A Leakege Current

RESUMO – ARTIGOS

A mechanism of degradation in leakage currents through ZnO varistors

Sabe-se que os para-raios são ótimos dispositivos contra sobretensões, no entanto, há qualquer momento pode haver falha do dispositivo. Desse modo, isso é reconhecido como um dos problemas a serem investigados, não apenas para estimar o tempo de fuga térmica, ou seja, vida útil dos varistores, mas também para obter um óxido de zinco de alto desempenho. No entanto, recentemente, há poucos relatos inerente ao mecanismo de degradação e, portanto, nenhum modelo geralmente aceito que explique as alterações na corrente quando submetida a um estresse.

• Materiais/equipamentos utilizados:

As características de degradação dependem das tensões aplicadas, temperaturas ambientes, adição de materiais vítreos, e fatores complicados relacionados aos processos térmicos, como a dimensão dos elementos ZnO.

• Modelo/equação matemática utilizada:

Padrões típicos de degradação nas correntes de fugaatravés dos elementos I e II são mostrados na Fig. 1. Nas curvas relatadas no caso de tensão CA, o elemento II exibe a corrente de fuga dependente do tempo continuamente decrescente após o máximo atingido no início. Nota, no entanto, que essa corrente tende a aumentar após atingir o mínimo se as condições de tensão forem ligeiramente aceleradas, como mostrado na figura. Assim, assumimos que um total Jr atual (t) após o máximo geralmente é dado por,

Jr (t) = Jc (t) + Ja (t),

sendo Jc (t) uma corrente de condução devido a operadores eletrônicos, Ja (t) uma corrente devido a portadores iônicos e dielétricos. O logaritmo de uma corrente Jc (t) aumenta linearmente com t1/2 de acordo com o preenchimento de elétrons. No caso de tensao CA, Ja (t) diminui com o tempo, tendo a forma empírica,

Ja (t) = Jo exp (-ctm),

sendo Jo uma constante, c é a constante que depende dos campos elétricos, e m também é a constante de cerca de ¼ na maioria dos casos.  

• Normas citadas:

IS. Tominaga, K. Azumi. T. Nitta, N. Nagai. M. Imataki. and H. Kuwahara. "Reliability and Application of Metal Oxide Surge Arresters for Power Systems", presented at the 1978 IEEE PES Summer Meeting. Los Angeles. CA.

E, C. Sakshaug. J, A, Kresge, and S. A, Misre. Jr.. IEEE Trans, Power Apparat. Syst. PAS-96, 647 (1977).

Y. Fujiwara, Y. Shibuya. M. Imataki, and T. Nitta. "Evaluation of Surge Degradation of Metal Oxide Surge Arrester". presented at the 1981 IEEE PES Summer Meeting. Portland. Oregon.

M. Mizuno, M. Hayashi, and K. Mitani. "Thermal Stability and Life of the Gapless Surge Arrester". presented at 1980 IEEE PES Summer Meeting. Minneapolis. Minnesota.

• Tipo de para-raios empregado durante o teste:

Dois tipos de varistores de ZnO, I e II, foram estudados para prever suas vidas. O elemento I corresponde a um ZnO sintetizado com outros aditivos de óxido, como Bi2O3, Sb2O3, CoO, Cr2O3 e MnO2. O elemento II foi preparado misturando ZnO com outro aditivo como B2O3, além de alguns aditivos que compõem o elemento I. A diferença importante está na temperatura na fase de resfriamento da sinterização a 1250 ºC. É necessário arrefecer lentamente, inferior a 30 ºC/h para o elemento II.

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