SE436233B - Ett spenningsberoende motstand bestaende av en sintrad zinkoxidkropp - Google Patents

Description

15 zol 25 30 8000040-9 stândets sidytor med glaset blandas glaspulvret med ett organiskt bindmedel till en glasnasta, vilken klibbar fast vid motståndets sidytor och uppvärms till omkring 4000 till 650°C i en oxiderande atmosfär, sådan att glasskiktet brän- HSS.

Då motståndet belagts med glas enligt en dylik konventionell metod, flyter emellertid en ökad läckström inom ett lågspän- ningsområde jämfört med i de motstånd som inte belagts med glas. Det vill säga att motståndet som belagts med glas enligt den konventionella metoden uppvisar sämre olineari- tetskarkatäristik. Med hänvisning till ett exempel avseende ett spänningsberoende motstånd med en diameter på 50 mm och en tjocklek på 22 mm, var olinearitetskoefficienten <>¿= so i ett lågströmsomràae från 10 pA till 1 mA (ström- täthet från 4 . 1o'7 till 4x1o'5 A/cmz) 'innan motståndet belades med glas. Efter det att motståndet täckts med glas, minskade emellertid olinearitetskoefficientenèíltill 20 eller lägre. I praktiken måste emellertid det spänningsbero- ende motståndet ha en olinearitetskoefficíentel.på större än 30. Då motståndet exempelvis används i en överspännings- avledare som skydd i l,200,000 Volts överföringslinjer, med- ger olinearitetskoefficienten=(, då den är lägre än 30, en -läckström på mer än 80 pA att flyta under ett.normalt spän- ningsförhållande på 95% (normal arbetsspänning/Spänning,dá en ström på l mA får flyta). Detta innebär att en erforderlig livslängs på 100 till 150 år för övefspänningsavledare ejkan förväntas.

Syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett spänningsberoende motstånd som är belagt med glas och som har utmärkta egenskaper avseende spänningsolinearitet. ' 10 15 20 25 30 eoooono-9 Ett ytterligare syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett spänningberoende motstånd som har hög isola- tionsresistans.

Ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett spänningsberoende motstånd,i vilket uppträ- dandet av sprickor i glasskiktet under uppvärmningsförloppet hindras. i Enligt den undersökning, som leddes av uppfinnarna av före- liggande uppfinning, upptäcktes att hos de konventionella spänningsberoende motstånden av typenzinkoxid belagt med glas, var resistansen onormalt låg i skiljytan mellan glas- skiktet och den sintrade delen och följaktligen försämrades egenskaperna avseende spänningsolineariteten genom inverkan avläckström i dessa områden. Det har hittills varit känt att resistansen minskar och läckströmmen ökar om motstånd av typen zinkoxid värmebehandlas i en kvävgas med en tempe- ratur som är högre än cirka 400°C. Detta fenomen tillskrivs det förhållande att vid en temperatur på cirka 400°C till 500°C eller högre, undergår det organiska bindmedlet i glas- 7 pastan en reaktion med den sintrade delen av zinkoxid enligt följande. Då det organiska bindmedlet brinner under förbruk- ning av syre, vilket adsorberats på ytorna hos zinkoxidpar- tiklarna i den sintrade delen, reduceras syrejonerna på ytorna hos zinkoxidpartiklarna, varför potentialbarriärerna minskas i korngränserna i den sintrade delen eller i gräns- skiktet, vilket tillåter läckströmmen att öka.

Baserat på den förutnämnda upptäckten, består grundprinci- pen i föreliggande uppfinning av att blanda en katalysator vi glaspastan för att fullständigt bränna ut det organiska bindmedlet vid en lägre temperatur än omkring 400°C, vid vilka det organiska bindmedlet ej observerbart reagerar med 10 15 20 25 ' 8000040-9 zinkoxid. Ett flertal substanser kan användas som kata- lysator. Enligt föreliggande uppfinning utgör emellertid tennoáid en optimal katalysator eftersom (1)-den ej för- sämrar glasets isolationsresistans, (2) den sprides mycket väl i glaset och tillåter bindmedlet att brinna homogent och (3) den uppvisar tillfredsställande katalytiska effek- ter vid en temperatur, som är lägre än omkring 400°C.

Som senare anges, kommer, då den sintrade delen innehåller antimonoxid, tennoxiden att delvis diffundera in i skiktet av zinkantimonat i den sintrade delen då glasskiktet brän- nes, vilket möjliggör att glasskiktet och den sintrade delen sammangfogas fast med varandra.

Figur 1 visar en delvis uppskuren sidvy av det spänningsbe- roende motståndet enligt föreliggande uppfinning, försett med ett glasskikt pà sidytan.

Figur 2 visar en delvis uppskuren sidvy av det spänningsbe- roende motståndet enligt föreliggande uppfinning, försett med ett glasskikt på sidytan och med ett mellanliggande hög- resistivt skikt.

Figur 3 är ett diagram över V-I karakteristikor, som visar förhållandet mellan det konventionella spänningsberoende motståndet och motstànden enligt föreliggande uppfinning.

Ett spänningsberoende motstånd på vilket föreliggande upp- finning tillämpats, består, vilket visas i Figur 1, av en sintrad del ll bestående av zinkoxid som huvudingrediens och av vismutoxid, manganoxid och koboltoxid vardera i en mängd av 0,01 till 10 molprocent, och som ytterligare vid behov innehåller åtminstone endera av antimonoxid,nicke1- oxid,kromoxid,kiseloxid,boroxid,blyoxid,aluminiumoxid, 10 15 20 25 30 80000ls0-9 magnesiumoxid och silveroxid vardera i en mängd av 0,01 till 10 molprocent eller av en sintrad del 11 bestående av zinkoxid som huvudingredienser och av åtminstone endera av lantanoxid,praseodymoxid, samariumoxid,neodymoxid,dys- prosiumoxid och tuliumoxid vardera i en mängd av 0,01 till 10 molprocent och som dessutom innehåller åtminstone endera av koboltoxid eller manganoxid i en mängd av 0,01 till 10 molprocent.

Elektroderna 12 är anordnade pà de plana ytorna hos den sintrade delen 11. Hänvisningssiffran 13 anger ett glasskikt anbringat på sidytan hos den sintrade delen 11._ Enligt föreliggande uppfinning är dessutom ett mellanliggan- de skikt 14 med hög resistans, sammansatt av zinksilikat och zinkantimonat anbringat på åtminstone sidytan hos den sintrade delen 11 såsom visas i Figur 2. Om glasskiktet 13 pålägges via det mellanliggande skiktet 14, äger en ömse- sidig diffusion rum mellan glasskiktet och zinksilikatskiktet, och mellan tennoxiden och zinkantimonatskiktet när glaset sintras, varför glasskiket och den sintrade delen ytterli- gare sammanfogas fast. Det tidigare nämnda mellanliggande skiktet utformas vanligen genom att på ett pressat material av vilket motståndet skall utföras, anbringa en pasta sam- mansatt av ett oxidpulver, som utgör grundmaterialet i mel- lanskiktet och ett organiskt bindmedel, vars sammansättning senare kommer att anges, och genom att kalcinera det på detta sätt belagda pressade materialet vid en temperatur på omkring 10000 till 1300°C. Även vid detta steg i framställ- ningen beaktas att syre tages från zinkoxiden på det presade materialets yta och förbrukas vid bränningen av det organi- ska bindmedlet. I detta fall förbrukas emellertid syre innan det korngränsskikt utbildas, som bestämmer egenskaperna i spänningsolineariteten, och påverka olinearitetsegenskaperna 10 15 20 25 30 aooooao-9 i ringa utsträckning. Dessutom försämras ej olinearitets- egenskaperna även om syret förbrukas, eftersom nytt syre tillförs utifrân beroende på rörelsen i de aktiva substan- serna under sintringsförfarandet. Detta skiljer sig från brännimgalav glaspastan, vilket genomförs efter det att korngränsskiktet utbildats vid en temperatur på 700°C eller högst 800°C med hänsynstagande till glasets temperaturut- vidgningskoefficient varför syre diffunderar i mindre omfatt- ning! Med andra ord gäller att syreförbrukningen vid fram- ställningen av det mellanliggande skiktet påverkar olineari- tets egenskaperna i ringa utsträckning till skillnad från under bränningen av glaspastan.

Det spänningsberoeende motståndet enligt föreliggande upp- finning är, som nämnts ovan, åtminstone på motståndets sido- yta belagt med ett skikt av blyborsilikatglas innehållande tennoxid, antingen direkt eller över ett högresistivt mellan- skikt, såsom visas i Figur 1 och 2, för att förhindra kryp- överslag. Om så erfordras kan dessutom glasskiktet utformas upp till de plana ytor; där elektroderna finns.

Glasskiktet kan innehålla 40 till 85 viktsprocent blyoxid, 3 till 25 viktsprocent boroxid och 1,5 till 25 viktsprocent kiseloxid. Glasskiktet innehåller med fördel 40 till 75 viktsprocent blyoxid, 5 till 15 viktsprocent boroxid och 2,5 till 25 viktsprocent kiseloxid. Om mängderna av blyoxid och boroxid är större än de ovan angivna mängderna och om mäng- den kiseloxid är lägre än den ovannämnda mängden, förlorar glaset motståndskraft mot fukt. Isolationsresistansen minskar därför av luftens fuktinnehåll, eller ökar temperaturutvidg- ningskoefficienten,vilket ger upphov till sprickbildning i glaset under temperaturförloppet. lO 15 20 25 30 80000140-9 Beträffande motståndsegenskaperna i fukt får inte glaskom- ponenterna lösas ut även då glasskiktet behandlas genom ned- sänkning i vatten, och tåligheten mot spänningspulser får inte minska. Beträffande isolationsresistansen får ett spän- ningsberoende motstånd med exempelvis en diameter på 56 mm och en tjocklek på 22 mm ej förlora isolationsresistansen även då en impuls på 4 x 10 ps (en toppström på 100 till 150 kA) påläggs. Beträffande temperaturtáligheten får på det spänningsberoende motståndet inte utvecklas sprickor även sedan det utsatts för 1000 temperaturcykler, där varde- ra cykeln omfattar en uppvärmning inom ett temperaturomràde fràn -30°C till +80°C under 4 timmar, och vidare får det ej förlora impulsresistansen.

Dá mängderna av blyoxid och boroxider är för små eller då mängden av kiseloxid är för stor, uppvisar glaset en låg temperaturutvidgningskoefficient, varför sprickor utbildas i glasskiktet under temperaturcyklingen och dessutom måste bränningen ske vid en högre temperatur än 700°C, vilket är en nackdel om en elektrisk ugn används under tillverkningen.

Om glasskiktets tjocklek är alltför liten är det svårt att helt eliminera ojämnheten på cirka 20 till 30 pm pá den sintrade delens yta, det vill säga táligheteh mot spännings- impulser kan ej ökas. Om, á andra sidan, glasskiktets tjock- lek är alltför stor, uppstår lätt sprickor i glasskiktet, vilka orsakar att táligheten mot spänningsimpulser minskar.

Med en sammansättning enligt föreliggande uppfinning skall därför glasskiktets tjocklek ligga inom omrâdet fràn 30 pm till 1 mm.

Enligt föreliggande uppfinning bör tennoxid i en mängd av 0,4 till 10 viktsprocent tillsättas glaset, som har en grund- sammansättning enligt tidigare beskrivning. Om mängden tenn- foxid är mindre än det ovannämnda värdet, erhålles ej till- 10 15 20 25 30 saoooouo-9 räcklig katalytisk inverkan. Om, å andra sidan, mängden tennoxid är alltför stor, utbildas en påkänning i skilje- ytan mellan den sintrade delen och glasskiktet beroende på skillnaden i tennoxidens temperaturutvidgningskoefficient (cirka 45 x 10-7/OC) och den sintrade zinkoxiddelens tempe- raturutvidgningskoefficient (cirka 70 x 10-7/OC), vilket medför att glaset spricker under temperaturcykeln eller ger upphov till förekomsten av mikrosprickor, som orsakar en minskning av isolationsresistansen och att egenskaperna hos det spänningsberoende motståndet går förlorade.

Enligt föreliggande uppfinning kan dessutom det tidigare nämnda glaset kristalliseras då det blandas med zinkoxid i en mängd av 4 till 30 viktsprocent och kan dessutom blandas med zirkonoxid som fyllmedel i en mängd av 5 till 30 Vikts- * procent, så att glasskiktet motstår temperaturförändringar i ett stort temperaturområde sträckande sig från omkring -30°C, vilket är den lägsta temperatur som motståndet kommer att användas vid, till glasets bränningstemperatur. Om mäng- den zinkoxid eller zirkonoxid är lägre än ovan nämnda värde, erhålls ej tillräcklig inverkan för att förhindra glaset från att spricka. Om mängden zinkoxid eller zirkonoxid å andra sidan är för stor orsakar utbildningen av mikrospric- kor att glasskiktets isolationsresistans minskar. I det fall att det_kristalliserade glaset innehåller zinkoxid kommer tennoxid att fungera som ett för kristalliseringen befrämjan- de medel. Glaset kan dessutom innehålla mindre mängder av metallfluorider.

Enligt föreliggande uppfinning utformas blyborsilikatglaset innehållande tennoxid genom att belägga erforderliga delar på den sintrade delen av zinkoxid.med en pasta av glaspulver och organiskt bindmedel på vanligt sätt, följt av bränning.

I detta fall binder det organiska bindmedlet glaspulvret till den sintrade delen. Det organiska bindmedlet bör därför lO 15 20 25 30 80000l|0 -9 lämpligen vara sammansatt av en högmolekylär substans som kommer att helt förbrinna vid en temperatur som är lägre än glasets bränningstemperatur. Exempelvis kan etylcellulosa, polyvinylalkohol, polyetylenglykol och liknande användas i form av en lösning.

Uppfinningen illustreras pà ett konkret sätt nedan med hjälp av fungerande exempel. Det bör emellertid observeras att effekterna av föreliggande uppfinning på intet sätt begrän- sas till vad avser exemplen, i vilka alla procentsatser avser vikt.

Exempel 1: Till 785,5;ZnO tillsattes 23,3 g Bi203, 8,3 g Co2O3, 5,8 g MnCo3, 29,2 g Sb2O3, 7,6 Cr2O3,7,5 g NiO, 3,0 g Si02,0,8 g B203 och 0,2 g A1(N03)3, och blandades samman under 10 timmar med användning av en kulkvarn. Ovannämnda pulverràvara blan- dades med en vattenlösning innehållande 2 % polyvinylalkohol till en mängd av 10% i förhållande till pulverråvaran, och pressades i en storlek pá 12 mm i diameter och 5 mm i tjock- lek med ett presstryck på 750 kg/cmz. Det sålunda pressade materialet uppvärmdes med en temperaturhöjningshastighet på 100°C/timme och behandlades vid 900°C under 2 timmar. En oxidpasta erhàllen genom sammanknàdning av 112 g Bi2O3,l75 g Sb2O3, 130 g SIO2, 85 g etylcellulosa, 600 g_buty1karbitol och 150 g butylacetat anbringades därefter till en tjocklek på 100 till 200 pm på sidoytorna av det ovannämnda pressade materialet. Den resulterade enheten uppvärmdes därefter med en temperaturhöjningshastighet på 10000/timme och kalcinera- des vid 1200°C i 5 timmar. Under kalcineringsfasen förángades Bi2O3 i oxidpastan och Sb2O3 och SiO2 reagerade med ZnO respek- tive,och bildade ett högresistivt mellanskikt 14 huvudsakli- gen sammansatt av An7Sb2Ol2 och Zn2SiO4 pá sidytan hos den sintrade delen 11 såsom visas i Figur 2. 10 15 20 25 _30 eoooouo-9 10 Det sålunda sintrade elementet uppvisar en ofinearitetskoeffi- cientcl med ett så utmärkt värde som cirka 50 vid en ström från 10 pA till 1 mA. Elementets sidyta var emellertid så ojämn att den lätt smutsades under hanteringen. Dessutom var den svår att rengöra sedan den en gång nedsmutsats. Det sint- rade elementet enligt ovan får därför lätt krypöverslag vid impulsprovet.

Därefter iordningställdes 400 g glaspulver innehållande 55 % Pbó, 8 % B203, 3'% SiO2, 25 % ZnO, 4 % SnO2 och 5 % Zr02 och en glaspasta innehållande ll g etylcellulosa, 78 g butylkar- bitol och 30 g butylacetat. Glaspastan lades på sidoytan på det ovan nämnda elementet till en tjocklek på 100 till 200 pm via det högresistiva mellanskiktet 14 och uppvärmdes med en temperaturhöjningshastighet på 200oC/timme och behandlades vid 530°C under 10 minuter i luft för att därigenom bilda ett glas- skikt. Slutligen planpolerades elementets två plana ytor och aluminiumelektroder 12 smältfästes på dessa för att få ett mot- ståndselement med den uppbyggnad som illustreras i Figur 2.

Motståndselementet uppvisade en olinearitetskoefficient.øL så hög som 48 inom ett strömområde från 10 pA till 1 mA. Dess- utom var elementets sidytor jämna och smutsades ej lätt sam- tidigt som utomordentlig fukttålighet bibehölls. Elementet uppvisade därför en spänningsimpulstàlighet på två eller flera gånger så hög som för elementet utan glasskiktbeläggningen.

Dessutom fogades glasskiktet fast samman med elementet och skalades ej av eller utbildade sprickor ens efter det att elementet utsatts för 1000 gångers temperaturcykling inom ett temperaturområde från -30°C till 80°C. Inga problem upp- täcktes beträffande elementets egenskaper, såsom exempelvis dess olinearitetskoefficient. 10 15 20 25 ' aooooao-9 ll Jämförande exempel: Motstàndselement med glasbeläggning på sidytan via ett hög- resistivt mellanskikt iordningställdes på samma sätt som i exempel 1 med undantag av att nedanstående glas A och B an- vändes, vilka ej innehöll tennoxider.

Glassammansättningzp A ä .

Pb0 57,0 % 55,0 % BZO3 8,5 8,0 S102 3,2 3,0 ZnO 26,0 25,0 AIZO3 - 4,0 ZrO2 5,3 5,0 I vardera av elementen orsakade glasbeläggningen ökad läck- ström vid làga spänningar. Olinearitetskoefficienterna eå hos elementen blev så låga som 25 i fallet med glas A och 22 i fallet med glas B.

Exempel 2: _ Till 785,3 g zno tillsattes 46,6 g 31203, 16,6 g c02o3,s,a g MnCO3, 29,2 g Sb2O3, 7,6 g Cr2O3, 9,0 g SiO2, 3,2 B2O3,7,5 g fNiO och 0,1 g A1(NO3)3 och blandades, granluerades, pressades och värmebehandlades enligt samma förfarande som i exempel l.

Produkten belades därefter med en oxidpasta och kalcinerades sedan för att få en sintrad produkt med dimensionerna 30 mm diameter och 30 mm tjock.

Därefter íordningställdes glaspastorna med sammansättning en- ligt tabellen nedan på samma sätt som i exempel l, belades pá sidoytan av den sintrade produkten via det högresistiva mel- lanskiktet och brändes vid en temperatur på 4000 till 65000. 10 15 20 25 8000040-9 l2 Därefter utformades elektroderna på de plana ytorna. Egenska- perna hos det sålunda iordningställda motståndet uppmättes.

Resultaten visas i tabellen nedan.

Bedömningsstandards vid prov av värmetálighet: X: Sprickor utvecklas i glasskiktet efter det att motstånds- elementet bränts men innan det kylts till rumstemperatur.

Impulstáligheten minskas sedan motståndselementet utsatts för 1000 temperaturcykler från -300 till 80°C. Före tempe- raturcyklingen ägde inga krypöverslag rum ens då en impuls på 4 x 10 ps (toppström på 50 kA) anbringades,_medan efter temperaturcyklingen ägde krypöverslag rum då en impuls pà 4 x 10 ps (toppström 30-40 kA) anbringades.

Ingen förändring i egenskaper även efter det att motstånds- elementet utsatts för temperaturcyklingsprovet.

Inga sprickor uppstod även sedan motståndselementet togs ut från den elektriska ugnen omedelbart efter det att glasskiktet bränts.

Bedömningsstandards vid prov av fukttålighetsegenskaperna: X: Glaset löses ut eller impulståligheten minskas då mot- ståndselementet sänks ned i vatten.

Glaset löses ut eller impulstàligheten minskas då mot- ståndselementet sänks ned i kokande vatten.

Impulståligheten minskas ej även då motståndselementet sänks ned i kokande vatten.

Elementen som har beteckningen() avseende fuktigtålíghetsegen- skaperna kan användas i tillämpningar med hög temperatur och hög fuktighet isolatorer sådana som hos överspänningsavledare. aooocfio-9} 13 ll å, u 4, u u, n *äëšl .rggll v-Irdll' . mix!! ' gooooxloçxouqb-:Mq .xmn Shflu .li-Un II ä f 3 1191: flëií ma» mmm QO °° “umfiooooxxoo >< 53%?- ¶ ' áuwxl' $>.Cm:: ll | ll ra ll -là-DII -ÜC II 3.22 - mvgucuuxfaooowwfiïcgf-:cuxxwanß 31.: gNffil-Wmååååïfià-Wäåå Hf-'H u ' ._|,Hm “gç-a.

G) .nägfl *V I u E' u Il :NLQ O_1|L\\D -' U\u'\. ' (un--l ll |lII-- l 'Sååå ' i? S3" f\ . .pv II ' ä Nä non 0 í-ílllllllllllllllll man - .fi u »OR ' ;§~::u.||1||_|||:1:_r||| ¶> N: .

'\J Il woa-qfåz* qu--nomOOf-:cvxfxmuxmæm g cnfiovo f-lflf-if-z . p . if; míi man; moJnooommmofæLn-.o--unun š-[ÉIINNNHHMNH tuzfxf-äO ll E ll E “wii , - flOuOOOOOOlArñMOl-WOOOLN Vlmnf-af-i-lfl-lf-imr-I fl f-lamm Små' |= ' Û I _ ošfmuxuxmomcpmooouxmmm Éxxoucxoxcxow-:r :Guam-woman ll I! Il -u ouf-zmrfiàmwßmßOr-lmmåtñ -zu v-af-if-lv-lf-af-c eooøono-9 052 O (r r-i O) LA :l- L'\ :r in th a* l O O I i «l l m O l I N K\ lñ U\ Q I Lf\ U'\ th m 20 25 .w 's s 55 .65 75 5"? 52 16 17 18 19 20 (å) 47 51 44 48 'l|.9 45 16 17 0.5 40 1? 20 50 ao % 5-5 22 22 20 20 10 10 1o lo 0 10 1o lo 21 22 60 23 eo ' 24 - ' 60 25 60 26 60 _28 45 29 60 Refe- renë' 60 e$qmpe1 60 10 15 20 25 30 00000110-9 15 Det framgår av tabellen ovan att i fallet med referens- exemplen utan innehåll av SnO2 eller då ett glas (No 1) innehållande små mängder av SnO2 använts uppvisar motstånds- elementen dåliga olinearitetsegenskaper, att då SnO2, SiO2 ZnO och ZrO2 innehàlles i stora mängder (No. 5,6,11,21 och gg), eller då pbg och 3203 innehàlles i små mängder (No 6,17), försämras temperaturegenskaperna och att då PbO eller B2O3 innehålles i stora mängder (Nr 9,14) och då Si02 innehålles i alltför smà mängder (No 13), försämras fukttàlighetsegen- skaperna. Glaset uppvisar utmärkta temperaturegenskaper och fukttålighetsegenskaper då fordringarna med exempelvis 40 5 Pb0 4 75 %, 5 § PbO3 5 15 %, och 2,5 5 SiO2 4 25 % upp- fylles. Dessutom kan särskilt utmärkta temperaturegenskaper erhållas om blyborsilikatglaset innehåller 4 till 30 % ZnO och 5 till 30 % ZrO2.

Exempel 3: Till 785,3 g ZnO sättes 15 g Bi2O3, 4 g COZO3, 2,9 g MnCO3 och 15 g Sb2O3 som blandades och pressades på samma sätt som iexempel 1, följt av beläggning med en oxidpasta och kal- cinering för att erhålla ett sintrat element (med måtten 56 mm i diameter och 20 mm tjocklek). Elementen sänktes därefter ned i en lösning bestående av 800 ml trikoletylen innehållande 16 g etylcellulosa och 600 g glaspulver enligt No 30 i tabellen.

Efter torkning brändes elementet i 500°C under 10 minuter.

Båda ytorna hos elementet polerades därefter och försågs med elektroder. Det sålunda iordningställande motståndselementet uppvisade en olinearitetskoefficientoL på 40 och krypöverslag erhölls ej även då en impuls på 4 x 10 Ps (toppström 130 kA) pålades.

Hos de element, som ej är belagda med glas, erhölls å andra sidan krypöverslag hos sju element av tio då en impuls på 100 kA pâlades, beroende på att ytorna smutsades under pole- 10 15 20 25 0000000-9 16 ringsfasen eller under den fas då elektroderna anbringades.

Då glasen enligt exempel 1 och 2 belagts, uppvisade dess- utom motståndselementen en olinearitetskoefficient dlpà 18 och 19.

Förhållanden mellan tjockleken hos glaset No 30 och spännings- impulståligheten visas nedan. I detta fall har elementet en diameter på 56 mm och impulsen har en kurvform på 4 x 10 ps.

Glasets tjocklek Spänningsimpuls- Anm tàlighet 10 pm 40 KA 30 pm 100 KA A100 pm 130 KA 300 Pm * _l20 KA 1.000 pm 100 KA 1500 pm 60 KA Sprickor - utvecklas i glaset Figur 3 är diagram över spännings- strömegenskaperna då glaset No 3 används för ett spänningsberoende motstånd med en dia- meter pâ 56 mm och en tjocklek på 22 mm. Abskissan och ordina- tan har logaritmiska skalor. I Figur 3 representerar kurva A egenskaperna då motståndet är belagt med glas som visaai figu- rerna l och 2, och C representerar spännings- strömegenskaperna hos ett spänningsberoende motstånd med en diameter på 56 mm och tjocklek på 22 mm, som visas i Figur 1, med beläggning av glas med konventionell sammansättning. En.kurva B represente- rar spännings- strömegenskaperna hos ett spänningsberoende motstånd av samma storlek som i A och C och uppbyggts såsom visas i Figur l, men där glas med konventionell sammansättning använts. 10» 15 20 25 sbaoono-9 17 Exempel 4: 785,3 g ZnO, 23,3 g Bi2O3, 8,3 g Co2O3 och 5,8 g MnCO3 blandades samman, granulerades och pressades pà samma sätt som i exempel 3. Den pressade produkten kalcinerades där- efter, belades med glaset och brändes på samma sätt som i exempel 3 för att erhålla ett element med den uppbyggnad som visas i Figur 1.

Olinearitetskoefficienten aL var 40 då glas No 30 användes och impulståligheten var 100 kA. Då en högre impulsström tilläts flyta, uppträdde överslag i skiljeytan mellan den sintrade produkten 1 och glasskiktet 3. Då glaset enligt referensexempel 1 användes blev à andra sidan olinearitets- koefficienten.¿.1ika med 9. Eftersom glasskiktet i dessa fall var i direkt kontakt med den sintrade produkten, påverkades olinearitetskoefficienten=Å kraftigt av glassammansättningen under bränningsfasen.

Exempel 5: 485 g ZnO, 10 g Nd2O3 eller Sm2O3 och 5,0 g Co2O3 blandades, granulerades,pressades och kalcinerades på samma sätt som i exempel 4. En pasta innehållande glas No 30 i tabellen lades sedan på den pressade produkten och brändes. Olinearitetsko- _ efficienten oß hos det resulterande elementet var 25 då Nd2O3 användes och 23 då Sm O användes. Impulstàligheten var mer 2 3 än 10 gånger högre än hos elementet utan glasbeläggning. 01inearitetskoefficienterna ofihos elementen var 7 och 6 respektive, då glaset enligt referensexempel 1 användes.

Exempel 6: En glaspasta sammansatt av glaspulver (69,8 % PbO, 8,59% B2 3, 10 15 80000110-9 18 2,62 % SiO2, 1,7 % SnO2, 20,0 % ZnO, 0,25 % ZrO2 och 0,04% AIZO3), etylcel1u1osa,buty1karbitol och butylacetat lades på sidytan hos ett element, som blandats, pressats, belagts med oxidpasta och kalcinerats på samma sätt som i exempel 1, och värmebehandlades vid 425° till 550°C under 30 minuter för att utbilda ett glasskikt. Glaset kristalliserades då det uppvärmts till en temperatur på 475°C eller högre. Oli- nearitetskoefficienten hos exemplaren var 48 till 56 då temperaturen för bränning av glaset var 4250 till 475°C, och 42 till 48 då temperaturen för bränning av glaset var 4750 till 555°C. Exemplaren uppvisade utmärkta fukttàlighetsegen- skaper och temperaturegenskaper. Temperaturegenskaperna var särskilt utmärkta då glaset bränts vid 4750 till 550°C.

Impulståligheten var 100 RA då g1asskiktet“bränts vid 42s° ti11 475°c och 150 kA då glasskiktet bränts vid 47s° till 5so°c.

Följande tabell visar resultaten då förhållandet mellan SiO2 och Sb2O3, vilket utgör det högresistiva skiktet, ändrades.

Glasskiktet brändes emellertid vid 500°C. sooooho-à 19 Högfeáístivš skíkf -L _ Glas--' '" Impdlstålígfiet - _ skíktets - . . tjocklek Omedelbart_ Efter värçe- -_ :âïïâgrgâlšânâe'_ TJ°°k1ek - 0 efter_glasets cykling . 7 2 l¿ brännlng ogh Zn2$i0u 0.11 _ _ ' 50/51: 5 20014111 los RA eo KA 1.0' 1' " 152 _ 151 4.0 " - _ ,_-" 150 _ 150 16-0 __ _ ._'_' 0_ 5.. _". 1.5.5 _ . _0155 40.10 5 1' 0 " 155 72 1.11 _ 5,111: " 102- 100 -1 1o ." 148 “ _ _ 150 ~ ' - ao _ " 155" - . 15? n juï “ _2QQ _ v ___ " 150 _ ' 140 ,, I I. 500 . I n _ 152 _ ' v __ 58 -- _ 5o 10 /m ' 77 - ' _78 -- _ -- - _ - 50 - _ 150 ~ 150 ~ -- '_ " . 150 158 155 n _ _ . n agé) , 153 ' ' _ 150 -- _ -- 1 ; 500 152 " 1113 n _ _ _ _ n . _ ' - _ _ 10 15 20 25 30 8000040 - 9 20 'Hos överspänningsavledare för lägre än 288 kV, måste impuls- tåligheten vara högre än 100 kA, och hos överspänningsavledare för högre än 420 kV, måste impulstáligheten vara högre än iso kA. nä viktförhallandat mellan zinkantimonat och zink- silikat i det högresistiva skiktet faller utanför området l till 16, orsakar skillnaden mellan temperaturutvidgningsko- efficienten hos den sintrade ZnO-produkten och temperaturut- vidgningskoefficienten hos det högresistiva skiktet sprickor mellan den sintrade ZnO-produkten och det högresistiva skiktet under temperaturcyklingen. Detta är en orsak till minskning av isolationsmotståndet. Om det högresistiva skiktet är allt- för tunt, framträder ej dess egenskaper tillräckligt, och. fogstyrkan i skiljeytan mellan den sintrade ZnO-produkten och glasskiktet blir ej tillräckligt hög. Det högresistiva skiktet, som har alltför stor tjocklek, tenderar dessutom att bli skört under temperaturcyklingen. Enligt föreliggande uppfinning bör det högresistiva skiktet lämpligen ligga inom 10 till 200 pm.

Exempel 7: Experiment genomfördes med användning av ett glas bestående av 69,8 % PbO,8,59% BZO3, 2,62 % SiO2, 1,00 % SnO2, 20,0% ZnO, o,25%izro2 och 0,74% A12o3 1 atä11at för att använda g1aaat enligt exempel 6. Då glaset brändes vid 4250 till 475°C, upp- visade elementet olinearitetskoefficienümïafpà 43 till 50 och utmärkta fukttâlighetsegenskaper liksom temperaturegen- skaper.

Som tydligt framgår av förutnämnda exempel, visar de spännings- beroende motstånden av zinkoxidtyp enligt föreliggande upp- finning följande fördelar. (a) OlinearitetskoefficienUm1gßär två eller flera gånger större än hos de element som belagts med konventionellt glas, vilket ej innehåller tennoxid. Med de konventio- nella elementen är olinearitetskoefficienten Jllägre än 20. 80000510-9 21 (b) Impulståligheten är så hög som 100 till 150 kA, vilket är mer än två gånger så hög som hos de element, som ej är glasbelagda. (c) Ytan hos glasskiktet är jämn och smutsas mindre. (d) Motstándselementet visar utmärkta fukttälighetsegen- skaper och temperaturegenskaper.

Claims (1)

1. _ 8000040-9 ll PATENTKRAV 1. 2. 3. 5. Ett apânningabaroande motstånd bestående ev en elntrnd zink- oxídkropp, k ë n n e t e u k n a~d av att de notltående änd- ytorna av kroppen (11) är försedda med elektroder-(12) och att eidnytan mellan nämnde ändytor är belagd med ett glob- ekikt (13), innehållande tennoxid. Ett epänningsberoende motstånd enligt patentkrav 1, R ä n n a- t a c k n a u av att glaaskiksac (13) ä: et: blymmilikugtglae innehållande tennuxíd 1 en mängd av 0,4 till 10 viktsptoeent. Ett spänningeberoende motstånd enligt patentk2av1, k I n n I- ët e c k n a d av att nämnde sídoyta är försedd med ett hög- resíetivt skikt av zinkentímonat och zínksilikat och ltt.näunde glaeskikt (13) är pâlegt nämnda aldnyte vie nälnda hägreslntive skikt. Ett spänningsbaroende motstånd enligt patentkrav 2,ak e n n e- t e e k n a d av att nämnda blyboreilikatglee innehåller 40 till 85 víktsprocent blyoxid, 3 till 25 viktsprocent boroxid och 1,5 till 25 vikteprocant kiaaloxid.