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小型高可靠熔断器抑弧性能研究★

更新时间:2016-07-05

0 引言

小型熔断器是一种重要的电子电路保护元件。应用于高压电路中的小型熔断器随着尺寸的缩小,其对抑弧能力的要求越来越高。通过对专利文献的查阅,发现一般使用固体抑弧材料覆盖熔体材料的方式来解决此问题。小型熔断器的抑弧材料的性能决定了其抗飞弧的能力,而抗飞弧能力的强弱,又影响其保护电路的能力的强弱。应用于该种高可靠熔断器的抑弧材料主要分为无机系抑弧材料和有机系抑弧材料,这些材料具有耐酸、耐腐蚀、绝缘强度高、附着力强、介质性能好和抗飞弧性好,以及可以与熔断体及陶瓷基片良好匹配等性能,能够起到良好的抗飞弧作用。

风峪沟中传统村落分布众多,形成了具有地域性特色的农耕文明及建筑风格[16],周家庄古村原始风貌保存完整,传统建筑以村中龙王庙为核心沿东西展开,周家粮铺院是其中最具代表性的一处(图19)。纵观风峪沟沿线的传统建筑,因村落中村民个人生活多靠自给自足,粮铺建筑本就稀少,使得这类建筑的选址显得极为重要。周家庄古村位于晋阳古城西侧风峪驿道上的重要位置,在村中建造一处粮铺,即可满足来往商队的食品需求,又可为风峪沟内原始居民提供生活方便。

战时福建小学教育发展的实际,彰显了国民政府为促进国内战时小学教育的发展所做出的努力,其目的是使小学教育与抗战的实际相适应,以补充学生的抗战知识,增强其抗战能力,培养其民族意识,最终实现教育建国。抗战时期,在国民政府和民众的共同努力下,福建的小学教育不仅没有停滞,反而在一定程度上得到发展。

无机系材料主要采用玻璃体系、二氧化硅体系等无机材料作为抑弧材料的主体,并添加适当的辅助材料;辅助材料包含无机和有机材料。有机系材料主要采用高分子材料作为抑弧材料的主体,通过控制其分子量的大小和选用不同的功能团来达到抑弧的目的。

沼气回喷可以提高蒸汽产量,进而提高发电量,但同时会造成焚烧炉出口烟气超温,进而造成结焦以及高过前烟气超温等一系列问题。即使将二次风量调大,但调节范围有限,同时将增加排烟损失。

一般根据不同的熔体材料,选用不同的抑弧材料体系。同尺寸条件下快速熔断器的额定电压越高、额定电流越大,对抑弧材料的要求就越高。

熔体材料一般分为低温熔体材料和高温熔体材料。低温熔体材料的熔点一般较低,大部分在400℃以下 (以熔体狭径熔点做参考);高温熔体材料一般动作温度较高,主要作为大额定电流、高额定电压熔断器的熔体,常采用金等高熔点的金属。

熔体的动作原理主要为:大电流通过时瞬间产生的热量使熔体达到熔点并气化,然后通过抑弧材料的吸收或冷却作用,使熔体材料分散再凝固 [1-6]

熔体动作时,在熔断器熔丝部位会产生高密度的金属蒸汽,其对周围的固体抑弧材料产生一定的应力作用,因此,选用固体抑弧材料时必须考虑其与基体的粘结强度是否牢固。一般会在抑弧材料中添加一定的辅助材料,以此来强化其与基体的粘结强度 [7-10]

以无机系抑弧材料为主体时,主要的抑弧过程为:熔体动作部位首先达到熔点并开始熔化,随着能量的聚集其开始气化,由于蒸汽压较高,大部分熔体材料以液态存在;同时,一部分气态和液态熔体材料向抑弧材料渗透形成低熔点混合物,造成抑弧材料也随之熔化而形成混融物。随着抑弧材料和熔体材料的相互扩散,熔体部分的阻值会大幅度地增大,同时熔体两端的电压会持续地升高。

1 实验部分

试验过程中,使用1 000 A熔断特性测试系统进行短路电流试验,使用120 A熔断特性测试系统进行过载熔断试验,使用超低温保存箱进行低温环境温度控制,使用电热鼓风干燥箱进行高温环境控制,使用示波器(1 GHz、5 GS/s)对时间参数进行测试;使用绝缘电阻测试仪 (测试上限为400 GΩ)对绝缘阻值进行测试。

然后,分别在-55、25、125℃环境条件和125 V额定电压下,对使用不同抑弧材料的熔断器进行短路电流和a、b、c倍额定电流下的过载熔断试验,收集试验数据并对其进行分析。

2.安抚公众,求得谅解。企业在遭遇舆情危机时,首先应该与公众进行沟通、交流与劝说,对此次舆情事件的直接受害公众,进行真心实意的道歉,弥补他们的损失,并给他们以精神上及物质上的补助,求得他们的谅解。与此同时应该给参与该舆情事件的公众一个交代,告知公众企业对于此次事件的处理方法,以及最后的处理结果,安抚公众的情绪,缓解公众因为移情作用而引发的不安感。新媒体的高度互动性可以弥补企业生硬的非人性化形象缺陷,以人性化的形象、亲切平和的沟通方式,有利于拉近与公众的关系,并进行解释和说服,缓解危机中双方的矛盾。

首先,分别制备一种采用无机系抑弧材料和有机系抑弧材料的某规格的高压小型熔断器。

2 结果与讨论

2.1 无机系抑弧材料的性能分析

中国振华集团云科电子有限公司生产的小型高可靠熔断器属于小型快速熔断器的一种,其选用固体抑弧材料作为抑弧层主体。本文对这种高可靠熔断器采用不同抑弧材料时的抑弧性能进行了研究,以期为其正确选用提供一定的参考。

以有机系抑弧材料为主体时,主要的抑弧过程为:熔体动作部位首先达到熔点并开始熔化,随着能量的聚集其开始气化,由于蒸汽压较高,大部分熔体材料以液态存在,同时,一部分气态和液态熔体材料会向抑弧材料渗透;在熔体材料熔化及气化的过程中,有机系抑弧材料由于受热而开始分解,同时吸收大量的热量,从而会降低熔体材料的温度;随着抑弧材料分解产生的固体物质 (主要为碳及碳化物)与熔体材料混合或与熔体材料部分成分发生反应,同时由于抑弧材料的分解而预留出的大量空间,以及熔体材料向有机材料空隙间的扩散,熔体材料的密度会大幅度地降低,最终达到冷却熔体材料和抑弧的目的。

使用无机系抑弧材料为主体时的典型熔断示波图如图1所示。

图1 以无机系抑弧材料为主体时的典型熔断示波图

在常温高压短路直流电流冲击情况下的示波图如图1a所示,其动作时间及灭弧时间都非常短,总体时间不超过30 μs即完全灭弧。一定倍数动作电流下的典型熔断示波图如图1b所示。在熔体两端的电压持续地升高至开路电压的过程中,通过的电流是稳定的;随着熔体部位状态的改变,阻值会继续持续地升高,电流密度开始持续地降低;在电流降低开始至完全归零的过程中,熔体动作部位阻值变化是呈一定波动性的。该产品的一些测试数据如表1所示,从测试数据中可以看出,无机系抑弧材料的抑弧后绝缘阻值普遍在1 GΩ以上,其抑弧时间普遍小于3 ms,随着熔体动作时间有一定的波动。环境温度对其抑弧能力有一定的影响。熔断器动作后,动作部位形成的混凝物如图2所示。图2中光亮区域为熔体材料,中间部位为大体积的熔体材料与抑弧材料共融冷却后形成的混凝物,其周围是颗粒状分布的混凝物和抑弧材料。

从图2中可以看出:熔体动作部位沿电流经过方向时,存在熔体材料和抑弧主体材料所形成的混凝物;熔体动作部位除了存在原熔体材料以外,其周围还分布着熔体材料与抑弧主体材料所形成的混凝物;混凝物的分布不是均匀分布;熔体材料的切断面存在其熔化再凝固的痕迹。

表1 使用无机系抑弧材料为主体时的熔断特性测试数据

(注:1)a、b、c分别代表动作电流一定倍数,其中,c>b>a; 2)动作时间包含预飞弧时间与飞弧时间。)

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图2 熔体动作部位冷却后形成的混凝物

2.2 有机系抑弧材料性能分析

当熔体两端的电压持续地升高至开路电压时,若此时熔体部分的阻值继续增加,则电流密度会持续地降低。这时一部分金属蒸汽会开始冷却而凝固,一部分金属蒸汽和液态熔体材料会扩散到抑弧材料中形成混合物,混融物则逐渐地冷却并固化。若至完全冷却时,依然未再次形成电击穿而出现瞬时大电流,则表现为无飞弧或飞弧过程电流持续地降低;若至未完全冷却时,形成电击穿,则金属蒸汽和混融物会再次产生,并再次冷却,同时熔体材料扩散到抑弧材料中形成的混合物及混融物增加。当此过程反复一定的次数时,电流降至零,完成熔断器的动作过程。如果抑弧材料性能不足,则会产生至少一次电流再次大幅度升高的电击穿。

有机系抑弧材料的抑弧过程简单示意图如图3所示。

图3 有机系抑弧材料的抑弧过程简单示意图

(注:M、N代表有机系抑弧材料功能团成分,P代表熔体材料中的某成分,下角标代表分子成分比例。)

使用有机系抑弧材料为主体时典型的熔断示波图如图4所示。

综上所述,罗库溴铵对肝癌手术全麻气管插管术患者的肌松起效时间短,且对患者血流动力学的影响较小,应用价值较高。

图4 以有机系抑弧材料为主体时的典型熔断示波图

在常温高压短路直流电流冲击情况下的示波图如图4a所示,其动作时间及灭弧时间都非常短,总体时间不超过200 μs即完全灭弧。一定倍数动作电流下的典型的熔断示波图如图4b所示。在熔体两端的电压持续地升高至开路电压的过程中,通过的电流是稳定的;随着熔体部位状态的改变,阻值继续持续地升高,电流密度开始持续地降低;在电流开始降低至完全归零的过程中,熔体动作部位的阻值变化的波动很小。该产品的一些测试数据如表2所示。从测试数据中可以看出,有机系抑弧材料抑弧后的绝缘阻值普遍为kΩ和MΩ范围,其抑弧时间普遍小于1 ms, 抑弧性能稳定。

表2 使用无机系抑弧材料为主体时的熔断特性测试数据

(注:1)a、b、c分别代表动作电流一定的倍数,其中,c>b>a;2)动作时间包含预飞弧时间与飞弧时间。)

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熔断器动作后,动作部位形成的碳化物 (黑色区域)如图5所示。

图5 有机系抑弧材料在熔体动作后形成的黑色碳化物

由图5和表2可以得出:1)熔体动作时,有机系抑弧材料分解产生大量的碳化物;2)熔体动作后,沿电流通过方向,熔体材料与碳化物混合分布,碳化物的存在使得其绝缘阻值普遍为kΩ和MΩ范围。

3 结束语

该型号小型高可靠熔断器使用不同的抑弧材料时,其抑弧性能有较大的差异。主要表现为:1)使用无机系抑弧材料时,其抑弧时间比使用有机系抑弧材料时的长;2)使用无机系抑弧材料时,其抑弧时间受环境温度的影响较大,使用有机系抑弧材料时,其抑弧时间受环境温度的影响较小;3)使用无机系抑弧材料时,其抑弧后绝缘阻值明显地高于使用有机系抑弧材料时的抑弧后绝缘阻值。

野外采样在设计点位的引导下实地根据地形和GPS结合的方法进行定点,采用化探采样航迹监控系统对主点、副点、副副点进行监控[17],确保采样到位率。

参考文献:

[1]WRIGHT A,NEWBERY PG.Electric fuses[M].London:IET Power and Energy Series 49,2008.

[2]JAMES D, SMITH B, WILLIAM R Crooks.Arc-quenching compositions for high voltage current limiting fuses and circuit interrupters:US005604245A[P].1995-4-11[2017-09-20].

[3]王季梅.高压交流熔断器 [M].西安:西安交通大学出版社,2000:1-2.

[4]美国AEM公司.新型叠层多元陶瓷片式过流保护元件[J].今日电子, 2004, 10 (1):8.

[5]曾敏,赵晖.快速熔断器设计原理及应用 [EB/OL].[2014-09-01] (2017-09-01) .http://www.doc88.com/P-9874166178200.html.

[6]郎海涛,张林,牛辉,等.一种高压熔断器熔芯:CN202142486U[P].2011-7-29[2017-09-20].

[7]JOHN Marvin Ackermann.Fuse with fuse link coating:US006664886B2 [P].2003-12-16[2017-09-20].

[8]SUZANNE M Syvertson.Arc-extinguishing composition and articles manufactured therefrom:US4975551[P].1990-12-4[2017-09-20].

[9]李程峰, 谢强,彭昌文,等.抑弧层结构对高压熔断器熔断效果的影响 [J].电子元件与材料,2015,34(11):89.

[10]李业隆,朱嘉林.多孔夹层压电复合材料的研究 [J].电子元件与材料,2003,22(5):29-30.

孙鹏远,李程峰,彭昌文,杨舰
《电子产品可靠性与环境试验》2018年第02期文献

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