基于显微组织的MOV在不同冲击条件下的破坏机理研究

摘要

针对MOV在10/350μs波形和8/20μs波形冲击下的破坏的问题，本文使用扫描电镜(SEM)结合材料成分分析X射线衍射仪(XRD)研究了氧化锌压敏电阻(MOV)在高电压冲击过程中伴随的物质变化，从微观结构及组分角度分析MOV在电涌冲击下的破坏机理。研究表明:在8/20μs波形冲击破坏后期，MOV中的Sb2O3对整体致密性的控制能力明显下降，内部晶粒尺寸有所增加，晶界面之间有挤压破坏的特征;在10/350μ s波形冲击破坏过程中，大量的热量会造成MOV中Bi2O3的逐渐挥发，从而导致MOV内部离子迁移不均匀;8/20μs波形冲击下破裂损坏的MOV内部微观结构并不一定发生很大的变化，受破坏程度与冲击次数有关;但无论遭受哪种类型的冲击破坏，MOV的破坏实质是内部的微观物质由晶态逐渐转变成半晶态过程。
　　针对MOV在单次8/20μs波形和同时序多次脉冲冲击下的破坏问题，本文基于黑龙江省防雷中心的多脉冲冲击平台，采用XRD-Rietveld全谱拟合法和SEM-EDS分析研究了氧化锌压敏电阻(MOV)在单脉冲与多脉冲冲击条件下的破坏机理，以压敏电压（U1mA）和漏电流(Iie)为自变量建立了对MOV结晶度的预测模型。研究表明:脉冲之间的时间间隔对MOV的寿命长短有很大的影响;在单脉冲的冲击破坏实验中Bi2O3与尖晶石中Bi12ZnO20之间会相互转化，而在多脉冲的冲击下各MOV的受损存在差异，有的与单脉冲的破坏类似，有的MOV在大电流冲击下温度升高会引起Bi2O3的挥发，造成MOV穿孔破坏;但在任何冲击条件下，MOV的破坏实质都是内部的各微观成分由晶态逐渐变为半晶态过程。
　　针对MOV多片并联在冲击老化过程中各阀片的配合问题，本文通过冲击实验，红外温枪测温，SEM扫描电镜分析表征等实验手段研究了MOV多片并联在冲击老化过程中温度差的变化。研究表明:在长期电涌冲击下，并联体中各MOV受损情况不尽相同，受损较严重的MOV甚至会出现穿晶破坏现象，将导致其阻性与其他MOV的阻性产生很大差异，当再次经受电涌冲击时其将会吸收更多的冲击电流，这样就会造成各MOV的通流量不同，从而产生温度差。根据此现象，设计了一种嵌入式多点温度无线监控系统，该系统能判断电涌保护器中各MOV的配合情况以及整体的老化程度，具有针对性强，实时高效的特点。

目录

声明

摘要

1．前言

1．1．研究目的及意义

1．2．国内外研究进展

1．3．论文安排

参考文献

2．SEM金属断口分析法和XRD物相分析法

2．1 SEM金属断口分析法

2．2 XRD物相分析法

参考文献

3．MOV在10／350μs波形和8／20μs波形冲击下的破坏机理研究

3．1．MOV在浪涌冲击下不同的破坏形式

3．2．实验方法

3．3 实验结果

3．4 分析与讨论

3．5 小结

参考文献

4．MOV在单次8／20μs波形和同时序多次脉冲冲击下的破坏机理研究

4．1．多回击闪电的击间间隔以及闪击时间

4．2．实验

4．3．实验结果

4．4．分析与讨论

4．5．结论

参考文献

5．MOV多片并联在冲击老化过程中温度差的变化

5．1．MOV多片并联的理论研究

5．2．实验安排

5．3．实验结果及分析

5．4．新型嵌入式多点温度无线监控系统结构与优点

5．5．结论

参考文献

6．总结与展望

6．1 总结

6．2 主要创新点

6．3 论文中存在的不足

作者简介

致谢