Čo je varistor a prečo je to potrebné?

Princíp činnosti

Varistor je polovodičové zariadenie so symetrickou nelineárnou charakteristikou prúd-napätie. Podľa jeho formy môžeme usúdiť, že varistor pracuje tak so striedavým, ako aj jednosmerným prúdom. Pozrime sa na to podrobnejšie.

V normálnom stave je prúd cez varistor extrémne malý, nazýva sa unikajúci prúd, Môže sa považovať za dielektrický komponent s určitou elektrickou kapacitou a môžeme povedať, že neprechádza prúdom. Ale pri určitom napätí (na obrázku je to + - 60 V), začne prechádza prúd.

Inými slovami, princíp činnosti varistora v ochranných obvodoch pripomína iskrovú medzeru, iba v polovodičovom zariadení nedochádza k výboju v oblúku, ale mení sa jeho vnútorný odpor. S poklesom odporu prúd z jednotiek mikroampónov stúpa na stovky alebo tisíce ampérov.

Podmienený grafický obraz varistora v obvodoch:

Označenie prvku v diagrame sa podobá konvenčnému rezistoru, ale je krížovo vyškrtnuté čiarou, na ktorej môže byť umiestnené písmeno U. Ak chcete nájsť tento prvok na doske alebo v obvode, venujte pozornosť podpisom, najčastejšie sa označujú ako RU alebo VA.

Vzhľad varistora:

Paralelne s obvodom je nainštalovaný varistor, ktorý ho chráni. Preto pri napäťovom impulze chráneného obvodu energia nevstúpi do zariadenia, ale je rozptýlená ako teplo na varistore. Ak je energia impulzu príliš vysoká, varistor varí. Ale koncept bude rozmazaný, existujú dve možnosti vývoja. Buď varistor jednoducho roztrhne kúsky alebo sa jeho kryštál zrúti a elektródy budú skratované. To povedie k vyhoreniu koľají a vodičov alebo k požiaru v prvkoch krytu a ďalších častiach.

Aby sa tomu zabránilo pred varistorom, je v sérii inštalovaná poistka s celým obvodom v signálnom alebo napájacom vodiči. Potom v prípade silného napäťového impulzu a dlhodobej prevádzky alebo vyhorenia varistora dôjde tiež k spáleniu poistky a k prerušeniu obvodu.

Stručne povedané, prečo je taký komponent potrebný - jeho vlastnosti chránia elektrický obvod pred deštruktívnymi nárazmi, ktoré sa môžu vyskytnúť na informačných i elektrických vedeních, napríklad pri prepínaní výkonných elektrických spotrebičov. O tejto otázke sa budeme venovať trochu nižšie.

Zariadenie

Varistory sú usporiadané celkom jednoducho - vo vnútri je kryštál polovodičového materiálu, najčastejšie je to oxid zinočnatý (ZiO) alebo karbid kremíka (SiC). Lisovaný prášok z týchto materiálov sa podrobí vysokoteplotnému spracovaniu (pečenie) a potiahne sa dielektrickým plášťom.Existujú buď verzie s axiálnymi svorkami na montáž do otvorov na doske plošných spojov, ako aj v prípade SMD.

Obrázok nižšie jasne ukazuje vnútornú štruktúru varistora:

hlavné parametre

Pre správny výber varistora musíte poznať jeho hlavné technické vlastnosti:

1. Klasifikačné napätie môže byť označené ako Un. To je také napätie, pri ktorom prúd 1 mA začne pretekať varistorom, s ďalším prebytkom sa prúd zvyšuje ako lavína. Tento parameter je uvedený v označení varistora.
2. Menovitý rozptyl energie P. Určuje, do akej miery sa prvok môže rozptýliť pri zachovaní jeho charakteristík.
3. Maximálna energia jedného impulzu W. Merané v Jouloch.
4. Maximálny prúdový impulz Ipp. Zatiaľ čo predná časť rastie do 8 μs a jej celkové trvanie je 20 μs.
5. Uzavretá kapacita - Co. Pretože v uzavretom stave je varistor akýmsi kondenzátorom, pretože jeho elektródy sú oddelené nevodivým materiálom, má určitú kapacitu. Toto je dôležité, keď sa zariadenie používa vo vysokofrekvenčných obvodoch.

Rozlišujú sa tiež dva druhy napätia:

• Um ~ je maximálna efektívna alebo efektívna premenná;
• Um = je maximálna konštanta.

Značenie a výber varistora

V praxi napríklad pri oprave elektronického zariadenia musíte pracovať s označením varistora, zvyčajne sa robí vo forme:

20D 471K

Čo je to a ako tomu rozumieť? Prvých 20D znakov predstavuje priemer. Čím je väčší a hrubší, tým viac energie varistor dokáže rozptýliť. Ďalej 471 je klasifikačné napätie.

Môžu byť prítomné ďalšie ďalšie znaky, ktoré obvykle označujú výrobcu alebo vlastnosť komponentu.

Teraz zistime, ako správne zvoliť varistor, aby správne vykonával svoju funkciu. Ak chcete vybrať komponent, musíte v obvode vedieť, aké napätie a typ prúdu bude fungovať. Napríklad sa dá predpokladať, že na ochranu zariadení pracujúcich v obvode 220 V je potrebné použiť varistor s klasifikačným napätím mierne vyšším (takže pracuje, keď je nominálna hodnota výrazne prekročená), tj 250 - 260 V. To je zásadne nesprávne.

Faktom je, že v striedavých obvodoch je účinná hodnota 220 V. Ak nechcete ísť do detailov, potom je amplitúda sínusového signálu na koreň dvakrát väčšia ako skutočná hodnota, tj 1,41 krát. Výsledkom je, že amplitúdové napätie v našich zásuvkách je 300 - 310 V.

240 * 1,1 * 1,41 = 372 V.

Kde 1,1 je bezpečnostný faktor.

V týchto výpočtoch sa prvok začne fungovať, keď aktuálne napätie presiahne viac ako 240 voltov, takže jeho klasifikačné napätie musí byť najmenej 370 voltov.

Nižšie sú uvedené typické hodnotenia varistorov pre striedavé siete s napätím:

• 100 V (100 - 120) - 271 k;
• 200 V (180 - 220) - 431 k;
• 240 V (210 - 250) - 471 k;
• 240V (240 ~ 265) - 511k.

Domáce použitie

Účelom varistorov je chrániť obvod počas impulzov a prepätia na linke. Táto vlastnosť umožnila posudzovaným prvkom nájsť ich aplikáciu ako ochranu:

• komunikačné linky;
• informačné vstupy elektronických zariadení;
• výkonové obvody.

Väčšina lacných napájacích zdrojov neinštaluje žiadne ochrany. Ale v dobrých modeloch sú varistory nainštalované na vstupe.

Každý okrem toho vie, že počítač musí byť pripojený k napájaniu pomocou špeciálneho predlžovacieho kábla s tlačidlom - sieťový filter, Nielen filtruje rušenie, ale varistory sú inštalované aj v normálnych filtračných obvodoch.

Elektrikári často odporúčajú chrániť čínske LED žiarovky inštaláciou varistora rovnobežného s kazetou. Chráni aj iné zariadenia, niektoré pripevňujú varistor do zásuvky alebo do zásuvky na ochranu pripojeného zariadenia.

Na ochranu celého bytu - varistor môžete nainštalovať na dynovú koľajnicu, v prípade dobrých zariadení sú to skutočne silné varistory s priemerom päste.Príkladom takého zariadenia je SPE-1, ktorý je uvedený na fotografii nižšie:

Na záver by som chcel poznamenať, že účelom varistora je chrániť akýkoľvek elektrický obvod. Princíp činnosti je založený na zmene odporu polovodičovej štruktúry pod vplyvom vysokého napätia. Napätie, pri ktorom prúdom 1 mA začína pretekať prvkom, sa nazýva klasifikácia. Toto a priemer prvku sú hlavnými parametrami pri výbere. Možno sme jasne vysvetlili, čo je varistor a prečo je to potrebné. Ak niečo nerozumiete, opýtajte sa na poznámky v komentároch.

Nakoniec vám odporúčame pozerať si užitočné videá na tému článku:

Určite nevieš:

• Aký druh rušenia je v sieti?
• Princíp činnosti SPD
• Ako vyrobiť prepäťovú ochranu do-it-yourself
• Ako skontrolovať odpor doma