Ce este un varistor și de ce este nevoie?

Principiul de funcționare

Un varistor este un dispozitiv semiconductor cu o caracteristică simetrică de tensiune de curent neliniară simetrică. Conform formei sale, putem concluziona că varistorul funcționează atât în ​​curent alternativ, cât și în direct. Să o luăm în considerare mai detaliat.

În starea normală, curentul prin varistor este extrem de mic, se numește curent de scurgere. Poate fi considerată o componentă dielectrică cu o anumită capacitate electrică și putem spune că nu trece curent. Dar, la o anumită tensiune (în imagine este + - 60 Volți), începe să treacă curent.

Cu alte cuvinte, principiul funcționării varistorului în circuitele de protecție seamănă cu un decalaj de scânteie, numai într-un dispozitiv semiconductor nu are loc o descărcare de arc, dar rezistența sa internă se schimbă. Odată cu scăderea rezistenței, curentul de la unitățile de microampe crește la sute sau mii de amperi.

Imaginea grafică condiționată a varistorului în circuite:

Desemnarea elementului pe diagrame seamănă cu o rezistență convențională, dar încrucișată în diagonală de o linie pe care poate fi aplicată litera U. Pentru a găsi acest element pe placă sau în circuit, acordați atenție semnăturilor, cel mai adesea sunt indicate ca RU sau VA.

Aspectul varistorului:

Un varistor este instalat paralel cu circuitul pentru a-l proteja. Prin urmare, cu un impuls de tensiune al circuitului protejat, energia nu intră în dispozitiv, ci este disipată ca căldură pe varistor. Dacă energia pulsului este prea mare, varistorul va arde. Dar conceptul se arde încețoșat, există două opțiuni de dezvoltare. Fie varistorul va rupe pur și simplu bucăți, fie cristalul său se va prăbuși, iar electrozii vor fi scurtcircuitați. Acest lucru va duce la arderea pistelor și a conductoarelor, sau va exista un incendiu în elementele carcasei și în alte părți.

Pentru a evita acest lucru în fața varistorului, o siguranță este instalată în serie cu întregul circuit din semnal sau fir de alimentare. Apoi, în cazul unui impuls de tensiune puternică și a funcționării pe termen lung sau a arderii varistorului, siguranța va arde și ruperea circuitului.

Pe scurt, de ce este nevoie de o astfel de componentă - proprietățile sale protejează circuitul electric împotriva supratensiunilor distructive care pot apărea atât pe liniile de informații, cât și pe liniile electrice, de exemplu, la comutarea aparatelor electrice puternice. Vom discuta acest aspect puțin mai jos.

Dispozitiv

Varistorii sunt aranjați simplu - în interior se află un cristal de material semiconductor, cel mai adesea este oxid de zinc (ZiO) sau carbură de siliciu (SiC). Pulberea presată a acestor materiale este supusă unui tratament la temperaturi ridicate (coapte) și acoperită cu o teacă dielectrică.Există fie versiuni cu terminale axiale pentru montarea în găuri pe o placă de circuit imprimat, precum și într-o carcasă SMD.

Figura de mai jos arată clar structura internă a varistorului:

parametrii principali

Pentru a alege corect varistorul, trebuie să cunoașteți principalele sale caracteristici tehnice:

1. Tensiunea de clasificare poate fi desemnată drept Un. Aceasta este o astfel de tensiune la care un curent de 1 mA începe să curgă prin varistor, cu un exces suplimentar, curentul crește ca o avalanșă. Acest parametru este indicat în marcajul varistorului.
2. Disiparea puterii nominale P. Determină cât de mult se poate disipa un element păstrând caracteristicile acestuia.
3. Energia maximă a unui singur impuls W. Măsurată în Joules.
4. Impuls maxim Ipp curent. În timp ce frontul crește la 8 μs, iar durata totală a acestuia este de 20 μs.
5. Capacitate închisă - Co. Întrucât în ​​stare închisă, varistorul este un fel de condensator, deoarece electrozii săi sunt separați de un material care nu este conductor, acesta are o anumită capacitate. Acest lucru este important atunci când dispozitivul este utilizat în circuite de înaltă frecvență.

De asemenea, se disting două tipuri de stres:

• Um ~ este variabila maximă efectivă sau rms;
• Um = este constanta maximă.

Marcarea și selectarea varistorului

În practică, de exemplu, la repararea unui dispozitiv electronic, trebuie să lucrați cu marcarea varistorului, de obicei este făcută sub forma:

20D 471K

Ce este și cum să-l înțelegem? Primele caractere 20D sunt diametrul. Cu cât este mai mare și mai gros, cu atât mai multă energie se poate disipa. 471 este o tensiune de clasificare.

Alte caractere suplimentare pot fi prezente, indicând de obicei producătorul sau caracteristica componentei.

Acum să ne dăm seama cum să alegem corect varistorul, astfel încât să își îndeplinească corect funcția. Pentru a selecta o componentă, trebuie să știți în circuit cu ce tensiune și tip de curent va funcționa. De exemplu, putem presupune că pentru protecția dispozitivelor care funcționează într-un circuit de 220V este necesară utilizarea unui varistor cu o tensiune de clasificare puțin mai mare (astfel încât să funcționeze atunci când valoarea nominală este depășită semnificativ), adică 250-260V. Acest lucru este greșit fundamental.

Cert este că în circuitele AC 220V este valoarea eficientă. Dacă nu intrați în detalii, atunci amplitudinea semnalului sinusoidal la rădăcina de 2 ori mai mare decât valoarea reală, adică de 1,41 ori. Drept urmare, tensiunea de amplitudine în prizele noastre este de 300-310 V.

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

În cazul în care 1,1 este factorul de siguranță.

În astfel de calcule, elementul va începe să funcționeze atunci când tensiunea curentă va sări mai mult de 240 de volți, deci tensiunea sa de clasificare trebuie să fie de cel puțin 370 volți.

Mai jos sunt clasificările tipice ale varistorilor pentru rețelele de curent alternativ cu o tensiune de:

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

Uz casnic

Scopul varistorilor este de a proteja circuitul în timpul impulsurilor și supratensiune pe linia. Această proprietate a permis ca elementele luate în considerare să găsească aplicația lor ca protecție:

• linii de comunicare;
• intrări de informații ale dispozitivelor electronice;
• circuite de alimentare.

Cele mai multe surse de alimentare ieftine nu instalează nicio protecție. Dar la modelele bune, varistorii sunt instalați la intrare.

În plus, toată lumea știe că computerul trebuie conectat la alimentare printr-un cablu de extensie special cu un buton - filtru de rețea. Nu numai că filtrează interferențele, ci și varistorii sunt instalați în circuitele normale de filtrare.

Adesea, electricienii recomandă protejarea lămpilor cu LED chinezesc prin instalarea unui varistor paralel cu cartușul. De asemenea, alte dispozitive protejează, unele montează varistorul într-o priză sau într-un dop pentru a proteja echipamentul conectat.

Pentru a proteja întregul apartament - puteți instala varistorul pe o șină dyn-rail, în dispozitive bune, în cazul în care sunt adevărate variante puternice, cu diametrul pumnului.Un exemplu de astfel de dispozitiv este SPE-1, care este prezentat în fotografia de mai jos:

În concluzie, aș dori să notez că scopul varistorului este de a proteja orice circuit electric. Principiul funcționării se bazează pe o schimbare a rezistenței structurii semiconductorului sub influența tensiunii înalte. Tensiunea la care un curent de 1 mA începe să curgă prin element se numește clasificare. Acesta și diametrul elementului sunt parametrii principali atunci când alegeți. Poate că am explicat clar ce este un varistor și de ce este nevoie, puneți întrebări în comentarii dacă nu înțelegeți ceva.

În final, vă recomandăm să vizionați videoclipuri utile pe subiectul articolului:

Cu siguranță nu știți:

• Ce fel de interferențe există în rețea?
• Principiul funcționării SPD
• Cum să faci un protector de supratensiune do-it-yourself
• Cum să testezi un rezistor acasă