Vad är en varistor och varför behövs den?

Funktionsprincip

En varistor är en halvledaranordning med en symmetrisk olinjär strömspänningskaraktäristik. Enligt dess form kan vi dra slutsatsen att varistorn fungerar i både växel och likström. Låt oss överväga det mer detaljerat.

I normaltillstånd är strömmen genom varistor extremt liten, kallas den läckström. Det kan betraktas som en dielektrisk komponent med en viss elektrisk kapacitet och vi kan säga att den inte passerar ström. Men vid en viss spänning (på bilden är det + - 60 volt) börjar den passera strömmen.

Med andra ord, liknar principen för drift av varistor i skyddskretsar en gnistgap, endast i en halvledaranordning uppträder inte en bågeutladdning, men dess inre motstånd ändras. Med en minskning av motståndet ökar strömmen från enheter av mikroampor till hundratals eller tusentals ampere.

Den villkorade grafiska bilden av varistorn i kretsarna:

Beteckningen på elementet på diagrammen liknar ett konventionellt motstånd, men korsade diagonalt av en linje som bokstaven U kan appliceras på. För att hitta detta element på kortet eller i kretsen, var uppmärksam på signaturerna, oftast indikeras de som RU eller VA.

Varistorns utseende:

En varistor installeras parallellt med kretsen för att skydda den. Därför, med en spänningspuls från den skyddade kretsen, kommer energin inte in i enheten utan distribueras i form av värme på varistorn. Om pulsenergin är för hög kommer varistoren att brännas. Men konceptet brinner ut suddigt, det finns två utvecklingsalternativ. Antingen kommer varistorn helt enkelt att riva i styck, eller så kommer kristallen att kollapsa, och elektroderna kommer att kortslutas. Detta kommer att leda till utbränning av spåren och ledarna, eller det kan uppstå en eld i huselementen och andra delar.

För att undvika detta framför varistorn installeras en säkring i serie med hela kretsen i signalen eller matningsledningen. I fallet med en stark spänningspuls och långvarig drift eller utbränning av varistor, kommer säkringen också att brinna och bryter kretsen.

Kort sagt, varför en sådan komponent behövs - dess egenskaper skyddar den elektriska kretsen från dödliga översvämningar som kan uppstå både på informationslinjer och på elektriska ledningar, till exempel när du byter kraftfulla elektriska apparater. Vi kommer att diskutera denna fråga lite nedan.

anordning

Varistorer är ordnade helt enkelt - inne finns en kristall av halvledarmaterial, oftast är det zinkoxid (ZiO) eller kiselkarbid (SiC). Det pressade pulvret av dessa material underkastas hög temperaturbehandling (bakas) och beläggs med en dielektrisk mantel.Det finns antingen versioner med axiella plintar för montering i hål på ett tryckt kretskort samt i ett SMD-fodral.

Figuren nedan visar varistorens inre struktur tydligt:

Viktiga parametrar

För att välja varistor korrekt måste du känna till dess huvudsakliga tekniska egenskaper:

1. Klassificeringsspänning, kan betecknas som Un. Detta är en sådan spänning vid vilken en ström på 1 mA börjar strömma genom varistorn, med ytterligare ett överskott, strömmen ökar som en lavin. Denna parameter indikeras i varistormarkeringen.
2. Nominell effektfördelning P. Bestämmer hur mycket ett element kan spridas samtidigt som det behåller dess egenskaper.
3. Maximal energi för en enda impuls W. Mätt i Joules.
4. Maximal ström Ipp-puls. Medan fronten växer inom 8 μs och den totala varaktigheten är 20 μs.
5. Closed Capacity - Co. Eftersom varistorn i det stängda tillståndet är en typ av kondensator, eftersom dess elektroder är åtskilda av ett icke-ledande material, har den en viss kapacitans. Detta är viktigt när enheten används i högfrekventa kretsar.

Två typer av spänningar skiljer sig också:

• Um ~ är den maximala effektiva eller rms-variabeln;
• Um = är den maximala konstanten.

Markering och val av varistor

I praktiken, till exempel, när du reparerar en elektronisk enhet, måste du arbeta med varistormarkeringen, vanligtvis är den gjord i formen:

20D 471K

Vad är det och hur man förstår det? De första 20D-tecknen är diametern. Ju större och tjockare den är, desto mer energi kan varistoren spridas. Ytterligare 471 är en klassificeringsspänning.

Andra ytterligare tecken kan finnas, vilket vanligtvis indikerar tillverkarens eller funktionen för komponenten.

Låt oss nu ta reda på hur du väljer varistor korrekt, så att den fungerar korrekt. För att välja en komponent måste du veta i kretsen med vilken spänning och vilken typ av ström den kommer att fungera. Vi kan till exempel anta att för skydd av enheter som arbetar i en 220V-krets är det nödvändigt att använda en varistor med en högre klassificeringsspänning (så att den fungerar när det nominella värdet överskrids betydligt), det vill säga 250-260V. Detta är i grunden fel.

Faktum är att i växelströmkretsar är 220V det effektiva värdet. Om du inte går in på detaljer, då är sinusformiga signalens amplitud till roten två gånger mer än det verkliga värdet, det vill säga 1,41 gånger. Som ett resultat är amplitudspänningen i våra uttag 300-310 V.

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

Där 1,1 är säkerhetsfaktorn.

Vid sådana beräkningar kommer elementet att börja arbeta när strömspänningen hoppar mer än 240 volt, så dess klassificeringsspänning måste vara minst 370 volt.

Nedan visas typiska betyg för varistorer för AC-nät med en spänning på:

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

Inhemsk användning

Syftet med varistorerna är att skydda kretsen under pulser och överansträngning på linjen. Den här egenskapen gjorde det möjligt för de övervägda elementen att hitta deras tillämpning som skydd:

• kommunikationslinjer;
• informationsingångar på elektroniska enheter;
• strömkretsar.

De flesta billiga nätaggregat installerar inget skydd. Men i bra modeller installeras varistorer vid ingången.

Dessutom vet alla att datorn måste vara ansluten till ström via en speciell förlängningssladd med en knapp - överspänningsskydd. Det filtrerar inte bara störningar, varistorer installeras också i vanliga filterkretsar.

Ofta rekommenderar elektriker att skydda kinesiska LED-lampor genom att installera en varistor parallellt med patronen. Andra enheter skyddar också, vissa monterar varistorn i ett uttag eller i en kontakt för att skydda den anslutna utrustningen.

För att skydda hela lägenheten - du kan installera varistor på en dyn-skena, i bra apparater i fallet är riktigt kraftfulla varistorer med en diameter på en knytnäve.Ett exempel på en sådan enhet är SPE-1, som visas på bilden nedan:

Avslutningsvis vill jag notera att varistorns syfte är att skydda alla elektriska kretsar. Funktionsprincipen är baserad på en förändring i motståndet hos halvledarstrukturen under påverkan av högspänning. Spänningen vid vilken en ström på 1 mA börjar strömma genom elementet kallas klassificering. Detta och elementets diameter är huvudparametrarna när du väljer. Kanske har vi tydligt förklarat vad en varistor är och varför den behövs, ställ frågor i kommentarerna om du inte förstår något.

I slutändan rekommenderar vi att du tittar på användbara videor om artikelns ämne:

Visst vet du inte:

• Vilken typ av elektrisk störning
• SPD-principen för drift
• Hur man gör ett gör-det-själv överspänningsskydd
• Hur man testar ett motstånd hemma