Jokainen verkkoon kuuluva elektroninen laite tarvitsee suojan virran tai jännitteen kynnysarvojen ylittymiseltä. Virtasuojaukseen käytetään erilaisia sulakkeita ja katkaisijoita, mutta useimmiten varistoreita käytetään suojaamaan laitetta ylijännitteeltä. Tässä artikkelissa tarkastelemme varistorin toimintaperiaatetta, sen ominaisuuksia, tämän elektronisen komponentin etuja ja haittoja.
Sisältö
Mikä on varistori ja missä sitä käytetään
Varistori - Tämä on puolijohdemateriaalista valmistettu säädettävä vastus, joka pystyy muuttamaan sähkövastusta riippuen siihen syötetystä jännitteestä.
Tällaisen elektronisen komponentin toimintaperiaate eroaa tavanomaisesta vastuksesta ja potentiometristä. Vakio vastus resistanssilla on vakioarvo milloin tahansa, riippumatta piirin jännitteestä, potentiometrin avulla voit muuttaa vastusta manuaalisesti kääntämällä säätönuppia. Mutta varistorilla on epälineaarinen symmetrinen virta-jännite-ominaisuus ja sen vastus riippuu täysin piirin jännitteestä.
Tämän ominaisuuden ansiosta varistoreita käytetään laajasti ja tehokkaasti sähköverkkojen, koneiden ja laitteiden sekä elektronisten komponenttien, levyjen ja mikropiirien suojaamiseen jännitteen tyypistä riippumatta. Niiden valmistuskustannukset ovat alhaiset, ne ovat luotettavia käytössä ja kestävät suuria kuormituksia.
Varistoreita käytetään sekä suurjänniteasennuksissa 20 kV asti että pienjänniteasennuksissa 3-200 V jännitteenrajoittimena. Samaan aikaan ne voivat toimia sekä verkoissa vaihtovirralla että tasavirralla. Niitä käytetään virran ja jännitteen säätämiseen ja stabilointiin sekä ylijännitesuojalaitteissa. Käytetään verkkosuodattimien, virtalähteiden, matkapuhelimien, SPD ja muut SPE:t.
Tyypit ja toimintaperiaate
Normaaliolosuhteissa toimiessaan varistorilla on valtava vastus, joka voi pienentyä, kun jännite ylittää kynnysarvon. Eli jos piirin jännite kasvaa merkittävästi, varistori siirtyy eristävästä tilasta sähköä johtavaan tilaan ja puolijohteen lumivyöryvaikutuksen vuoksi stabiloi jännitteen ohjaamalla suuren virran itsensä läpi.
Varistorit voivat toimia korkealla ja matalalla jännitteellä, ja vastaavasti ne on jaettu kahteen laiteryhmään, joilla on sama toimintaperiaate:
- Korkeajännite: pystyy toimimaan piireissä, joiden virta-arvot ovat enintään 20 kV (käytetään verkkojen ja laitteiden suojajärjestelmissä, ylijännitesuojalaitteissa).
- Pieni jännite: tämän tyyppisten komponenttien nimellisjännite vaihtelee 3 - 200 V (käytetään suojaamaan elektronisia laitteita ja laitekomponentteja, joiden virta on 0,1 - 1 A ja asennetaan virtalähteen tuloon tai lähtöön).
Varistorin vasteaika klo tehopiippu on noin 25 ns, mikä on erinomainen arvo, mutta joissain tapauksissa riittämätön. Siksi elektronisten komponenttien valmistajat ovat kehittäneet teknologian smd-vastuksen valmistamiseksi, jonka vasteaika on 0,5 ns.
Kaiken tyyppiset varistorit valmistetaan piikarbidista tai sinkkioksidista sintraamalla tämä materiaali sideaineella (hartsi, savi, lasi) korkeassa lämpötilassa. Puolijohdeelementin vastaanottamisen jälkeen se metalloidaan molemmilta puolilta juotosmetallijohtimilla liittämistä varten.
Merkintä, pääominaisuudet ja parametrit
Jokainen varistorien valmistaja merkitsee tuotteensa tietyllä tavalla, joten merkintävaihtoehtoja ja niiden tulkintoja on melko paljon. Yleisin venäläinen varistori on K275, ja suosittuja ulkomaisia komponentteja ovat 7n471k, kl472m ja muut.
Varistorin CNR-10d751k nimitys voidaan tulkita seuraavasti: CNR – metallioksidivaristori; d - tarkoittaa, että komponentti on levyn muodossa; 10 on levyn halkaisija; 751 - tämän laitteen vastejännite (laskeminen tapahtuu kertomalla kaksi ensimmäistä numeroa 10:llä teholla, joka on yhtä suuri kuin kolmas numero, eli 75 kertaa 10 ensimmäiseen asteeseen, saadaan 750 V); k - nimellisjännitteen sallittu poikkeama, joka on 10% mihin tahansa suuntaan (l - 15%, M - 20%, P - 25%).
Varistorien pääominaisuudet ovat seuraavat parametrit:
Luokittelujännite - jännite tietyillä varistorin läpi kulkevan virran arvoilla (tyypillisesti tämä arvo on 1 mA). Tämä asetus on ehdollinen eikä vaikuta laitteen valintaan.
Suurin sallittu jännite – jännitealue (RMS tai RMS), jolloin varistori alkaa alentaa vastustaan;
Suurin absorptioenergia - ominaisuus, joka osoittaa sen energian arvon, jonka varistori hajottaa ja joka ei katkea, kun se altistuu yhdelle pulssille (mitattuna jouleina);
Suurin ylijännitevirta – normalisoi virtapulssin nousuajan ja keston (ampeereina mitattuna);
Kapasiteetti on erittäin tärkeä parametri, joka mitataan suljetussa tilassa ja tietyllä taajuudella (putoaa nollaan, jos varistoriin syötetään suuri virta);
Toleranssi - poikkeama nimellispotentiaalierosta molempiin suuntiin (ilmoitettu prosentteina).
Vasteaika - aika, jonka varistori siirtyy suljetusta tilasta auki (yleensä muutama kymmenen nanosekuntia).
Varistorien edut ja haitat
Epälineaarisen vastuksen (varistorin) tärkeä etu on sen vakaa ja luotettava toiminta korkeilla taajuuksilla ja raskailla kuormilla. Sitä käytetään monissa laitteissa, jotka toimivat 3 V - 20 kV jännitteillä, se on suhteellisen yksinkertainen ja halpa valmistaa ja tehokas käytössä. Muita tärkeitä etuja ovat:
- korkea vastenopeus (nanosekuntia);
- pitkä käyttöikä;
- kyky seurata jännitehäviöitä (inertiaton menetelmä).
Huolimatta siitä, että tällä elektronisella komponentilla on paljon etuja, sillä on myös haittoja, jotka vaikuttavat sen käyttöön eri järjestelmissä. Nämä sisältävät:
- matalataajuinen melu käytön aikana;
- komponenttien vanheneminen (parametrien menetys ajan myötä);
- suuri kapasitanssi: riippuu jännitteestä ja elementin tyypistä, on välillä 70 - 3200 pF ja vaikuttaa laitteen suorituskykyyn;
- maksimijännitearvoilla teho ei häviä - se ylikuumenee merkittävästi ja epäonnistuu pitkäaikaisilla maksimijännitearvoilla.
Varistorin valinta
Oikean varistorin valitsemiseksi tietylle laitteelle sinun on tiedettävä sen virtalähteen ominaisuudet: resistanssi ja transienttipulssien teho. Suurin sallittu virran arvo määräytyy muun muassa sen altistuksen keston ja toistojen lukumäärän perusteella, joten kun asennat varistorin, jolla on aliarvioitu huippuvirran arvo, se epäonnistuu nopeasti.Lyhyesti sanottuna laitteen tehokkaan suojauksen varmistamiseksi on tarpeen valita varistori, jonka jännite on pieni marginaali nimellisarvoon.
Myös tällaisen elektronisen komponentin häiriöttömälle toiminnalle absorboidun lämpöenergian hajoamisnopeus ja kyky palata nopeasti normaaliin toimintatilaan ovat erittäin tärkeitä.
Kaavion nimitys ja varistorin kytkentävaihtoehdot
Käytössä järjestelmiä varistori yleensä merkitty, aivan kuten tavallinen vastus, mutta vinoviivan viereen on lisätty U. Tämä ominaisuus osoittaa kaavioissa, että tällä elementillä on resistanssiriippuvuus piirin jännitteestä. Myös päällä kytkentäkaavio tämä elementti on merkitty kahdella kirjaimella R ja U sekä sarjanumerolla (RU1, RU2 ... jne.).
Vaihtoehtoja varistorien kytkemiseen on suuri määrä, mutta yhteinen asia kaikille menetelmille on, että tämä komponentti on kytketty rinnan virtapiirin kanssa. Siksi, jos jännitepulssien vaarallisia arvoja ei ole, varistorin läpi virtaavalla virralla on pieni arvo (suurista vastusarvoista johtuen) eikä se vaikuta järjestelmän suorituskykyyn millään tavalla. Ylijännitteen ilmaantuessa varistori muuttaa vastusta pieniin arvoihin, kuorma shundoidaan ja absorboitunut energia hajoaa ympäröivään tilaan.
Samanlaisia artikkeleita:
