Was ist ein Metalloxid-Überstromableiter?

Was ist ein Metalloxid-Überspannungsschutz?

Definition: Ein Überspannungsschutz, der Zinkoxid-Halbleitermaterial als Widerstandsmaterial verwendet, wird als Metalloxid-Überspannungsschutz oder ZnO-Diverter bezeichnet. Dieser Typ von Überspannungsschutz bietet Schutz vor allen Arten von Wechsel- und Gleichspannungsoverspannungen. Er wird hauptsächlich für den Überspannungsschutz auf allen Spannungsebenen innerhalb eines Stromnetzes eingesetzt.

Aufbau und Funktionsweise des Metalloxid-Überspannungsschutzes: Zinkoxid ist ein N-Typ-Halbleitermaterial. Es wird zu einem fein granulierten Zustand zermahlen. Mehr als zehn Dotierstoffe in Form von feinen Pulvern aus isolierenden Oxiden wie Bismut (Bi₂O₃), Antimontrioxid (Sb₂O₃), Cobaltoxid (CoO), Manganoxyd (MnO₂) und Chromoxid (Cr₂O₃) werden hinzugefügt. Das Pulvergemisch wird bestimmten Behandlungsprozessen unterzogen und dann sprühgetrocknet, um ein trockenes Pulver zu erhalten.

Anschließend wird das trockene Pulver zu scheibenförmigen Blöcken gepresst. Diese Blöcke werden gesintert, um eine dichte polykristalline Keramik zu erhalten. Die Metalloxid-Widerstandscheibe wird mit einem leitfähigen Stoff beschichtet, um die Scheibe vor schädlichen Umweltbeeinflussungen zu schützen.

Die leitfähige Beschichtung stellt nicht nur korrekte elektrische Kontakte her, sondern sorgt auch für eine gleichmäßige Stromverteilung über die Scheibe. Anschließend wird die Scheibe in einer Porzellanhülle eingebettet, die entweder mit Stickstoffgas oder SF6-Gas gefüllt ist. Silikonkautschuk wird verwendet, um die Scheibe festzulegen und hilft auch dabei, Wärme von der Scheibe zur Porzellanhülle abzuführen. Die Scheibe wird mithilfe geeigneter Federn unter Druck gehalten.

Das ZnO-Element im Diverter ersetzt die Notwendigkeit von Serienfunkenstrecken. Der Spannungsabfall in einem ZnO-Diverter tritt an den Kornrändern auf. An jedem ZnO-Kornrand existiert eine Potentialschranke, die den Stromfluss von einem Korn zum nächsten steuert.

Bei normalen Spannungsbedingungen verhindert diese Potentialschranke den Stromfluss. Bei Überspannungssituationen bricht jedoch die Schranke zusammen, was zu einem scharfen Übergang des Stroms von einem isolierenden in einen leitenden Zustand führt. Als Ergebnis beginnt der Strom zu fließen, und der Spannungsspitze wird sicher in den Boden geleitet.

Nachdem die Spannungsspitze vorbei ist, nimmt die Spannung über den Diverters ab, und der Strom reduziert sich auf einen vernachlässigbaren Wert in den Widerstandseinheiten. Beachten Sie, dass es keinen Leistungsfolgestrom gibt.

Vorteile des Metalloxid-Überspannungsschutzes

Der Metalloxid-Überspannungsschutz bietet die folgenden Vorteile:

• Er beseitigt die Risiken von Funkenüberschlag und dem damit verbundenen Schock für das System, wenn Lücken zusammenbrechen.

• Er macht ein Spannungsgradsystem überflüssig.

• Bei normalen Betriebsbedingungen ist der Leckstrom im ZnO-Überspannungsschutz im Vergleich zu anderen Typen von Divertern erheblich geringer.

• Es gibt keinen Leistungsfolgestrom in einem ZnO-Diverter.

• Er hat eine hohe Energieabsorptionskapazität.

• ZnO-Diverters zeigen sowohl während als auch nach lang anhaltenden Entladungen eine hohe Stabilität.

• In einem ZnO-Diverter ist es möglich, nicht nur Schaltspitzen, sondern auch dynamische Überspannungen zu kontrollieren. Dies ermöglicht kostengünstige Isolationskoordination.

Hinweis: Sintern ist der Prozess der Erzeugung einer festen Masse von Material. Dies wird entweder durch Erhitzen des Materials oder durch Anwenden von Druck ohne das Material zu schmelzen erreicht.