Katrai elektroniskai ierīcei, kas ir pieslēgta tīklam, ir nepieciešama aizsardzība pret strāvas vai sprieguma robežvērtību pārsniegšanu. Strāvas aizsardzībai izmanto dažādus drošinātājus un slēdžus, bet pārsprieguma aizsardzībai visbiežāk izmanto varistorus. Šajā rakstā mēs aplūkosim varistora principu, tā īpašības un šīs elektroniskās detaļas priekšrocības un trūkumus.
Saturs
Kas ir varistors un kur to izmantot
Varistors - Varistors ir cietvielu tipa mainīgs rezistors, kas spēj mainīt savu elektrisko pretestību atkarībā no tam pieliktā sprieguma.
Šī elektroniskā komponenta darbības princips atšķiras no parastā rezistora vai potenciometra darbības principa. Standarta rezistors rezistors Potenciometram ir konstanta pretestība jebkurā laikā neatkarīgi no sprieguma ķēdē; potenciometrs ļauj manuāli mainīt pretestību, pagriežot vadības pogu. Savukārt varistoram ir nelineāra simetriska nelineāra volt-strāvas raksturlīkne, un tā pretestība ir pilnībā atkarīga no ķēdes sprieguma.
Šīs īpašības dēļ varistori tiek plaši un efektīvi izmantoti elektrisko tīklu, mašīnu un iekārtu, kā arī elektronisko komponentu, plašu un mikroshēmu aizsardzībai neatkarīgi no sprieguma veida. To izgatavošana ir lēta, lietošana ir izturīga, un tie spēj izturēt lielas slodzes.
Varistori tiek izmantoti gan augstsprieguma lietojumos līdz 20 kV, gan zemsprieguma lietojumos no 3V līdz 200V kā sprieguma ierobežotāji. Tos var izmantot gan maiņstrāvas, gan līdzstrāvas ķēdēs. Tos izmanto strāvas un sprieguma regulēšanai un stabilizēšanai, kā arī pārsprieguma aizsardzības ierīcēs. Tos izmanto elektrotīkla filtru, barošanas avotu, mobilo tālruņu ražošanā, PĀRSPRIEGUMA AIZSARGI un citas ierīces.
Veidi un darbības princips
Normālos darba apstākļos varistoram ir milzīga pretestība, kas var samazināties, spriegumam pieaugot virs robežvērtības. Ja spriegums ievērojami paaugstinās, varistors maina izolācijas stāvokli uz vadītspējas stāvokli un stabilizē spriegumu, caur to caurlaižot lielu strāvu, izmantojot lavīnas efektu pusvadītājā.
Varistori var darboties ar augstu un zemu spriegumu, tāpēc tos iedala divās ierīču grupās, kurām ir vienāds darbības princips:
- Augstsprieguma: spēj darboties ķēdēs ar strāvas vērtībām līdz 20 kV (izmanto tīklu un iekārtu aizsardzības sistēmās, pārsprieguma aizsargos).
- Zemsprieguma komponenti: šī tipa nominālais spriegums ir no 3 V līdz 200 V (izmanto, lai aizsargātu elektroniskās ierīces un iekārtu komponentus ar strāvu no 0,1 līdz 1 A un uzstādītus pie barošanas avota ieejas vai izejas).
Varistoru reakcijas laiks, ja sprieguma kāpums ir aptuveni 25 ns, kas ir lieliska vērtība, bet dažos gadījumos nepietiekama. Tāpēc elektronisko komponentu ražotāji ir izstrādājuši tehnoloģiju, lai ražotu smd rezistoru, kura reakcijas laiks ir 0,5 ns vai labāks.
Visu veidu varistorus izgatavo no silīcija karbīda vai cinka oksīda, saķepinot šo materiālu ar saistvielu (sveķiem, mālu, stiklu) augstā temperatūrā. Kad pusvadītāju elements ir iegūts, tas tiek metalizēts no abām pusēm, un metāla savienojuma spailes tiek pielodētas.
Marķējums, galvenie raksturlielumi un parametri
Katrs varistoru ražotājs marķē savu izstrādājumu noteiktā veidā, tāpēc ir ļoti daudz marķējuma variantu un to atšifrēšanas iespēju. Krievijā visbiežāk sastopamie varistori ir K275, bet ārzemēs populāri komponenti ir 7n471k, kl472m un citi.
CNR-10d751k varistora apzīmējumu var atšifrēt šādi: CNR - metāla oksīda varistors; d - nozīmē, ka sastāvdaļa ir diska formā; 10 - ir diska diametrs; 751 -ir ierīces reakcijas spriegums (aprēķins tiek veikts, reizinot pirmos divus ciparus ar 10 līdz trešā cipara lielumam, t. i., 75 reiz 10 līdz 750 V lielumam); k - pieļaujamā nominālā sprieguma novirze, kas ir 10 % jebkurā virzienā (l - 15 %, M - 20 %, P - 25 %).
Varistoru galvenās īpašības ir šādas:
Klasifikācijas spriegums - Spriegums pie noteiktas caur varistoru plūstošās strāvas vērtības (šī vērtība parasti ir 1 mA). Šis parametrs ir relatīvs un neietekmē ierīces izvēli;
Maksimālais pieļaujamais spriegums - sprieguma diapazons (RMS vai rms.), pie kura varistors sāk samazināt savu pretestību;
Maksimālā absorbcijas enerģija - raksturlielums, kas norāda, cik daudz enerģijas varistors izkliedē un neizdilst pēc viena impulsa (izteikts džoulos);
Maksimālā impulsa strāva - normalizē strāvas impulsa pieauguma laiku un ilgumu (mērīts ampēros);
Kapacitāte - ir ļoti svarīgs parametrs, ko mēra slēgtā stāvoklī un pie noteiktas frekvences (samazinās līdz nullei, ja varistoram tiek pievadīta liela strāva.);
Pieļaujamā novirze - novirze no nominālās potenciālu starpības abos virzienos (ir izteikts procentos.).
izslēgšanās laiks - Laiks, pēc kura varistors mainās no slēgta uz atvērtu (Parasti dažas desmitdaļas nanosekunžu.).
Varistoru priekšrocības un trūkumi
Nelineārā rezistora (varistora) svarīgas priekšrocības ir tā stabila un uzticama darbība pie augstām frekvencēm un lielām slodzēm. To izmanto daudzos lietojumos ar spriegumu no 3 V līdz 20 kV, tā ražošana ir salīdzinoši vienkārša un lēta, un tās darbība ir efektīva. Papildu svarīgas priekšrocības ir:
- liels izslēgšanās ātrums (nanosekundes);
- ilgs kalpošanas laiks;
- spēja uzraudzīt sprieguma svārstības (bezinerces metode).
Lai gan šim elektroniskajam komponentam ir daudz priekšrocību, tam ir arī trūkumi, kas ietekmē tā izmantošanu dažādās sistēmās. Tie ietver:
- zemas frekvences troksnis darbības laikā;
- detaļas novecošanās (parametru zudums laika gaitā);
- augsta kapacitāte: tā ir atkarīga no sprieguma un elementa veida, ir diapazonā no 70 līdz 3200 pF un ietekmē ierīces veiktspēju;
- nav jaudas izkliedes pie maksimālā sprieguma - ievērojami pārkarst un sabojājas pie ilgstoša maksimālā sprieguma.
Varistoru izvēle
Lai izvēlētos pareizo varistoru konkrētai ierīcei, ir jāzina tās barošanas avota raksturlielumi: pretestība un pārejas jauda. Maksimālo pieļaujamo strāvas vērtību cita starpā nosaka iedarbības ilgums un atkārtojumu skaits, tāpēc, ja ir uzstādīts varistors ar mazāku maksimālo strāvas vērtību, tas diezgan ātri sabojājas. Īsāk sakot, lai efektīvi aizsargātu ierīci, varistors jāizvēlas ar spriegumu, kam ir neliela rezerve virs nominālā sprieguma.
Lai šāda elektroniskā komponente darbotos bez traucējumiem, svarīga ir arī absorbētās siltumenerģijas izkliedes ātrums un spēja ātri atgriezties normālā darba stāvoklī.
Variistor pieslēguma shēma un pieslēguma varianti
Via shēmas Varistori parasti ir norādīts .Kā parasts rezistors, bet ar burtu U blakus slīpsvītrai. Šī slīpsvītra diagrammās norāda, ka elementam ir pretestības atkarība no ķēdes sprieguma. Arī elektroinstalācijas shēma šo komponentu marķē ar diviem burtiem R un U, pievienojot kārtas numuru (RU1, RU2 ... utt.).
Varistoriem ir daudz savienojumu variantu, taču visām metodēm ir kopīgs tas, ka šis komponents ir savienots paralēli barošanas ķēdei. Tāpēc, ja nav bīstamu sprieguma impulsu, strāva, kas plūst caur varistoru, ir maza (tā lielās pretestības dēļ) un neietekmē sistēmas darbību. Ja rodas pārspriegums, varistors maina savu pretestību līdz mazai vērtībai, slodze tiek apieta un absorbētā enerģija tiek izkliedēta apkārtējā telpā.
Saistītie raksti:
