防护若用过去的阀式避雷器，无论在性能上还是在保护作用上，都远远满足不了要求，人们又转而去寻找新的保护器件，这种新型的防雷防过电压的保护器件，就是氧化锌避雷器。 氧化锌避雷器（以下简称ZnO）目前有两种结构方式：一种是无间隙的ZnO避雷器，一种是有间隙的ZnO避雷器。 它是用新型的氧化锌阀片代替了原有的碳化硅阀片，氧化锌阀片具有优良的非线性特性 （a=0.04~0.05），它的伏安特性曲线很平坦，在正常的系统运行电压下，ZnO阀片只流过几微安至几十微安的电流，因此早期的ZnO 避雷器动作响应很快，吸收过电压的能量大，残压小，故对电气设备免受过电压的损坏，有着优良的保护性能。特别适应真空断路器这种灭弧性能优良的电气设备在操作中产生过电压的吸收，加之体积小、重量轻，因此很受真空断路器生产单位的欢迎。 但这种ZnO避雷器在电力系统的使用过程中，确实经历过一个非常艰难的历程。由于制造质量问题，结构不合理问题、材料选型及配方问题，使得ZnO避雷器在中性点不接地的系统中使用时，经常在运行中烧坏和在系统中使用时，经常在运行中烧坏和在系统中发生单相接地时造成爆炸事故，从而引起了人们对使用ZnO避雷器的种种顾虑。 2 氧化锌避雷器的使用性能 标志氧化锌避雷器性能的一个关键参数，就是在直流一毫安时的标称电压U1mA。它是在其ZnO阀片组上加一个直流电压，当测其流过的电流为1mA时，此时施加到避雷器上的电压就是U1mA。当小接地电流系统发生单相接地故障或产生弧光接地过电压时，施加在ZnO避雷器上的电压或为健全的工频线电压或为工频过电压。这个电压设为Um，它与标称电压U1mA的比值被称为荷电率，用K表示： （1） 早期产品的荷电率只有65%~75%左右（有的厂家资料称可达到80%），因此ZnO在小电流接地系统中的使用条件 就非常苛刻。在这种系统中，ZnO在正常运行时就要持续地耐受工频相电压（Um=Us），当发生弧光接地时，ZnO 将承受系统完整的最大线电压（Um=Us），当发生弧光接地过电压时，将承受高达2.5~3.5倍的系统相电压的冲 击。我国国家标准GB11032—89中对ZnO避雷器有关参数的规定见表1所示。
长春理工大学 国家级电工电子实验教学示范中心学生实验报告 2019-2020学年第2学期 实验题目：线性电阻电路分析 实验地点：东1教414 学院：电子信息工程 班级学号：190412125 姓名：谷东月 报告成绩：
一、实验目的 1、熟悉EWB工作平台的操作环境 2、练习利用EWB进行电路的创建 3、会用电压表和电流表对所设计电路进行测量 4、研究电压表、电流表内阻对电路测量的影响 5、通过对线性电路叠加定理验证实验的设计，训练工程实践思维模式 二、实验性质 验证性实验 三、实验内容 1、分压电路 （1）复制电子工作平台上的实验电路图 （2）测量数据记录 测量R1电压的 电压表内阻测量值R01R02R03R04 25M 25k 25 25m V R1 （V） 6 5.883 0.286 0.3 V R2 （V） 6 6.117 11.714 12 （3）数据分析及结论
1.当R1和R2相差不大时，满足分压公式V R1=（R1/R1+R2）*U,V R2=（R2/R1+R2）*U 2.V R1+V R2=U 2、分流电路 （1）复制电子工作平台上的实验电路图 （2）测量数据记录 R1电阻（Ω）测量值R11 R12 R13 25 50 75 I R1 5 3.33 2.5 I R2 5 6.67 7.5 （3）数据分析及结论 1、并联电阻分流并与电阻成反比 2、并联电阻分流之和等于电路电流 3、I R1+I R2=I，I R1/I R2=R2/R1 3、叠加定理验证实验 （1）设计思路
（2）测量数据及分析 图1 图2 图3 U1 1.5 2.25 -0.75 U2 30 22.5 7.5 U3 0 1.125 -1.125 （3）理论分析及结论 分析：图二，图三数据相加等于相对应的图一的数据。 结论：在线性电路中，任一支路的电压和电流，在各个独立源的作用下，在该支路中
氧化锌陶瓷线性电阻--复合陶瓷电阻 性能: 氧化锌陶瓷线性电阻称为复合陶瓷电阻全无机材料制成，采用先进的新型陶瓷工艺，有着传统电阻无法比拟的特性，在中、高频电路，大电流脉冲电路，高电能吸收电路，间歇供电电路中应用有着独特的优越性，特别在冲击能量，峰功率，高压，或低感等多种工况同时存在时，复合陶瓷电阻能为你提供简单经济的解决方案。该产品是采用氧化锌等无机材料制成的陶瓷体导电线性电阻体。这种电阻产品具有瞬间吸收极大功率，无感，耐高压，体积小，性能稳定等优点。用其作中性点接地电阻，阻容吸收器，中、高频电阻，大功率无感电阻等，具有不可替代的优越性。 1.能量耐受能力大：每立方厘米能在很短的时间内吸收能量约为粘土碳黑陶瓷电阻的四倍。 2.无电感：电阻体导电，电感量接近于零。 3.耐高压：可在超高压，特高压输电系统中应用。 4.体积小：它的体积是金属电阻和粘土碳黑陶瓷电阻的1/4～1/10 5.性能稳定：在长期使用中，粘土碳黑陶瓷电阻阻值变化率竟达1000倍以上，而本产品变化率在设计范围以内，变化很小。 产品的优点是：能量耐受能力大，无电感，耐高压，体积小，性能稳定，耐腐蚀，耐潮湿，抗振动。 无电感，电阻体导电，通流断面大，距离短，小于引线电感很小. 耐高压，可在超高压，特高压输电系统中应用，可在空气、油、水、SF6中工作. 大功率，热容大，能承受短时间的过载和高峰值的电流，用很小的体积消耗很大的能量，峰值电流可达KA，峰值功率可达MW。每立方厘米可以在瞬间吸收大于等于800焦耳的能量。 高可靠性，不存在膜类，线绕类电阻的失效现象，合理的结构使得能量吸收分布更均匀。从而达到陶瓷电阻的功效。 产品造型多样，适用性强，设计灵活，根据使用和安装的不同需求，通过集成装配达到各种功率和阻值，还可按用户的要求设计制造，为用户提供适用性更强的配套产品。 主要技术参数： 短时能量耐受能力≥800J／cm3 电感：<0.1μH（真正无感） 电压系数：-0.2% ~ -2.5% / kV / cm 电阻阻值范围：可根据用户需求制作0.01~3k的电阻 导电率：10-2~102.m 温度系数：-0.02 ~ -0.07 ％/℃ 材料热容：2.6J/ cm3 . ℃ 工作温度：环境温度；－40～＋80℃电阻体温度：≤500℃（其性能不变） 环境温度（－40～＋80℃）：≤500℃（单次电能冲击） 线性度≤1.12 耐潮湿：可在潮湿环境中（或水中、油中）正常使用。 抗振动：由于产品强度高，可在振动环境中使用。 大气中热处理电阻值变化率：－2% 产品荣誉及应用情况： 1.本产品通过武汉高压电气研究所检测，性能稳定可靠，被中国中轻产品质量保障中心授予“质量、信誉双保障示范单位”。 2.该产品已荣获国家发明专利（专利号：ZL02140486.0）并荣获第五届国家专利技术发明奖二等奖，国家科技成果进步奖一等奖。
氧化锌压敏电阻器的原理简介与使用 “压敏电阻是中国大陆的名词，意思是"在一定电流电压范围内电阻值随电压而变"，或者是说"电阻值对电压敏感"的阻器。相应的英文名称叫“Voltage Dependent Resistor”简写为“VDR”。 压敏电阻器的电阻体材料是半导体，所以它是半导体电阻器的一个品种。现在大量使用的"氧化锌"（ZnO）压敏电阻器，它的主体材料有二价元素（Zn）和六价元素氧（O）所构成。所以从材料的角度来看，氧化锌压敏电阻器是一种“Ⅱ-Ⅵ族氧化物半导体”。 在中国台湾，压敏电阻器是按其用途来命名的，称为"突波吸收器"。压敏电阻器按其用途有时也称为“电冲击（浪涌）抑制器（吸收器）”。 一、氧化锌压敏电阻器微观结构及特性 氧化锌压敏电阻器是一种以氧化锌为主体、添加多种金属氧化物、经典型的电子陶瓷工艺制成的多晶半导体陶瓷元件。它的微观结构如图1所示。氧化锌陶瓷是由氧化锌晶粒及晶界物质组成的，其中氧化锌晶粒中掺有施主杂质而呈N型半导体，晶界物质中含有大量金属氧化物形成大量界面态，这样每一微观单元是一个背靠背肖特基势垒，整个陶瓷就是由许多背靠背肖特基垫垒串并联的组合体。图2是压敏电阻器的等效电路。
氧化锌压敏电阻器的典型V-I特性曲线如图3所示： 预击穿区：在此区域内，施加于压敏电阻器两端的电压小于其压敏电压，其导电属于热激发电子电导机理。因此，压敏电阻器相当于一个10MΩ以上的绝缘电阻(Rb远大于Rg)，这时通过压敏电阻器的阻性电流仅为微安级，可看作为开路。该区域是电路正常运行时压敏电阻器所处的状态。 击穿区：压敏电阻器两端施加一大于压敏电压的过电压时，其导电属于隧道击穿电子电导机理(Rb与Rg相当)，其伏安特性呈优异的非线性电导特性，即： I=CVα 其中 I通过压敏电阻器的电流 C与配方和工艺有关的常数 V压敏电阻器两端的电压α为非线性系数，一般大于30 由上式可见，在击穿区，压敏电阻器端电压的微小变化就可引起电流的急剧变化，压敏电阻器正是用这一特性来抑制过电压幅值和吸收或对地释放过电压引起的浪涌能量。 上升区：当过电压很大，使得通过压敏电阻器的电流大于约100A/cm2时，压敏电阻器的伏安特性主要由晶粒电阻的伏安特性来决定。此时压敏电阻器的伏安特性呈线性电导特性，即： I=V/Rg 上升区电流与电压几乎呈线性关系，压敏电阻器在该区域已经劣化，失去了其抑制过电压、吸收或释放浪涌的能量等特性。 根据压敏电阻器的导电机理，其对过电压的响应速度很快，如带引线式和专用电极产品，一般响应时间小于25纳秒。因此只要选择和使用得当，压敏电阻器对线路中出现的瞬态过电压有优良的抑制作用，从而达到保护电路中其它元件免遭过电压破坏的目的。 二、特点 (1) 通流容量大 (2) 限制电压低 (3) 响应速度快
氧化锌压敏电阻粉体制备 压敏半导体陶瓷是指电阻值与外加电压成显著的非线性关系的半导体陶瓷。使用时加上电极后包封即成为压敏电阻器。其工作原理是基于压敏陶瓷所具有的伏安(I—V)非线性特性．即当电压低于某一临界值时，压敏电阻的阻值非常高，相当于绝缘体，当电压超过这一临界值时，电阻急剧减小．接近于导体。因为这种效应的存在，压敏电阻器被广泛应用于过压保护和稳压方面。 目前，制造压敏电阻器的半导体材料主要有两大类：SiC和ZnO。这两类压敏电阻器的I—V非线性特性都来源于陶瓷体中的晶界势垒。在ZnO压敏电阻出现以前，SiC一直是制备压敏电阻器的重要材料。相对于SiC压敏电阻器而言，ZnO压敏电阻器具有非线性系数大、响应时间短、残压低、电压温度系数小、漏电流小等独特的优良性能，因而，在电子线路、家用电器和电力系统的稳压和过压保护领域，ZnO压敏电阻器的开发与应用起着举足轻重的作用。 ZnO压敏电阻的性能取决于它的微观结构和产品的尺寸，其微观结构往往是由加入掺杂剂的种类、加入量，粉体制备工艺所引起的粉体大小、尺寸分布、形状、均匀性等的不同，以及烧结工艺、煅烧温度、煅烧时间、升温及降温速度等因素决定的。通过对这些因素的优化，可提高ZnO压敏电阻的性能。 氧化锌压敏电阻器根据其应用环境，可分为低压、高压两大类。其中低压压敏电阻器主要应用于微电子设备、电话交换机中的集成电路模块以及晶体管的浪涌等领域；高压压敏电阻器主要应用于高压、超高压输电系统、大型设备的操作保护、大气过压保护等领域。高压ZnO压敏电阻的优点是电压梯度高、大电流特性好，但能量容量小，容易损坏。解决这一问题的有效方法是开发高压高能型压敏电阻．即提高压敏电阻的电压梯度、非线性系数和减小漏电流。 氧化锌压敏电阻的主要制备方法有：固相法、液相法包覆法、燃烧法、湿化学法等，其中湿化学法包括化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、热分解法等。 本次试验采用化学共沉淀法制备氧化锌粉体。 1.氧化锌的结构、性能及应用 室温稳定的ZnO具有纤锌矿的晶体结构，其中氧 离子以六角密堆方式排列，锌占据四面体空隙的一半， 每个离子周围都不是严格四面体对称的。 氧化锌的硬度约为4.5，是一种相对较软的材料。 氧化锌的弹性常数比氮化镓等Ⅲ-Ⅴ族族半导体材料 要小。氧化锌的热稳定性和热传导性较好，而且沸点 高，热膨胀系数低，在陶瓷材料领域有用武之地。 ZnO能带的禁带宽度为3.2-3.4eV，室温下ZnO应是一绝缘体。由于结构间隙较大，Zn很容易进入间隙，形成Frenkel缺陷。或者由于高温下ZnO分解产生过量的锌并电离的缘故进入空隙，形成填隙离子，造成结构中有共有化运动的电子，形成n型半导体。 在各种具有四面体结构的半导体材料中，氧化锌有着最高的压电张量。该特性使得氧化锌成为机械电耦合重要的材料之一。 纯净的氧化锌是无色透明的。高能带隙为氧化锌带来击穿电压高、维持电场能力强、电子噪声小、可承受功率高等优点。氧化锌混入一定比例的氧化镁或氧
NARI 非线性电阻灭磁及过压保护装置 使用说明书 V2.1 国电自动化研究院 南瑞电气控制公司
目录 1.概述 2.结构及工作原理 3.技术参数 4.安装说明 5.使用和维护 6. 附录1：DMX系列磁场断路器
（本说明书适用于FLM灭磁及过压保护柜、FLK灭磁开关柜、FLR非线性电阻柜）1.概述 同步发电机发生内部故障时，虽然继电保护装置能快速地把发电机与系统断开，但磁场电流产生的感应电势继续维持故障电流。无论是发电机机端短路或部分绕组内部短路，时间较长，都可能造成导线的熔化和绝缘的烧坏。如果系统对地故障电流足够大时，还要烧铁芯。因此，当电机发生内部故障，在继电保护动作切断主电源的同时，还要求迅速地灭磁。 所谓灭磁就是把转子励磁绕组中的磁场储能尽快地减弱到尽可能小的程度。最简单的办法是将励磁回路断开。但励磁绕组具有很大的电感，突然断开，会在其两端产生很高的过电压。因此，在断开励磁电源的同时，还应将转子励磁绕组自动接入到放电电阻或其他吸能装置上去，把磁场中储存的能量迅速消耗掉。完成这一过程的主要设备叫自动灭磁装置。 为减少故障范围扩大，要求灭磁迅速。灭磁时间愈短，短路电流所造成的损害愈小，一般按同步电机定子绕组电势降低到接近于零所需的时间来评价各种灭磁方法的优劣。另外，灭磁时转子过电压不应超过滑环间过电压的容许值。 自动灭磁系统应满足以下几个要求： （1）灭磁时间应尽可能短。 （2）当灭磁开关断开励磁绕组时，绕组两端产生的过电压应在绕组绝缘允许的范围内，即滑环间容许的过电压值。 （3）灭磁装置的电路和结构型式应简单可靠。灭磁开关应有足够大容量能遮断发电机各种可能故障工况下的最大故障转子电流，灭磁耗能元件容量应大于发电机各种 可能故障工况下发电机转子最大储能所需吸收部分。 非线性灭磁及过电压保护是由氧化锌（ZnO）非线性电阻（也叫压敏电阻）与双断口直流灭磁开关组合而成的新型灭磁及过电压保护方式，适用于大中型同步发电机转子灭磁及过电压保护，能快速灭磁，过电压保护性能优良，结构简单，运行维护方便。 2.结构及工作原理 2.1系统结构 主回路接线原理见图1。
线性电阻电路分析标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
第二章 线性电阻电路分析 电阻电路：由电阻元件和独立电源组成的电路，称为电阻电路。独立电源在电阻电路中所起的作用与其它电阻元件完全不同，它是电路的输入或激励。独立电源所产生的电压和电流，称为电路的输出或响应。线性电阻电路：由线性电阻元件和独立电源组成的电路，称为线性电阻电路。其响应与激励之间存在线性关系，利用这种线性关系，可以简化电路的分析和计算。 上一章介绍的2b 法的缺点是需要联立求解的方程数目太多，给手算求解带来困难。本章通过两个途径来解决这个问题。 1. 利用单口网络的等效电路来减小电路规模，从而减少方程数目。 2. 减少方程变量的数目，用独立电流或独立电压作变量来建立电路方程。 §2－l 电阻单口网络 单口网络：只有两个端钮与其它电路相连接的网络，称为二端网络。 当强调二端网络的端口特性，而不关心网络内部的情况时，称二端网络为单口网络，简称为单口(One-port)。 电阻单口网络的特性由端口电压电流关系(简称为VCR)来表征(它是u - i 平面上的一条曲线)。等效单口网络：当两个单口网络的VCR 关系完全相同时，称这两个单口是互相等效的。 N 1 N 2 VCR 相同 等效
单口的等效电路：根据单口VCR方程得到的电路，称为单口的等效电路。单口网络与其等效电路的端口特性完全相同。一般来说，等效单口内部的结构和参数并不相同，谈不上什么等效问题。 利用单口的等效来简化电路分析：将电路中的某些单口用其等效电路代替时，不会影响电路其余部分的支路电压和电流，但由于电路规模的减小，则可以简化电路的分析和计算。 一、线性电阻的串联和并联 1.线性电阻的串联 两个二端电阻首尾相联，各电阻流过同一电流的连接方式，称为电阻 的串联。图(a)表示n个线性电阻串联形成的单口网络。 用2b方程求得端口的VCR方程为 其中 上式表明n个线性电阻串联的单口网络，就端口特性而言，等效于一 Ri i R R R R i R i R i R i R u u u u u n n n n = +???+ + + = +???+ + + = +???+ + + = ) ( 3 2 1 3 3 2 2 1 1 3 2 1 ∑ = = = n k k R i u R 1