Một varistor là gì và tại sao nó cần thiết?

Nguyên lý hoạt động

Một varistor là một thiết bị bán dẫn có đặc tính điện áp phi tuyến đối xứng. Theo hình thức của nó, chúng ta có thể kết luận rằng varistor hoạt động theo cả dòng điện xoay chiều và trực tiếp. Hãy xem xét nó chi tiết hơn.

Ở trạng thái bình thường, dòng điện qua varistor cực kỳ nhỏ, nó được gọi là dòng rò. Nó có thể được coi là một thành phần điện môi có công suất điện nhất định và chúng ta có thể nói rằng nó không vượt qua dòng điện. Nhưng, ở một điện áp nhất định (trong hình là + - 60 Volts), nó bắt đầu truyền dòng điện.

Nói cách khác, nguyên lý hoạt động của varistor trong các mạch bảo vệ giống như khe hở tia lửa, chỉ trong một thiết bị bán dẫn không xảy ra phóng điện hồ quang, nhưng điện trở bên trong của nó thay đổi. Với sự giảm sức đề kháng, dòng điện từ các đơn vị microamp tăng lên hàng trăm hoặc hàng ngàn ampe.

Hình ảnh đồ họa có điều kiện của varistor trong các mạch:

Chỉ định của phần tử trên sơ đồ giống như một điện trở thông thường, nhưng được gạch chéo bởi một dòng mà chữ U có thể được áp dụng. Để tìm phần tử này trên bảng hoặc trong mạch, hãy chú ý đến chữ ký, thông thường chúng được chỉ định là RU hoặc VA.

Sự xuất hiện của varistor:

Một varistor được cài đặt song song với mạch để bảo vệ nó. Do đó, với một xung điện áp của mạch được bảo vệ, năng lượng không đi vào thiết bị, mà bị tiêu tán dưới dạng nhiệt trên varistor. Nếu năng lượng xung quá cao, varistor sẽ bị đốt cháy. Nhưng khái niệm cháy hết, có hai lựa chọn phát triển. Hoặc là các varistor sẽ chỉ đơn giản là xé thành từng mảnh, hoặc tinh thể của nó sẽ sụp đổ, và các điện cực sẽ bị ngắn mạch. Điều này sẽ dẫn đến sự kiệt sức của đường ray và dây dẫn, hoặc sẽ có một đám cháy trong các yếu tố của nhà ở và các bộ phận khác.

Để tránh điều này ở phía trước của varistor, một cầu chì được lắp nối tiếp với toàn bộ mạch trong tín hiệu hoặc dây cung cấp. Sau đó, trong trường hợp xung điện áp mạnh và hoạt động lâu dài hoặc kiệt sức của varistor, cầu chì cũng sẽ bị cháy, làm đứt mạch.

Nói tóm lại, tại sao cần một thành phần như vậy - tính chất của nó bảo vệ mạch điện khỏi sự đột biến gây tử vong có thể xảy ra cả trên đường dây thông tin và đường dây điện, ví dụ, khi chuyển đổi các thiết bị điện mạnh mẽ. Chúng tôi sẽ thảo luận về vấn đề này một chút dưới đây.

Thiết bị

Các bộ biến đổi được sắp xếp khá đơn giản - bên trong có một tinh thể vật liệu bán dẫn, thường xuyên nhất là Zinc Oxide (ZiO) hoặc Silicon carbide (SiC). Bột ép của các vật liệu này được xử lý nhiệt độ cao (nướng) và phủ một lớp vỏ điện môi.Có một số phiên bản với các thiết bị đầu cuối hướng trục để gắn các lỗ trên bảng mạch in, cũng như trong trường hợp SMD.

Hình dưới đây cho thấy rõ cấu trúc bên trong của varistor:

Thông số chính

Để chọn đúng varistor, bạn cần biết các đặc tính kỹ thuật chính của nó:

1. Điện áp phân loại, có thể được chỉ định là Un. Đây là một điện áp mà tại đó dòng điện 1 mA bắt đầu chạy qua varistor, với sự dư thừa hơn nữa, dòng điện tăng lên như một trận tuyết lở. Tham số này được chỉ định trong đánh dấu varistor.
2. Tiêu tán công suất danh nghĩa P. Xác định mức độ một phần tử có thể tiêu tan trong khi duy trì các đặc tính của nó.
3. Năng lượng tối đa của một xung đơn W. Đo bằng Joules.
4. Xung Ipp tối đa hiện tại. Trong khi phía trước phát triển trong vòng 8 μs và tổng thời lượng của nó là 20 s.
5. Công suất đóng - Co. Vì ở trạng thái đóng, varistor là một loại tụ điện, bởi vì các điện cực của nó được phân tách bằng một vật liệu không dẫn điện, nên nó có điện dung nhất định. Điều này rất quan trọng khi thiết bị được sử dụng trong các mạch tần số cao.

Hai loại ứng suất cũng được phân biệt:

• Um ~ là biến hiệu quả hoặc rms tối đa;
• Um = là hằng số tối đa.

Đánh dấu và lựa chọn varistor

Trong thực tế, ví dụ, khi sửa chữa một thiết bị điện tử, bạn phải làm việc với dấu varistor, thông thường nó được thực hiện dưới dạng:

20D 471K

Nó là gì và làm thế nào để hiểu nó? Các ký tự 20D đầu tiên là đường kính. Càng lớn và càng dày, càng nhiều năng lượng mà varistor có thể tiêu tan. Hơn 471 là một điện áp phân loại.

Các ký tự bổ sung khác có thể có mặt, thường cho biết nhà sản xuất hoặc tính năng của thành phần.

Bây giờ chúng ta hãy tìm hiểu làm thế nào để chọn đúng varistor, để nó thực hiện đúng chức năng của nó. Để chọn một thành phần, bạn cần biết trong mạch với điện áp và loại dòng điện nào nó sẽ hoạt động. Ví dụ, chúng ta có thể giả sử rằng để bảo vệ các thiết bị hoạt động trong mạch điện 220v, cần sử dụng một biến trở có điện áp phân loại cao hơn một chút (để nó hoạt động khi giá trị danh nghĩa bị vượt quá đáng kể), nghĩa là 250-260V. Điều này về cơ bản là sai.

Thực tế là trong các mạch điện xoay chiều 220 V là giá trị hiệu quả. Nếu bạn không đi sâu vào chi tiết, thì biên độ của tín hiệu hình sin đến gốc gấp 2 lần so với giá trị thực, nghĩa là 1,41 lần. Do đó, điện áp biên độ trong các đầu ra của chúng tôi là 300-310 V.

240 * 1.1 * 1.41 = 372 V.

Trong đó 1,1 là yếu tố an toàn.

Trong các tính toán như vậy, phần tử sẽ bắt đầu hoạt động khi điện áp hiện tại nhảy hơn 240 volt, do đó điện áp phân loại của nó phải ít nhất là 370 volt.

Dưới đây là xếp hạng điển hình của các bộ biến đổi cho mạng AC với điện áp:

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

Sử dụng trong nước

Mục đích của các varistors là bảo vệ mạch trong các xung và quá điện áp trên đường dây Khách sạn này cho phép các yếu tố đang được xem xét để tìm ứng dụng của họ dưới dạng bảo vệ:

• đường dây truyền thông;
• thông tin đầu vào của thiết bị điện tử;
• mạch điện.

Hầu hết các nguồn cung cấp năng lượng giá rẻ không cài đặt bất kỳ bảo vệ. Nhưng trong các mô hình tốt, varistors được cài đặt ở đầu vào.

Ngoài ra, mọi người đều biết rằng máy tính phải được kết nối với nguồn điện thông qua một dây mở rộng đặc biệt bằng một nút - bảo vệ tăng. Nó không chỉ lọc nhiễu, bộ biến đổi cũng được cài đặt trong các mạch lọc thông thường.

Thông thường, các thợ điện khuyên nên bảo vệ đèn LED Trung Quốc bằng cách lắp đặt một bóng bán dẫn song song với hộp mực. Các thiết bị khác cũng bảo vệ, một số gắn varistor vào ổ cắm hoặc trong phích cắm để bảo vệ các thiết bị được kết nối.

Để bảo vệ toàn bộ căn hộ - bạn có thể cài đặt varistor trên dyn-rail, trong các thiết bị tốt trong trường hợp là các bộ biến đổi mạnh mẽ thực sự với đường kính của một nắm tay.Một ví dụ về một thiết bị như vậy là SPE-1, được hiển thị trong ảnh bên dưới:

Để kết luận, tôi muốn lưu ý rằng mục đích của varistor là để bảo vệ bất kỳ mạch điện nào. Nguyên lý hoạt động dựa trên sự thay đổi điện trở của cấu trúc bán dẫn dưới tác động của điện áp cao. Điện áp tại đó dòng điện 1 mA bắt đầu chảy qua phần tử được gọi là phân loại. Điều này và đường kính của phần tử là các tham số chính khi lựa chọn. Có lẽ chúng tôi đã giải thích rõ ràng về một varistor là gì và tại sao nó lại cần thiết, hãy đặt câu hỏi trong các bình luận nếu bạn không hiểu điều gì đó.

Cuối cùng, chúng tôi khuyên bạn nên xem các video hữu ích về chủ đề của bài viết:

Chắc chắn bạn không biết:

• Những loại nhiễu có trong nguồn điện?
• Nguyên tắc hoạt động của SPD
• Làm thế nào để làm cho một người bảo vệ tăng tự làm
• Cách kiểm tra điện trở tại nhà