CH630487A5 - Method for producing a metal-oxide varistor having a low voltage rise at a high current density, a varistor produced using this method and use of the same - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Metalloxid-Varistors und einen nach dem Verfahren hergestellten Metalloxid-Varistor, sowie die Verwendung desselben in einem Überspannungsabieiter.

Insbesondere betrifft die Erfindung verbesserte Metalloxid-Varistormaterialien und Überspannungsabieiter, welche diese Materialien enthalten.

Überspannungsabieiter werden typischerweise verwendet, um im Falle von Spannungsstössen die Ströme von elektrischen Anlagen nach Erde abzuleiten, wobei solche Spannungs-stösse beispielsweise durch Blitzeinschläge und durch eine Umschaltung in dem System verursacht werden können. Die Überspannungsabieiter sind allgemein so aufgebaut, dass sie eine nichtlineare Spannungs-Strom-Kennlinie besitzen: d. h. bei der normalen Betriebsspannung wird nur eine relativ geringe Stromstärke abgeleitet, während ein geringer Anstieg der Spannung über einen vorbestimmten Wert bewirkt, dass ein starker Ableitungsstrom fliesst. Die nicht-lineare Kennlinie kann teilweise erreicht werden durch eine Säule aus Varistormaterial, das elektrische Eigenschaften nach der folgenden Gleichung besitzt:

I = (V/c)a

Darin bedeutet V eine Spannung zwischen zwei Punkten auf dem fraglichen Material, I ist der Stromfluss zwischen den beiden Punkten, c ist eine Konstante und a ist ein Exponent grösser als 1.

Vorbekannte Überspannungsabieiter wurden allgemein mit einem Siliziumkarbid-Varistor aufgebaut, der einen Spannungsexponenten von etwa 4 besitzt. Die nicht-lineare Widerstandskennlinie solcher Materialien ist jedoch nicht ausreichend, um den Ableitstrom oder Leckstrom auch bei stationärer Leistung zu begrenzen und gleichzeitig eine wirksame Unterdrük-kung von Spannungsstössen zu erzielen. Die bekannten Über-spannungsableiter wurden daher allgemein mit Funkenstrek-ken aufgebaut, die in Reihe mit dem Varistormaterial geschal2

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tet wurden. Die Funkenstrecken wirken während des stationären Betriebs als unterbrochene Schaltung und beseitigen dadurch den Leckstrom. Bei Verhältnissen mit Spannungsstössen werden die Funkenstrecken ionisiert und schalten das Varistormaterial im Nebenschluss zur Leitung.

Es wurde kürzlich eine neue Klasse von Metalloxid-Varistormaterial entwickelt, welche das Reaktionsprodukt eines gesinterten Gemisches umfasst, das Zinkoxid, Wismutoxid und Oxide der Übergangsmetalle und/oder Halide enthält. Materialien dieser Art sind typischerweise gekennzeichnet durch einen Spannungsexponenten a grösser als 10 und wurden beispielsweise in der US-Patentschrift 3 503 029 beschrieben.

Die nicht-linearen Kennlinien mit scharfem Abfall für diese Metalloxid-Varistormaterialien haben den Aufbau von Überspannungsableitern ermöglicht, die wesentlich bessere Kennlinien oder Kennwerte als die vorbekannten Abieiter mit Siliziumkarbid besitzen. Viele Metalloxid-Varistormaterialien gemäss dem Stand der Technik waren jedoch gekennzeichnet durch ein beträchtliches Ansteigen des Spannungsabfalls bei der hohen Stromdichte, wie sie oft im Betrieb des Überspannungsabieiters auftritt. Dieser «Spannungsanstieg» wurde im Stand der Technik reduziert durch Abwandlung der Zusammensetzung des Varistors, beispielsweise durch die Zufügung von bestimmten Metalloxiden als Nebenbestandteile des Gemisches. Metalloxid-Varistorzusammensetzungen mit geringem «Spannungsanstieg» nach dem Stand der Technik waren jedoch gekennzeichnet durch einen relativ hohen Leckstrom, der sie ungeeignet macht für die kommerzielle Verwendung in Überspannungsableitern ohne in Reihe geschaltete Funkenstrecken.

Es wurde gefunden, dass eine brauchbare Güteziffer Rv zur Beurteilung der Brauchbarkeit von Varistormaterialien in Überspannungsableitern gegeben ist durch das Verhältnis der Impulsspannung, die zur Erzeugung einer Stromdichte von etwa 2,7 x 102 A • cm-2 erforderlich ist, und einer Wechselspannung von 60 Hz, die eine Stromdichte von 1,33 x 10~4 A • cm-2 erzeugt. Bei typischen Varistoren für Überspannungsabieiter mit einem Durchmesser von 6,9 cm ergeben diese Stromdichten einen Stromfluss von 10 kA bzw. von 5 mA. Die Berechnungen weisen darauf hin, dass Überspannungsabieiter ohne Fun--kenstrecken mit solchen elektrischen Kennlinien, welche mit den vorhandenen Überspannungsableitern mit in Reihe geschalteten Funkenstrecken konkurrieren können, aus einem Varistormaterial hergestellt werden können, das ein Span-nungsverhälnis Rv von 1,9 :1 oder weniger besitzt. Die bekannten Varistormaterialien besitzen jedoch Spannungsverhältnisse Rv von 2,0:1 oder darüber und dies schliesst ihre Verwendung in konkurrenzfähigen Überspannungsableitern ohne Funkenstrecken aus.

In der US-Patentschrift 3 503 029 wird ein Metalloxid-Vari-stormaterial beschrieben, das zwischen 0,05 Mol-% und 10 Mol.-% AI2O3 enthält. In der US-Patentschrift 3 611 073 werden Metalloxid-Varistorzusammensetzungen beschrieben, die zwischen 0,5 und 10 Mol-% Gallium enthalten. Zur Verbesserung der Leitfähigkeit von reinem Zinkoxid wurden im allgemeinen Dotierungsmittel aus der Gruppe IIIA zugesetzt. Es ist bekannt, dass bestimmte handelsmässig gelieferte Mengen von Zinkoxidpulver von der St. Joe Mineral Corp. zwei Teile pro Million oder weniger an Aluminium als Beimengung enthalten und für die Herstellung des Metalloxid-Varistormaterials verwendet wurden, das für Bauelemente in elektronischen Schaltungen verwendet wurde. Die Matsushita Electrical Industry Company in Japan hat Daten veröffentlicht, welche Metalloxid-Varistorzusammensetzungen beschreiben, die 0,1 Mol-% AI2O3 oder mehr enthalten.

Ein Metalloxid-Varistormaterial mit einem Spannungsverhältnis bis herunter zu 1,65 :1 kann dadurch hergestellt werden, indem bekannte Metalloxid-Varistorzusammensetzungen abgewandelt werden durch Zusatz von etwa 2 Gewichts-ppm bis etwa 100 Gew.-ppm Aluminium oder von etwa 1 Gew.-ppm bis etwa 500 Gew.-ppm Gallium. Das Aluminium oder Gallium kann dadurch in den Metalloxid-Varistor eingebracht werden, dass eine geeignete Verbindung (z. B. ein Oxid oder ein Fluorid) dem als Vormaterial verwendeten Pulver dadurch zugefügt wird, dass der Varistormischung eine wasserlösliche Verbindung zugesetzt wird (z. B. Aluminiumnitrat, Aluminiumfluorid, Galliumazetat usw.), durch eindiffundieren des geeigneten Elementes während eines Sinterns oder Kalzinieren, oder durch Vermählen der geeigneten Varistorpulver mit Stoffen, welche AI2O3 oder andere Aluminiumverbindungen enthalten.

Aus dem vorstehend beschriebenen Metalloxid-Varistor-material und aus demselben hergestellten Formkörpern können Überspannungsabieiter mit bedeutend verbesserten Kennlinien aufgebaut werden. Das niedrige Spannungsverhältnis dieses Materials gestattet den Aufbau von Überspannungsableitern ohne Funkenstrecken mit elektrischen Kennlinien oder Kennwerten, die mit den vorbekannten Überspannungsableitern konkurrieren können, die in Reihe geschaltete Entladungsstrecken oder Funkenstrecken enthalten.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung ein Varistormate-rial mit einem Spannungsverhältnis Rv von 1,9 :1 oder darunter zu schaffen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung von Metalloxid-Varistormaterialien, die zur Verwendung in Überspannungsableitern ohne Funkenstrecken geeignet sind.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung von Verfahren für die Herstellung von Varistormaterialien mit einem Spannungsverhältnis Rv von 1,9 :1 und darunter.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung von zuverlässigen Schutzeinrichtungen für Kraftverteilungsanlagen und Kraftverteilungsnetze.

Die Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1,10 und 14 angegebenen Erfindung gelöst.

Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung im Zusammenhang mit den Abbildungen.

Die Fig. 1 ist eine Kurve in logarithmischem Massstab für die Spannungs-Strom-Kennlinie von Metalloxid-Varistoren mit verschiedener Zusammensetzung des Materials.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines bekannten Überspannungsabieiters mit Funkenstrecken.

Die Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Über-spannungsableiters als Ausführungsform der Erfindung.

Es wurde kürzlich eine Gruppe von polykristallinen Metalloxid-Varistormaterialien hergestellt, die einen Spannungsexponenten a oberhalb 10 besitzen. Diese neuen Varistormaterialien enthalten eine Keramikzusammensetzung von Zinkoxidkörnern und enthalten noch eine Zwischenkorn-schicht, die andere Metalloxide enthält. Die spezifischen physikalischen Effekte, die zu den Varistorkennwerten dieser Metall-oxid-Varistormaterialien beitragen, sind nicht bekannt. Es wird jedoch angenommen, dass sie an den Grenzen der Zinkoxidkörner auftreten. Die elektrischen Kennwerte und die Leitungsmechanismen in Metalloxid-Varistoren unterscheiden sich jedoch bekanntlich beträchtlich von den Verhältnissen in reinem Zinkoxid und werden nicht wesentlich bestimmt durch die Eigenschaften der ZnO-Körner.

Die Fig. 1 ist eine logarithmische Kurve für die Stromstärke in Metalloxid-Varistoren in Abhängigkeit von der angelegten Spannung. Die Kurve A-A ist typisch für die Kennlinien der meisten bekannten Metalloxid-Varistorzusammensetzungen. Unterhalb einer kritischen Schwellwertspannung fliessen relativ geringe Leckströme in dem Material. Bei dieser Schwellwertspannung steigt der durchgeleitete Strom schnell an, um eine Spannungsstabilisierung zu erhalten. Oberhalb eines kriti-

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sehen Stromwertes zeigt der Varistor jedoch eine weniger stark nicht-lineare Widerstandskennlinie und dies führt zu einem beträchtlich vergrösserten Spannungsabfall und einem entsprechenden Verlust an Fähigkeit zur Spannungsregulierung. Dieser «Spannungsanstieg» in der Kennlinie bewirkt eine stärkere Erhitzung des Überspannungsabieiters und einen Verlust der Regelwirkung während Stössen mit hoher Stromstärke und ist allgemein unerwünscht bei Varistoren, welche für Über-spannungsableiter benutzt werden.

Vorbekannte Metalloxid-Varistoren, die einen relativ geringen «Spannungsanstieg» besitzen, wurden dadurch hergestellt, dass ausgewählte Metallzusätze in die Varistorzusammensetzung zur Verringerung des Widerstandes der ZnO-Körner eingefügt wurden, z. B. Aluminium. Die Zufügung solcher Zusätze oder Additive erhöht jedoch beträchtlich den Leckstrom bei geringer Spannung in dem Varistormaterial und besitzt eine Tendenz zur Verschlechterung des scharfen Abfalls der Spannung (Kurve B-B in Fig. 2). Der hohe Leckstrom in diesen Materialien bei normalen, stationären Spannungen führt zu einem hohen Leistungsverbrauch und macht das Material allgemein ungeeignet zur Verwendung in kommerziell brauchbaren Überspannungsableitern.

Es wurde festgestellt, dass geringe Anzahl von experimentellen Varistorproben, die aus bekannten Varistorausgangsstoffen hergestellt werden, ein geringfügig verbessertes Verhalten bezüglich des «Spannungsanstiegs» und der geringen Leckströme zeigen. Bei näherer Untersuchung wurde gefunden,

dass diese Eigenschaften zurückzuführen sind auf eine Aluminiumspurenkonzentration von etwa 2 Gew.-ppm in dem bei der Herstellung dieser Varistorproben verwendeten bestimmten kommerziellen Zinkoxidpulver. Solche Aluminiumkonzentrationen werden jedoch normalerweise bei dem Zinkoxid nicht überwacht. Bei weiterer Untersuchung wurde festgestellt, dass Varistoren mit niedrigem «Spannungsanstieg» und Leckstrom dadurch hergestellt werden können, dass aluminiumfreie Varistormischungen mit Spurenmengen von Aluminium oder Gallium dotiert werden. Diese neuen Varistorzusammensetzungen besitzen noch die Kennzeichen eines scharfen Spannungsabfalls und des niedrigen Leckstroms wie die konventionellen Varistormaterialien und besitzen einen geringen «Spannungsanstieg», der besonders geeignet ist für die Verwendung in Überspannungsableitern.

Es wurde auch festgestellt, dass Metalloxid-Varistormate-rial mit verbesserten Eigenschaften für den Betrieb von Überspannungsableitern dadurch hergestellt werden kann, dass konventionelle Gemische mit etwa 0,5 und nicht mehr als 500 Gew.-ppm Aluminium oder mit etwa 0,1 Gew.-ppm und nicht mehr als 500 Gew.-ppm Gallium oder Gemischen derselben mit zusammen nicht mehr als 500 Gew.-ppm Aluminium und Gallium dotiert werden. Noch bedeutendere Verbesserungen in den Varistorkennlinien erhält man mit Konzentrationen des Dotierungsmittels im Bereich von etwa 1 Gew.-ppm bis etwa 50 Gew.-ppm, wobei optimale Dotierungsmittelkonzentrationen im Bereich von etwa 5 Gew.-ppm bis etwa 10 Gew.-ppm liegen. Dabei werden die hier beschriebenen Konzentrationen dadurch bestimmt, dass das Gewichtsverhältnis der Metallatome des Dotierungsmittels zum Gesamtgewicht des Metalloxids und anderer Verbindungen ermittelt wird, welche zur Bildung des Metalloxid-Varistor-Keramikmaterials gesintert werden. Die Atomkonzentration von Aluminium in den hier beschriebenen Varistormischungen beträgt etwa das l,5fache der Gewichtskonzentration. Für Gallium beträgt die atomare Konzentration etwa das 0,5fache der Gewichtskonzentration. Die vorgenannten Dotierungsmittelkonzentrationen sind bedeutend geringer als die Aluminium- oder Galliumkonzentrationen, die in der Literatur als wirksame Konzentration beschrieben wurden: d. h. etwa 800 Gew.-ppm Aluminium und etwas höhere Konzentrationen für Gallium. Die Kurve C-C

der Fig. 1 zeigt die elektrischen Kennlinien dieses Materials.

Metalloxid-Varistorzusammensetzungen werden typischerweise dadurch hergestellt, dass eine wässrige Aufschlämmung der Zusätze in Pulverform mit Kugeln vermählen wird, die bei-5 spielsweise aus Zirkonoxid oder Siliziumoxid bestehen. Die gemahlene Aufschlämmung wird dem Zinkoxidpulver zugesetzt, das Gemisch wird kalziniert und in die gewünschte Form gepresst und diese Formkörper werden zur Herstellung der Varistorkeramik gesintert. Die erfindungsgemässen Dotie-io rungsmittel können einem vorbereiteten Gemisch für den Metalloxid-Varistor nach einer Anzahl von verschiedenen Verfahren zugefügt werden: beispielsweise (1) durch Mahlen der Additivpulver mit Kugeln, die Aluminiumoxid oder andere Aluminiumverbindungen enthalten, (2) durch Zufügen des Dotie-i5 rungsmittels zu dem Gemisch als wasserlösliche Verbindung des entsprechenden Elementes (z. B. Aluminiumnitrat, Alumini-umfluorid, Galliumazetat usw.), die sich beim Erhitzen in das Oxid zersetzt, (3) durch Eindiffundieren des Dotierungsmittels während des Kalzinierens oder nach dem Sintern, oder nach 20 einer teilweisen Sinterung, oder (4) durch Zufügen irgendeines geeigneten Oxides oder Fluorides während des Kugelmahlvorgangs.

Ein Verfahren zur Zufügung des Dotierungsmittels enthält die folgenden Schritte: (1) es wird eine Mischung von Zinkoxid 25 und Metalloxid-Varistor-Zusätzen nach einem konventionellen Verfahren vorbereitet, (2) eine Probe der Metalloxid-Varistor-masse wird aus einer kleinen Menge des Gemisches gesintert, (3) die Konzentration des Dotierungsmittels in der Probe wird entweder (a) durch Massenspektroskopie oder durch eine 30 andere chemische Analyse oder (b) durch Messen des Leckstroms und der Spannungsanstiegskennwerte der Probe bestimmt, (4) es wird eine geeignete Menge von Aluminiumnitrat oder Galliumazetat dem restlichen Gemisch von Zinkoxid und Additiven für den Metalloxid-Varistor zugefügt, um eine 35 gewünschte Konzentration des Dotierungsmittels einzustellen, und (5) aus dem verbleibenden Gemisch wird der Keramikkörper geformt und gesintert.

Eine Analyse der Kennwerte von konventionellen Bauformen für Überspannungsabieiter zeigt, dass das Verhältnis der 40 Spannung, die zur Einstellung einer Stromdichte von 2,7 x 10~2 A • cm-2 benötigt wird, mit der Spannung, die für eine Stromdichte von l,33x IO"4 A • cm-2 erforderlich ist, eine wichtige Güteziffer für die Beurteilung von Varistormaterialien darstellt. Es wurde gefunden, dass ein Spannungsverhältnis Rv von 451,9 :1 oder darunter für die Herstellung von Überspannungsableitern ohne Funkenstrecken erwünscht ist, welche elektrische und physikalische Kennwerte besitzen, die mindestens vergleichbar mit den bekannten Überspannungsableitern mit in Reihe geschalteten Funkenstrecken sind.

so Die Tabelle I zeigt das als Güteziffer verwendete Spannungsverhältnis Rv des Metalloxidvaristors, welcher durch Zusatz der erfindungsgemässen Dotierungsmittel zu einem vorbekannten Varistorgemisch erhalten wurde, das etwa Vi Mol-% BÌ2O3,1 Mol-% SbzOs, Vi Mol-% C02O3, Vi Mol-% Mn02, 55 0,1 Mol-% SÌO2,1 Mol-% Ni/, Vi Mol-% O2O3, und Rest ZnO mit Spuren von Borsäure und Bariumkarbonat enthält.

Tabelle I

Mischung 60 1. Undotiert

2.5 Gew.-ppm Ga+3 (2,5 ppm atomar)

3.500 Gew.-ppm Ga+3 (250 ppm atomar) 65 4.3 Gew.-ppm Al+3 (4,5 ppm atomar)

5.6 Gew.-ppm Al+3 (29,0 ppm atomar)

Spannungsverhältnis Rv 1,99:1 1,75:1

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1,88 :1

1,70:1

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Mischung Spannungsverhältnis Rv einer Spannungsquelle V und das entgegengesetzte Ende des

6.12 Gew.-ppm Al+3 1,75 :1 Stapels wird mit Erdpotential verbunden. Die Varistorscheiben

(18 ppm atomar) 14 können gewünschtenfalls in einer Isolatorsäule aus Porzel-

7.25 Gew.-ppm Al+3 1,77 :1 lan gehaltert und umschlossen werden oder auf eine andere, auf

(38 ppm atomar) 5 dem Gebiet der Überspannungsabieiter bekannte Weise.

Jede der Varistorscheiben 14 sollte vorteilhafterweise aus einem Material mit einem Spannungsverhältnis Rv von 1,9 :1 oder darunter bestehen. Es ist jedoch möglich, vergleichbare Die Dotierungsmittelkonzentrationen in den als Ausgangs- Überspannungsabieiter herzustellen, die eine geringe Zahl von material verwendeten Mischungen scheinen in die gesinterte io Varistorscheiben mit einem Spannungsverhältnis grösser als Varistorkeramik überzugehen und können dort mit massen- 1,9 :1 enthalten. Bei solchen Überspannungsableitern ist es spektroskopischen Methoden gemessen werden. jedoch erforderlich, dass der Mittelwert des Spannungsverhält-

Der Mechanismus, nach dem Spurenanteile von Aluminium nisses der Varistorscheiben 14 in jedem Stapel kleienr als 1,9 :1 oder Gallium verbesserte Eigenschaften bezüglich des Span- ist.

nungsverhältnisses in Metalloxid-Varistormaterialien erzeu- is gen, ist nicht bekannt. Es wurde jedoch gefunden, dass ähnliche Beispiel

Effekte nicht hervorgerufen werden durch den Zusatz von Als Beispiel kann ein bevorzugter Metalloxid-Varistor aus

Indium zu diesen Mischungen, einem weiteren Dotierungsmit- einer Mischung hergestellt werden, die Vi Mol-% BÌ2O3,1 Mol-% tel der Gruppe IIIA. Angenommenerweise unterscheidet sich SbìCh, Vi Mol-% C02O3, Vi Mol-% MnCh, 0,1 Mol-% SÌO2,1 Mol-% daher der in Metalloxid-Varistoren wirkende Mechanismus 20 NiO, Vi Mol-% CnCb, Rest ZnO mit Spuren von BaO und Borwesentlich von dem Mechanismus, der in reinem Zinkoxid säure und noch 5 ppm AI enthält. Die Pulver der Zusammenset-beobachtet wurde, das mit allen Elementen der Gruppe IIIA zung mit Ausnahme von Zinkoxid werden mit einem Zirkon-wirksam dotiert werden kann, einschliesslich Indium (siehe bei- oxid-Träger vermählen zur Bildung einer Aufschlämmung. Eine spielsweise Solid State Physics, Vol. 8, S. 246-268, Academic geeignete Menge von Aluminiumnitrat wird der Aufschläm-Press, 1959). 25 mung zugesetzt, um den angegebenen Gehalt an Dotierungs-

Die Fig. 2 zeigt schematisch einen bekannten Überspan- mittel zu erzeugen. Zinkoxidpulver wird dann zugesetzt zur Bil-nungsableiter mit in Reihe geschalteten Funkenstrecken. Eine dung eines Gemisches, das zu Scheiben gepresst wird. Die Anzahl von flachen Scheiben 10 aus einem Varistormaterial, Scheiben werden dann etwa 5 Stunden lang bei etwa 1300° zur das beispielsweise Siliziumkarbid oder vorbekanntes Metall- Bildung eines Metalloxid-Varistors gesintert. An den Scheiben oxid-Varistormaterial enthalten kann, sind zur Bildung eines 30 können dann elektrische Kontakte und Isolationsmaterialien in Varistorkörpers gestapelt. Eine Reihenfunkenstrecke 12 wird ähnlicher Weise angebracht werden, wie es bei der Herstellung in Reihe mit den Varistorscheiben 10 geschaltet. Die Reihen- der Siliziumkarbidscheiben geschieht und auf dem Gebiet der Schaltung der Varistorscheiben 10 und der Funkenstrecke 12 Überspannungsabieiter bekannt ist.

wird zwischen eine Spannungsquelle V und Erde geschaltet. Die Varistormaterialien der Erfindung sind gekennzeichnet

Die Fig. 3 zeigt einen Überspannungsabieiter ohne Funken- 35 durch einen geringen «Spannungsanstieg» und niedrige Leckstrecken gemäss der vorliegenden Erfindung. Eine Anzahl von ströme und können mit einem Spannungsverhältnis bis herun-Varistoren 14 besitzen vorteilhafterweise eine Scheibenform ter zu 1,65 :1 hergestellt werden. Die Materialien sind beson-und werden zur Bildung des in Reihe geschalteten Varistorkör- ders geeignet für die Verwendung in Überspannungsableitern pers gestapelt. Eine Stirnfläche Scheibenstapels wird mit ohne Funkenstrecken.

1 Blatt Zeichnungen

Claims (25)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verfahren zur Herstellung eines Metalloxid-Varistors, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: es wird ein Gemisch aus Zinkoxid-Pulver, Wismutoxid-Pulver und anderen Metallverbindungen in Pulverform hergestellt, das Gemisch wird mit einem der Materialien Aluminium, Gallium und Gemischen derselben auf eine Konzentration von nicht mehr als 500 Gew.-ppm dotiert, aus dem Gemisch werden feste Körper geformt, und die festen Körper werden gesintert zur Reaktion des Gemisches und zur Bildung des Metalloxid-Varistors.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch in einer Konzentration von nicht mehr als 100 Gew.-ppm dotiert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dotierungsschritt die Zufügung des Dotierungsmittels zu dem Gemisch als wasserlösliche Verbindung umfasst.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserlösliche Verbindung Aluminiumnitrat enthält.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserlösliche Verbindung Galliumacetat enthält.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wasserlösliche Verbindung Aluminiumfluorid enthält.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dotierungsschritt ein Vermählen des Gemisches mit Aluminiumoxidkugeln umfasst.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt der Kalzinierung des Gemisches, wobei der Dotierungsschritt ein Eindiffundieren des Dotierungsmittels in das kalzinierte Gemisch umfasst.
9. 9. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch den weiteren Verfahrensschritt der Feststellung der Konzentration von Aluminium und Gallium in dem Gemisch vor dem Dotierungsschritt.
10. 10. Nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 hergestellter Metalloxid-Varistor, gekennzeichnet durch den Gehalt eines Dotiermittels aus Gallium und/oder Aluminium in einer Konzentration von 0,1 bis 500 ppm Gewicht oder 0,05 bis 250 ppm atomar bei Gallium; 2 bis 100 ppm Gewicht oder 3 bis 150 ppm atomar bei Aluminium; 2 bis 100 ppm Gewicht bei einem Gemisch aus Aluminium und Gallium.
11. 11. Metalloxid-Varistor gemäss Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Konzentration von 5 bis 50 ppm Gewicht bei Gallium, bei Aluminium und bei einem Gemisch aus Aluminium und Gallium.
12. 12. Metalloxid-Varistor gemäss Anspruch 10, gekennzeichnet durch die Konzentration von 1 bis 50 ppm Gewicht bei Gallium.
13. 13. Metalloxid-Varistor gemäss Anspruch 12, gekennzeichnet durch die Konzentration von 5 bis 10 ppm Gewicht bei Gallium.
14. 14. Verwendung des nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 erhaltenen Varistors in einem Überspannungsabieiter zum Schutz von Kraftverteiler- oder Verbraucheranlagen, gekennzeichnet durch einen Körper aus dem Metalloxid-Varistormaterial, an dem ein erster Anschluss zur Verbindung mit der Kraftverteiler- oder Verbraucheranlage und ein zweiter Anschluss zur Verbindung mit einem Erdpotential befestigt ist.
15. 15. Verwendung gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Varistorkörper nicht mehr als 100 ppm Gewicht Aluminium enthält.
16. 16. Verwendung gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Varistorkörper nicht weniger als 2 Gew.-ppm Aluminium enthält.
17. 17. Verwendung gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Varistorkörper nicht weniger als 5 Gew.-ppm und nicht mehr als 50 Gew.-ppm Aluminium enthält.
18. 18. Verwendung gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Varistorkörper nicht mehr als 500 Gew.-ppm Gallium enthält.
19. 19. Verwendung gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Varistorkörper nicht weniger als 0,1 Gew.-ppm Gallium enthält.
20. 20. Verwendung gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Varistorkörper nicht weniger als 1 Gew.-ppm und nicht mehr als 50 Gew.-ppm Gallium enthält.
21. 21. Verwendung gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Varistorkörper nicht weniger als 5 Gew.-ppm und nicht mehr als 10 Gew.-ppm Gallium enthält.
22. 22. Verwendung gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper aus Varistormaterial eine Anzahl von Varistorscheiben umfasst, wobei die Varistorscheiben elektrisch in Reihe miteinander geschaltet sind.
23. 23. Verwendung gemäss Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungsverhältnis Rv in jeder der Scheiben kleiner als 1,9:1 ist
24. 24. Verwendung gemäss den Ansprüchen 14 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass er weitere Körper aus Varistormaterial enthält, die mit den Scheiben aus dem Metalloxid-Vari-stormaterial elektrisch in Reihe geschaltet sind.
25. 25. Verwendung gemäss Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelwert des Spannungsverhältnisses Rv in den Varistor-Scheiben und den zusätzlichen Körpern aus Varistormaterial kleiner als 1,9 :1 ist.