基于多物理場耦合有限元法對SPD用閥片溫度場分布及熱損毀的研究

郭方方，曾緒輝，吳 輝，王成勇，戴 程

（1．合肥工業大學材料科學與工程學院，合肥 230009；2．廣東明家科技股份有限公司，廣東 東莞523000）

基于多物理場耦合有限元法對SPD用閥片溫度場分布及熱損毀的研究

郭方方1，曾緒輝2，吳 輝2，王成勇1，戴 程1

（1．合肥工業大學材料科學與工程學院，合肥 230009；2．廣東明家科技股份有限公司，廣東 東莞523000）

基于傳熱學理論，運用多物理場耦合有限元分析方法研究了防雷浪涌保護器工作時的溫度場分布特點。重點分析了防雷核心器件金屬氧化物壓敏電阻閥片正常工作時的溫升及與環境之間的熱平衡，探討了壓敏電阻在使用過程中劣化后的溫升和漏電流的變化，獲得了防雷浪涌保護器脫扣機構未動作時壓敏電阻閥片的溫升情況，并通過熱穩定實驗對浪涌保護器的溫度進行測定，對防雷核心器件熱損毀進行了觀察分析，研究結果對于壓敏電阻閥片溫升保護策略制定提供了參考。

金屬氧化物壓敏電阻；電流熱效應；熱傳導；有限元法；溫度分布

0 引言

金屬氧化物壓敏電阻（metal oxide varistors，MOV）是浪涌保護器（surge protective device，SPD）的核心元件，在電路中與被保護電器設備或元器件并聯，將過電壓限制在較低的水平以達到保護目的[1]。由于在電路的過電壓防護中，MOV在穩態工作電壓下，要長期承受雷電過電壓、操作過電壓等的不斷沖擊，會導致MOV性能隨時間劣化[2]。劣化后的MOV漏電流逐漸增大，產生的熱量逐漸累積，嚴重時引起SPD閃弧起火[3－4]，成為火災的火源。因此，MOV的劣化問題在SPD的應用中需引起重視。……