¿Qué es un varistor y por qué se necesita?
Principio de funcionamiento
Un varistor es un dispositivo semiconductor con una característica simétrica de corriente-voltaje no lineal. Según su forma, podemos concluir que el varistor funciona tanto en corriente alterna como en corriente continua. Consideremos con más detalle.
En el estado normal, la corriente a través del varistor es extremadamente pequeña, se llama corriente de fuga. Puede considerarse como un componente dieléctrico con cierta capacidad eléctrica y podemos decir que no pasa corriente. Pero, a cierto voltaje (en la imagen es + - 60 voltios), comienza a pasar corriente.
En otras palabras, el principio de funcionamiento del varistor en los circuitos de protección se asemeja a una brecha de chispa, solo en un dispositivo semiconductor no se produce una descarga de arco, pero su resistencia interna cambia. Con una disminución de la resistencia, la corriente de las unidades de microamperios aumenta a cientos o miles de amperios.
La imagen gráfica condicional del varistor en los circuitos:
La designación del elemento en los diagramas se asemeja a una resistencia convencional, pero tachada en diagonal por una línea en la que se puede aplicar la letra U. Para encontrar este elemento en el tablero o en el circuito, preste atención a las firmas, la mayoría de las veces se indican como RU o VA.
La apariencia del varistor:
Se instala un varistor paralelo al circuito para protegerlo. Por lo tanto, con un pulso de voltaje del circuito protegido, la energía no ingresa al dispositivo, sino que se disipa como calor en el varistor. Si la energía del pulso es demasiado alta, el varistor se quemará. Pero el concepto se desvanece, hay dos opciones de desarrollo. O el varistor simplemente se romperá en pedazos, o su cristal colapsará, y los electrodos se cortocircuitarán. Esto provocará el desgaste de las pistas y los conductores, o habrá un incendio en los elementos de la carcasa y otras partes.
Para evitar esto delante del varistor, se instala un fusible en serie con todo el circuito en la señal o el cable de alimentación. Luego, en el caso de un pulso de voltaje fuerte y operación a largo plazo o quemado del varistor, el fusible también se quemará, rompiendo el circuito.
En resumen, por qué se necesita dicho componente: sus propiedades protegen el circuito eléctrico de sobretensiones destructivas que pueden ocurrir tanto en las líneas de información como en las líneas eléctricas, por ejemplo, al cambiar aparatos eléctricos potentes. Discutiremos este tema un poco más abajo.
Dispositivo
Los varistores están dispuestos de manera bastante simple: en el interior hay un cristal de material semiconductor, a menudo es óxido de zinc (ZiO) o carburo de silicio (SiC). El polvo prensado de estos materiales se somete a un tratamiento a alta temperatura (horneado) y se recubre con una funda dieléctrica.Hay versiones con terminales axiales para montar en agujeros en una placa de circuito impreso, así como en una caja SMD.
La siguiente figura muestra claramente la estructura interna del varistor:
Parámetros clave
Para elegir el varistor correctamente, debe conocer sus principales características técnicas:
- El voltaje de clasificación, puede designarse como Un. Este es un voltaje en el que una corriente de 1 mA comienza a fluir a través del varistor, con un exceso adicional, la corriente aumenta como una avalancha. Este parámetro se indica en la marca del varistor.
- Disipación de potencia nominal P. Determina cuánto puede disiparse un elemento manteniendo sus características.
- Energía máxima de un solo impulso W. Medido en julios.
- Corriente máxima de pulso Ipp. Mientras que el frente crece dentro de 8 μs, y su duración total es de 20 μs.
- Capacidad cerrada - Co. Dado que en estado cerrado el varistor es un tipo de condensador, debido a que sus electrodos están separados por un material no conductor, entonces tiene una cierta capacitancia. Esto es importante cuando el dispositivo se utiliza en circuitos de alta frecuencia.
También se distinguen dos tipos de tensiones:
- Um ~ es la variable máxima efectiva o rms;
- Um = es la constante máxima.
Marcado y selección de varistor.
En la práctica, por ejemplo, al reparar un dispositivo electrónico, debe trabajar con la marca del varistor, generalmente se realiza de la siguiente manera:
20D 471K
¿Qué es y cómo entenderlo? Los primeros 20 caracteres son el diámetro. Cuanto más grande y grueso es, más energía puede disipar el varistor. Además 471 es un voltaje de clasificación.
Pueden estar presentes otros caracteres adicionales, que generalmente indican el fabricante o la característica del componente.
Ahora veamos cómo elegir el varistor correctamente, para que realice su función correctamente. Para seleccionar un componente, necesita saber en el circuito con qué voltaje y tipo de corriente funcionará. Por ejemplo, podemos suponer que para la protección de dispositivos que operan en un circuito de 220V, es necesario usar un varistor con un voltaje de clasificación ligeramente más alto (para que funcione cuando se excede significativamente el valor nominal), es decir, 250-260V. Esto es fundamentalmente incorrecto.
El hecho es que en los circuitos de CA 220V es el valor efectivo. Si no entra en detalles, la amplitud de la señal sinusoidal a la raíz es 2 veces mayor que el valor real, es decir, 1,41 veces. Como resultado, el voltaje de amplitud en nuestras salidas es de 300-310 V.
240 * 1.1 * 1.41 = 372 V.
Donde 1,1 es el factor de seguridad.
En tales cálculos, el elemento comenzará a funcionar cuando el voltaje actual salte más de 240 voltios, por lo que su voltaje de clasificación debe ser de al menos 370 voltios.
A continuación se muestran las clasificaciones típicas de varistores para redes de CA con un voltaje de:
- 100V (100 ~ 120) - 271k;
- 200V (180 ~ 220) - 431k;
- 240V (210 ~ 250) - 471k;
- 240V (240 ~ 265) - 511k.
Uso domestico
El propósito de los varistores es proteger el circuito durante pulsos y sobretensión en la linea. Esta propiedad permitió que los elementos considerados consideraran su aplicación como protección:
- líneas de comunicación;
- entradas de información de dispositivos electrónicos;
- circuitos de potencia.
La mayoría de las fuentes de alimentación baratas no instalan ninguna protección. Pero en los buenos modelos, los varistores se instalan en la entrada.
Además, todos saben que la computadora debe estar conectada a la alimentación mediante un cable de extensión especial con un botón: protector contra sobretensiones. No solo filtra la interferencia, los varistores también se instalan en los circuitos de filtro normales.
A menudo, los electricistas recomiendan proteger las lámparas LED chinas instalando un varistor paralelo al cartucho. Otros dispositivos también protegen, algunos montan el varistor en un enchufe o en un enchufe para proteger el equipo conectado.
Para proteger todo el apartamento, puede instalar el varistor en un riel dinámico, en buenos dispositivos, en el caso, son varistores realmente potentes con un diámetro de puño.Un ejemplo de tal dispositivo es SPE-1, que se muestra en la foto a continuación:
En conclusión, me gustaría señalar que el propósito del varistor es proteger cualquier circuito eléctrico. El principio de funcionamiento se basa en un cambio en la resistencia de la estructura de semiconductores bajo la influencia de alto voltaje. El voltaje al cual una corriente de 1 mA comienza a fluir a través del elemento se llama clasificación. Este y el diámetro del elemento son los parámetros principales al elegir. Quizás hemos explicado claramente qué es un varistor y por qué es necesario, haga preguntas en los comentarios si no comprende algo.
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El es azul