Wat is een varistor en waarom is deze nodig?
Werkingsprincipe
Varistor is een halfgeleiderapparaat met een symmetrische niet-lineaire stroomspanningskarakteristiek. Volgens zijn vorm kunnen we concluderen dat de varistor zowel in wisselstroom als in gelijkstroom werkt. Laten we het in meer detail bekijken.
In de normale toestand is de stroom door de varistor extreem klein, heet het lekstroom. Het kan worden beschouwd als een diëlektrische component met een bepaald elektrisch vermogen en we kunnen zeggen dat het geen stroom doorlaat. Maar bij een bepaalde spanning (op de foto is het + - 60 Volt) begint het stroom door te laten.
Met andere woorden, het werkingsprincipe van de varistor in beschermende circuits lijkt op een vonkbrug, alleen in een halfgeleiderapparaat treedt geen boogontlading op, maar verandert de interne weerstand. Met afnemende weerstand neemt de stroom van eenheden van microamps toe tot honderden of duizenden ampère.
Het voorwaardelijke grafische beeld van de varistor in de circuits:
De aanduiding van het element in de diagrammen lijkt op een conventionele weerstand, maar wordt diagonaal doorgestreept door een lijn waarop de letter U kan worden aangebracht. Let op de handtekeningen om dit element op het bord of in het circuit te vinden, meestal worden ze aangeduid als RU of VA.
Het uiterlijk van de varistor:
Parallel aan het circuit is een varistor geïnstalleerd om deze te beschermen. Daarom komt de energie met een spanningspuls van het beschermde circuit niet in het apparaat, maar wordt het afgevoerd in de vorm van warmte op de varistor. Als de pulsenergie te hoog is, zal de varistor branden. Maar het concept brandt wazig uit, er zijn twee ontwikkelingsmogelijkheden. Ofwel zal de varistor gewoon aan stukken scheuren, ofwel zal zijn kristal instorten en zullen de elektroden worden kortgesloten. Dit leidt tot het doorbranden van de sporen en geleiders, of brand in de behuizingselementen en andere onderdelen.
Om dit voor de varistor te voorkomen, wordt een zekering in serie geplaatst met het hele circuit in de signaal- of voedingsdraad. Dan, in het geval van een sterke spanningspuls en langdurig gebruik of doorbranden van de varistor, zal de zekering ook branden, waardoor het circuit wordt verbroken.
Kortom, waarom een dergelijke component nodig is - de eigenschappen ervan beschermen het elektrische circuit tegen destructieve pieken die zowel op informatielijnen als op elektrische lijnen kunnen optreden, bijvoorbeeld bij het schakelen van krachtige elektrische apparaten. We zullen dit probleem hieronder bespreken.
Apparaat
Varistoren zijn vrij eenvoudig gerangschikt - binnenin zit een kristal van halfgeleidermateriaal, meestal is het zinkoxide (ZiO) of siliciumcarbide (SiC). Het geperste poeder van deze materialen wordt onderworpen aan verwerking op hoge temperatuur (gebakken) en bedekt met een diëlektrische huls.Er zijn versies met axiale aansluitingen voor montage in gaten op een printplaat, evenals in een SMD-behuizing.
De onderstaande afbeelding toont duidelijk de interne structuur van de varistor:
Belangrijke parameters
Om de varistor correct te kiezen, moet u de belangrijkste technische kenmerken kennen:
- Classificatiespanning, kan worden aangeduid als Un. Dit is zo'n spanning waarbij een stroom van 1 mA door de varistor begint te stromen, met een verder overschot neemt de stroom toe als een lawine. Deze parameter wordt aangegeven in de varistormarkering.
- Nominaal vermogensverlies P. Bepaalt hoeveel een element kan verdwijnen met behoud van zijn kenmerken.
- Maximale energie van een enkele impuls W. Gemeten in Joules.
- Maximale stroom Ipp-puls. Terwijl de voorkant groeit binnen 8 μs en de totale duur is 20 μs.
- Gesloten capaciteit - Co. Omdat de varistor in gesloten toestand een soort condensator is, omdat zijn elektroden worden gescheiden door een niet-geleidend materiaal, heeft hij een bepaalde capaciteit. Dit is belangrijk wanneer het apparaat wordt gebruikt in hoogfrequente circuits.
Er worden ook twee soorten spanningen onderscheiden:
- Um ~ is de maximale effectieve of rms-variabele;
- Um = is de maximale constante.
Markering en selectie van varistor
In de praktijk moet u bijvoorbeeld bij het repareren van een elektronisch apparaat werken met de varistormarkering, meestal wordt deze gemaakt in de vorm:
20D 471K
Wat is het en hoe moet je het begrijpen? De eerste 20D-tekens zijn de diameter. Hoe groter en dikker het is, hoe meer energie de varistor kan afgeven. Verder is 471 een classificatiespanning.
Er kunnen andere aanvullende tekens aanwezig zijn, die meestal de fabrikant of het kenmerk van het onderdeel aangeven.
Laten we nu kijken hoe we de varistor correct kunnen kiezen, zodat deze zijn functie correct uitvoert. Om een component te selecteren, moet u in het circuit weten met welke spanning en type stroom het zal werken. We kunnen bijvoorbeeld aannemen dat voor de bescherming van apparaten die in een 220V-circuit werken, het nodig is om een varistor te gebruiken met een iets hogere classificatiespanning (zodat deze werkt wanneer de nominale waarde aanzienlijk wordt overschreden), dat wil zeggen 250-260V. Dit is fundamenteel onjuist.
Het feit is dat in AC-circuits 220V de effectieve waarde is. Als je niet in details gaat, dan is de amplitude van het sinusvormige signaal naar de wortel 2 keer meer dan de werkelijke waarde, dat wil zeggen 1,41 keer. Als gevolg hiervan is de amplitudespanning in onze stopcontacten 300-310 V.
240 * 1,1 * 1,41 = 372 V.
Waar 1,1 de veiligheidsfactor is.
Bij dergelijke berekeningen begint het element te werken wanneer de stroomspanning meer dan 240 volt springt, dus de classificatiespanning moet minimaal 370 volt zijn.
Hieronder staan typische classificaties van varistoren voor AC-netwerken met een spanning van:
- 100V (100 ~ 120) - 271k;
- 200V (180 ~ 220) - 431k;
- 240V (210 ~ 250) - 471k;
- 240V (240 ~ 265) - 511k.
Huishoudelijk gebruik
Het doel van de varistoren is om het circuit te beschermen tijdens pulsen en overspanning aan de lijn. Door deze eigenschap konden de beschouwde elementen hun toepassing als bescherming vinden:
- communicatielijnen;
- informatie-invoer van elektronische apparaten;
- stroomkringen.
De meeste goedkope voedingen installeren geen bescherming. Maar in goede modellen zijn varistoren aan de ingang geïnstalleerd.
Bovendien weet iedereen dat de computer moet worden aangesloten op de voeding via een speciaal verlengsnoer met een knop - overspanningsbeveiliging. Het filtert niet alleen interferentie, varistoren zijn ook geïnstalleerd in normale filtercircuits.
Vaak raden elektriciens aan om Chinese LED-lampen te beschermen door een varistor parallel aan de cartridge te installeren. Andere apparaten beschermen ook, sommige monteren de varistor in een stopcontact of in een stekker om de aangesloten apparatuur te beschermen.
Om het hele appartement te beschermen - u kunt de varistor op een dyn-rail installeren, in goede apparaten zijn in het geval echte krachtige varistoren met een diameter van een vuist.Een voorbeeld van zo'n apparaat is SPE-1, zoals te zien is op de onderstaande foto:
Concluderend zou ik willen opmerken dat het doel van de varistor is om elk elektrisch circuit te beschermen. Het werkingsprincipe is gebaseerd op een verandering in de weerstand van de halfgeleiderstructuur onder invloed van hoogspanning. De spanning waarbij een stroom van 1 mA door het element begint te stromen, wordt classificatie genoemd. Dit en de diameter van het element zijn de belangrijkste parameters bij het kiezen. Misschien hebben we duidelijk uitgelegd wat een varistor is en waarom deze nodig is, stel vragen in de comments als je iets niet begrijpt.
Ten slotte raden we aan om nuttige video's over het onderwerp van het artikel te bekijken:
Je weet toch niet:
Bezig met laden ...
Heel erg bedankt voor het artikel!
Help kan ik niet vinden.
Hij is blauw