Kas yra varistorius ir kodėl jo reikia?

Veikimo principas

Varistorius yra puslaidininkinis įtaisas, turintis simetrišką netiesinę srovės ir įtampos charakteristiką. Pagal savo formą galime daryti išvadą, kad varistorius veikia tiek kintama, tiek nuolatinė srovė. Panagrinėkime tai išsamiau.

Esant normaliai būsenai, srovė per varistorių yra ypač maža, ji vadinama nuotėkio srovė. Jis gali būti laikomas dielektriniu komponentu, turinčiu tam tikrą elektrinę talpą, ir mes galime pasakyti, kad jis nepraleidžia srovės. Bet esant tam tikrai įtampai (paveikslėlyje ji yra + - 60 voltų), ji pradeda perduoti srovę.

Kitaip tariant, varistoriaus veikimo principas apsauginėse grandinėse primena kibirkšties tarpą, tik puslaidininkiniame įrenginyje lanko iškrova nevyksta, tačiau keičiasi jo vidinė varža. Mažėjant pasipriešinimui, srovė iš mikroamperių vienetų padidėja iki šimtų ar tūkstančių amperų.

Sąlyginis grafinis varistoriaus vaizdas grandinėse:

Elemento žymėjimas schemose primena įprastą rezistorių, tačiau įstrižai perbrauktas linija, ant kurios galima užrašyti raidę U. Norėdami rasti šį elementą lentoje ar grandinėje, atkreipkite dėmesį į parašus, dažniausiai jie žymimi kaip RU arba VA.

Varistoriaus išvaizda:

Varistorius yra sumontuotas lygiagrečiai grandinei, kad jį apsaugotų. Taigi, esant apsaugotos grandinės įtampos impulsui, energija nepatenka į prietaisą, o išsiskiria kaip varistoriaus šiluma. Jei impulsų energija per didelė, varistorius sudegs. Tačiau koncepcija išnyksta neryškiai, yra dvi plėtros galimybės. Varistorius paprasčiausiai suplėšys gabalus, arba jo kristalas sugrius, o elektrodai bus trumpai sujungti. Tai sukels takų ir laidininkų perdegimą arba korpuso elementuose ir kitose dalyse gali kilti gaisras.

Norint to išvengti prieš varistorių, signalizacijos arba maitinimo laidų eilutėje su visa grandine sumontuotas saugiklis. Tuomet, esant stipriam įtampos impulsui ir varistoriaus ilgalaikiam veikimui ar perdegimui, saugiklis taip pat sudegs, nutraukdamas grandinę.

Trumpai tariant, kodėl toks komponentas yra reikalingas - jo savybės apsaugo elektros grandinę nuo mirtinų viršįtampių, kurie gali atsirasti tiek informacinėse, tiek elektros linijose, pavyzdžiui, keičiant galingus elektros prietaisus. Šią problemą aptarsime šiek tiek žemiau.

Įrenginys

Varistoriai yra išdėstyti gana paprastai - viduje yra puslaidininkių medžiagos kristalai, dažniausiai tai yra cinko oksidas (ZiO) arba silicio karbidas (SiC). Šių medžiagų presuoti milteliai yra apdorojami aukštoje temperatūroje (kepami) ir padengiami dielektriniu apvalkalu.Yra tiek versijų, turinčių ašinius gnybtus, skirtus montuoti skylėse ant spausdintinės plokštės, taip pat SMD atveju.

Žemiau pateiktas paveikslas aiškiai parodo varistoriaus vidinę struktūrą:

pagrindiniai parametrai

Norėdami teisingai pasirinkti varistorių, turite žinoti jo pagrindines technines charakteristikas:

1. Klasifikavimo įtampa gali būti žymima Un. Tai yra tokia įtampa, kai per varistorių pradeda tekėti 1 mA srovė, dar padidėjus pertekliui, srovė padidėja kaip lavina. Šis parametras nurodytas varistoriaus žymėjime.
2. Nominalus galios išsisklaidymas P. nustato, kiek elementas gali išsisklaidyti išlaikydamas savo charakteristikas.
3. Didžiausia vieno impulso W energija, matuojama džauliais.
4. Maksimalus srovės Ipp impulsas. Kol priekis užauga per 8 μs, o jo visa trukmė yra 20 μs.
5. Uždaroji talpa - Co. Kadangi uždaroje būsenoje varistorius yra savotiškas kondensatorius, nes jo elektrodai yra atskirti ne laidžia medžiaga, jis turi tam tikrą talpą. Tai svarbu, kai įrenginys naudojamas aukšto dažnio grandinėse.

Taip pat išskiriami du įtempių tipai:

• Um ~ yra maksimalus efektyvusis ar vidutinis kvadratinis koeficientas;
• Um = didžiausia konstanta.

Varistoriaus žymėjimas ir pasirinkimas

Praktiškai, pavyzdžiui, taisydami elektroninį prietaisą, jūs turite dirbti su varistoriaus žymėjimu, paprastai jis pagamintas tokia forma

20D 471K

Kas tai yra ir kaip tai suprasti? Pirmieji 20D simboliai yra skersmuo. Kuo jis didesnis ir storesnis, tuo daugiau energijos varistorius gali išsklaidyti. Kitas 471 yra klasifikavimo įtampa.

Gali būti ir kitų papildomų simbolių, paprastai nurodantį komponento gamintoją ar savybę.

Dabar išsiaiškinkime, kaip teisingai pasirinkti varistorių, kad jis tinkamai atliktų savo funkciją. Norėdami pasirinkti komponentą, grandinėje turite žinoti, kokia įtampa ir kokia srovės rūšis ji veiks. Pavyzdžiui, mes galime manyti, kad norint apsaugoti įrenginius, veikiančius 220 V grandinėje, reikia naudoti varistorių, kurio klasifikavimo įtampa yra šiek tiek didesnė (kad jis veiktų, kai žymiai viršijama nominali vertė), t. Tai iš esmės neteisinga.

Faktas yra tas, kad kintamosios srovės grandinėse efektyvioji vertė yra 220 V. Jei nesigilinsite į detales, tada sinusoidinio signalo amplitudė iki šaknies bus 2 kartus didesnė už tikrąją vertę, tai yra 1,41 karto. Dėl to amplitudės įtampa mūsų išėjimo vietose yra 300–310 V.

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

Kur 1,1 yra saugos koeficientas.

Atliekant tokius skaičiavimus, elementas pradės veikti, kai srovės įtampa šokteli daugiau nei 240 voltų, todėl jo klasifikavimo įtampa turi būti bent 370 voltų.

Žemiau pateikiami tipiniai kintamos srovės tinklų varistorių reitingai:

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

Buitinis naudojimas

Varistorių paskirtis yra apsaugoti grandinę impulsų ir viršįtampis linijoje. Ši savybė leido nagrinėjamiems elementams juos naudoti kaip apsaugą:

• ryšių linijos;
• elektroninių prietaisų informacijos įvestis;
• maitinimo grandinės.

Dauguma pigių maitinimo šaltinių neįdiegia jokių apsaugų. Tačiau geruose modeliuose varistoriai įrengiami prie įėjimo.

Be to, visi žino, kad kompiuteris turi būti prijungtas prie maitinimo per specialų prailginimo laidą su mygtuku - tinklo filtras. Tai ne tik filtruoja trukdžius, varistoriai taip pat montuojami įprastose filtrų grandinėse.

Dažnai elektrikai rekomenduoja apsaugoti kiniškas LED lempas, įmontuodami varistorių lygiagrečiai su kasete. Kiti prietaisai taip pat apsaugo, kai kurie įmontuoja varistorių į lizdą ar kištuką, kad apsaugotų prijungtą įrangą.

Norėdami apsaugoti visą butą - varistorių galite sumontuoti ant „dyn-bėgio“, gerais prietaisais atveju yra tikri galingi varistoriai, kurių kumščio skersmuo.Tokio įrenginio pavyzdys yra „SPE-1“, kuris parodytas žemiau esančioje nuotraukoje:

Baigdamas norėčiau pažymėti, kad varistoriaus paskirtis yra apsaugoti bet kurią elektros grandinę. Veikimo principas grindžiamas puslaidininkio struktūros varžos pasikeitimu veikiant aukštai įtampai. Įtampa, kuria per elementą pradeda tekėti 1 mA srovė, vadinama klasifikacija. Tai ir elemento skersmuo yra pagrindiniai parametrai renkantis. Galbūt mes aiškiai paaiškinome, kas yra varistorius ir kodėl jo reikia, užduokite komentaruose klausimus, jei kažko nesuprantate.

Pabaigoje mes rekomenduojame žiūrėti naudingus vaizdo įrašus straipsnio tema:

Tikrai nežinai:

• Kokie elektriniai trukdžiai
• SPD veikimo principas
• Kaip padaryti „pasidaryk pats“ apsaugą nuo viršįtampių
• Kaip namuose išbandyti rezistorių