Fiecare dispozitiv electronic care este conectat la o rețea are nevoie de protecție împotriva depășirii pragurilor de curent sau de tensiune. Diferite siguranțe și întrerupătoare de circuit sunt utilizate pentru protecția curentului, dar varistorii sunt cel mai frecvent utilizați pentru protecția la supratensiune. În acest articol vom analiza principiul varistorului, caracteristicile sale, precum și avantajele și dezavantajele acestei componente electronice.
Cuprins
Ce este un varistor și unde este utilizat
Varistor - Un varistor este un rezistor variabil în stare solidă cu capacitatea de a-și modifica rezistența electrică în funcție de tensiunea care îi este aplicată.
Principiul de funcționare al acestei componente electronice este diferit de cel al unei rezistențe sau al unui potențiometru normal. Rezistorul standard Rezistor Potențiometrul are o rezistență constantă în orice moment, indiferent de tensiunea din circuit; potențiometrul permite modificarea manuală a rezistenței prin rotirea butonului de control. Un varistor, pe de altă parte, are o caracteristică volt-curent simetrică neliniară, iar rezistența sa depinde în totalitate de tensiunea circuitului.
Datorită acestei proprietăți, varistoarele sunt utilizate pe scară largă și eficient pentru a proteja rețelele electrice, mașinile și echipamentele, precum și componentele electronice, plăcile și cipurile, indiferent de tipul de tensiune. Acestea sunt ieftine de fabricat și sunt robuste și capabile să reziste la sarcini mari.
Varistoarele sunt utilizate atât în aplicații de înaltă tensiune de până la 20 kV, cât și în aplicații de joasă tensiune de la 3V la 200V ca limitator de tensiune. Acestea pot fi utilizate atât în circuitele de curent alternativ, cât și în cele de curent continuu. Acestea sunt utilizate pentru a regla și stabiliza curentul și tensiunea și în dispozitivele de protecție împotriva supratensiunilor. Acestea sunt utilizate în construcția de filtre de rețea, surse de alimentare, telefoane mobile, PROTECTORI DE SUPRATENSIUNE și alte dispozitive.
Tipuri și principiul de funcționare
În condiții normale de funcționare, un varistor are o rezistență enormă care poate scădea pe măsură ce tensiunea crește peste o valoare de prag. În cazul în care tensiunea crește considerabil, varistorul își schimbă starea de izolare în stare conductoare și stabilizează tensiunea prin trecerea unui curent ridicat prin el prin efectul de avalanșă în semiconductor.
Varistoarele pot gestiona tensiuni înalte și joase și, prin urmare, sunt împărțite în două grupuri de dispozitive care au același principiu de funcționare:
- De înaltă tensiune: capabil să funcționeze în circuite cu valori de curent de până la 20 kV (utilizat în sistemele de protecție a rețelelor și echipamentelor, în protectoarele de supratensiune).
- Componente de joasă tensiune: tensiunile nominale de acest tip variază între 3V și 200V (utilizate pentru a proteja dispozitivele electronice și componentele echipamentelor cu un curent de 0,1 până la 1A și instalate la intrarea sau ieșirea sursei de alimentare).
Timpul de răspuns al varistoarelor în caz de vârf de tensiune este de aproximativ 25 ns, ceea ce reprezintă o valoare excelentă, dar în unele cazuri insuficientă. Prin urmare, producătorii de componente electronice au dezvoltat o tehnologie de fabricare a unei rezistențe smd care are un timp de răspuns de 0,5 ns sau mai bun.
Toate tipurile de varistori sunt fabricate din carbură de siliciu sau oxid de zinc prin sinterizarea acestui material cu un liant (rășină, argilă, sticlă) la temperaturi ridicate. Odată obținut elementul semiconductor, acesta este metalizat pe ambele fețe, iar bornele metalice de conectare sunt lipite.
Marcarea, principalele caracteristici și parametri
Fiecare producător de varistori își marchează produsul într-un mod definit, de aceea există un număr mare de variante de marcare și de descifrare a acestora. Cei mai comuni varistori din Rusia sunt K275, iar componentele străine populare sunt 7n471k, kl472m și altele.
Puteți descifra denumirea varistorului CNR-10d751k după cum urmează: CNR - varistor cu oxid metalic; d - înseamnă că componenta are forma unui disc; 10 - este diametrul discului; 751 -este tensiunea de răspuns pentru dispozitiv (calculul se face prin înmulțirea primelor două cifre cu 10 la puterea celei de-a treia cifre, adică 75 ori 10 la puterea 750 V); k - abaterea admisibilă a tensiunii nominale, care este de 10 % în ambele direcții (l - 15 %, M - 20 %, P - 25 %).
Principalele caracteristici ale varistoarelor sunt următoarele:
Tensiune de clasificare - Tensiunea la o anumită valoare a curentului care circulă prin varistor (această valoare este de obicei 1 mA). Acest parametru este relativ și nu afectează alegerea dispozitivului;
tensiune maximă admisă - intervalul de tensiune (RMS sau rms.) la care varistorul începe să își reducă rezistența;
Energia maximă de absorbție - o caracteristică care indică cantitatea de energie pe care o disipează un varistor și care nu cedează după ce a fost supus unui singur impuls (măsurată în jouli);
Curent maxim de impulsuri - normalizează timpul de creștere și durata impulsului de curent (măsurată în Amperi);
Capacitate - este un parametru foarte important care se măsoară în stare închisă și la o anumită frecvență (scade la zero dacă se aplică un curent mare la varistor.);
Toleranță - abaterea de la diferența de potențial nominală în ambele direcții (este exprimat în procente).
timpul de declanșare - Timpul după care varistorul trece de la închis la deschis (De obicei, câteva zeci de nanosecunde).
Avantajele și dezavantajele varistoarelor
Avantajele importante ale rezistorului neliniar (varistor) sunt performanțele sale stabile și fiabile la frecvențe înalte și sarcini mari. Acesta este utilizat în multe aplicații cu tensiuni de la 3V la 20kV, este relativ simplu și ieftin de fabricat și este eficient în exploatare. Alte avantaje importante sunt:
- viteză mare de declanșare (nanosecunde);
- durată lungă de viață;
- capacitatea de a monitoriza fluctuațiile de tensiune (metoda fără inerție).
Deși această componentă electronică are multe avantaje, are și dezavantaje care îi afectează utilizarea în diferite sisteme. Printre acestea se numără:
- zgomot de joasă frecvență în timpul funcționării;
- Îmbătrânirea componentei (pierderea parametrilor în timp);
- capacitate mare: depinde de tensiune și de tipul de element, este cuprinsă între 70 și 3200 pF și afectează performanța dispozitivului;
- nicio disipare de putere la tensiunea maximă - se supraîncălzește semnificativ și cedează la o tensiune maximă prelungită.
Selectarea varistorului
Pentru a selecta varistorul corect pentru un anumit dispozitiv, este necesar să se cunoască caracteristicile sursei sale de alimentare: rezistența și puterea tranzitorie. Valoarea maximă admisibilă a curentului este determinată, printre altele, de durata expunerii și de numărul de repetări, astfel încât, dacă un varistor este instalat cu o valoare de vârf a curentului mai mică, acesta va ceda destul de repede. Pe scurt, pentru a proteja dispozitivul în mod eficient, varistorul trebuie selectat cu o tensiune care are o marjă mică peste tensiunea nominală.
De asemenea, pentru funcționarea fără probleme a unei astfel de componente electronice este importantă rata de disipare a energiei termice absorbite și capacitatea de a reveni rapid la o stare de funcționare normală.
Schema de conectare a variatoarelor și variantele de conectare
Via circuite varistori sunt de obicei indicat la .Ca o rezistență obișnuită, dar cu litera U lângă bară. Această bară oblică indică în diagrame că elementul are o dependență a rezistenței de tensiunea circuitului. De asemenea, în schema electrică această componentă este marcată cu două litere R și U, la care se adaugă un număr ordinal (RU1, RU2 ... etc.).
Există un număr mare de opțiuni de conectare a varistoarelor, dar comun la toate metodele este faptul că această componentă este conectată în paralel cu circuitul de alimentare. Prin urmare, în absența unor impulsuri de tensiune periculoase, curentul care trece prin varistor este mic (datorită rezistenței sale ridicate) și nu are niciun efect asupra performanței sistemului. Dacă apare o supratensiune, varistorul își schimbă rezistența la o valoare mică, sarcina este ocolită, iar energia absorbită este disipată în spațiul înconjurător.
Articole conexe:
