व्हॅरिस्टर म्हणजे काय, मूलभूत तांत्रिक मापदंड, ते कशासाठी वापरले जाते?

नेटवर्कमध्ये प्लग इन केलेल्या प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक उपकरणाला वर्तमान किंवा व्होल्टेजच्या थ्रेशोल्ड मूल्यांपेक्षा संरक्षणाची आवश्यकता असते. वर्तमान संरक्षणासाठी विविध फ्यूज आणि सर्किट ब्रेकर्स वापरले जातात, परंतु व्हेरिस्टरचा वापर ओव्हरव्होल्टेज संरक्षणासाठी केला जातो. या लेखात आम्ही व्हॅरिस्टर ऑपरेशनचे सिद्धांत, त्याची वैशिष्ट्ये, या इलेक्ट्रॉनिक घटकाचे फायदे आणि तोटे विचारात घेणार आहोत.

व्हॅरिस्टर म्हणजे काय आणि ते कुठे वापरायचे

वरिस्टर - व्हेरिस्टर हा सेमीकंडक्टर मटेरियलपासून बनवलेला एक व्हेरिएबल रेझिस्टर आहे, जो त्यावर लागू केलेल्या व्होल्टेजवर अवलंबून त्याचा विद्युत प्रतिकार बदलू शकतो.

या इलेक्ट्रॉनिक घटकाच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत सामान्य रेझिस्टर किंवा पोटेंशियोमीटरपेक्षा वेगळे आहे. मानक रेझिस्टर सर्किटमधील व्होल्टेजची पर्वा न करता कोणत्याही वेळी स्थिर प्रतिकार असतो, पोटेंशियोमीटर कंट्रोल नॉब फिरवून मॅन्युअली प्रतिकार बदलण्याची परवानगी देतो. दुसरीकडे, व्हॅरिस्टरमध्ये नॉन-रेखीय सममितीय व्होल्ट-करंट वैशिष्ट्य आहे आणि त्याचा प्रतिकार सर्किट व्होल्टेजवर पूर्णपणे अवलंबून असतो.

या मालमत्तेमुळे, व्होल्टेजच्या प्रकाराकडे दुर्लक्ष करून, विद्युत नेटवर्क, यंत्रसामग्री आणि उपकरणे तसेच रेडिओ इलेक्ट्रॉनिक घटक, बोर्ड आणि चिप्सचे संरक्षण करण्यासाठी व्हेरिस्टरचा मोठ्या प्रमाणावर आणि प्रभावीपणे वापर केला जातो. त्यांच्याकडे कमी उत्पादन किंमत आहे, ते वापरात विश्वासार्ह आहेत आणि उच्च भार सहन करण्यास सक्षम आहेत.

व्होल्टेज लिमिटर म्हणून 20 kV पर्यंतच्या उच्च व्होल्टेज ऍप्लिकेशन्समध्ये आणि 3 ते 200 V पर्यंतच्या कमी व्होल्टेज ऍप्लिकेशनमध्ये व्हॅरिस्टरचा वापर केला जातो. त्याच वेळी, ते एसी आणि डीसी दोन्ही नेटवर्कमध्ये ऑपरेट करू शकतात. ते वर्तमान आणि व्होल्टेजचे नियमन आणि स्थिर करण्यासाठी तसेच ओव्हरव्होल्टेज संरक्षण उपकरणांमध्ये वापरले जातात. ते मुख्य फिल्टर्स, वीज पुरवठा, सेल फोन, सर्ज संरक्षक आणि इतर उपकरणे.

ऑपरेशनचे प्रकार आणि तत्त्व

सामान्य परिस्थितीत, व्हॅरिस्टरमध्ये प्रचंड प्रतिकार असतो, जे व्होल्टेज थ्रेशोल्ड मूल्यापेक्षा कमी होते तेव्हा कमी होऊ शकते. म्हणजेच, सर्किटमधील व्होल्टेज लक्षणीयरीत्या वाढल्यास, वेरिस्टर इन्सुलेट स्थितीतून विद्युत प्रवाहकीय अवस्थेत संक्रमण करते आणि सेमीकंडक्टरमधील हिमस्खलनाच्या प्रभावामुळे, स्वतःमधून मोठ्या प्रमाणात विद्युत प्रवाह पार करून व्होल्टेज स्थिर करते.

व्हॅरिस्टर उच्च आणि कमी व्होल्टेजसह ऑपरेट करू शकतात आणि त्यानुसार, डिव्हाइसेसच्या दोन गटांमध्ये विभागले गेले आहेत, ज्यांचे ऑपरेशनचे समान तत्त्व आहे:

1. उच्च-व्होल्टेज: 20 केव्ही पर्यंतच्या वर्तमान मूल्यांसह सर्किटमध्ये कार्य करण्यास सक्षम (नेटवर्क आणि उपकरणांच्या संरक्षण प्रणालींमध्ये, लाट व्होल्टेज संरक्षण उपकरणांमध्ये वापरले जाते).
2. लो-व्होल्टेज: या प्रकारच्या घटकांसाठी रेट केलेले व्होल्टेज 3 ते 200 V (0.1 ते 1A च्या विद्युत् प्रवाहासह इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे आणि उपकरणे घटकांचे संरक्षण करण्यासाठी वापरले जातात आणि वीज पुरवठ्याच्या इनपुट किंवा आउटपुटवर स्थापित केले जातात).

च्या बाबतीत varistor च्या ऑपरेशनची वेळ व्होल्टेज जंप सुमारे 25 एनएस आहे, जे एक उत्कृष्ट मूल्य आहे, परंतु काही प्रकरणांमध्ये अपुरे आहे.म्हणून इलेक्ट्रॉनिक घटक उत्पादकांनी smd रेझिस्टर तयार करण्यासाठी तंत्रज्ञान विकसित केले आहे ज्याचा प्रतिसाद वेळ 0.5 ns किंवा त्याहून अधिक आहे.

सर्व प्रकारचे व्हेरिस्टर सिलिकॉन कार्बाइड किंवा झिंक ऑक्साईडचे उच्च तापमानात बाईंडर (राळ, चिकणमाती, काच) सह सिंटरिंग करून बनवले जातात. सेमीकंडक्टर घटक प्राप्त झाल्यानंतर, जोडणीसाठी धातूच्या लीड्सला सोल्डरिंग करून दोन्ही बाजूंनी मेटालाइझ केले जाते.

चिन्हांकन, मूलभूत वैशिष्ट्ये आणि पॅरामीटर्स

व्हेरिस्टरचा प्रत्येक निर्माता त्याचे उत्पादन एका विशिष्ट प्रकारे चिन्हांकित करतो, म्हणून पदनामांचे बरेच प्रकार आणि त्यांचे उलगडा आहेत. सर्वात सामान्य रशियन varistors K275 आहे, आणि लोकप्रिय परदेशी घटक 7n471k, kl472m आणि इतर आहेत.

varistor CNR-10d751k चे पदनाम खालील प्रमाणे समजावून घ्या: CNR - मेटल-ऑक्साइड व्हॅरिस्टर; d - म्हणजे घटक डिस्कच्या आकारात आहे; 10 - डिस्कचा व्यास आहे; 751 -या उपकरणासाठी प्रतिसाद व्होल्टेज आहे (गणना पहिल्या दोन अंकांना 10 ने गुणाकार करून तिसऱ्या अंकाच्या बळावर, म्हणजे 750 V च्या पॉवरला 75 गुणिले 10 ने गुणाकार करून केली जाते); k - रेटेड व्होल्टेजचे अनुज्ञेय विचलन, जे दोन्ही दिशेने 10% आहे (l - 15%, M - 20%, P - 25%).

व्हेरिस्टरची मुख्य वैशिष्ट्ये खालीलप्रमाणे आहेत:

वर्गीकरण व्होल्टेज - व्हॅरिस्टरमधून वाहणाऱ्या विद्युत् प्रवाहाच्या एका विशिष्ट मूल्यावर व्होल्टेज (हे मूल्य सहसा 1 mA असते). हे पॅरामीटर सापेक्ष आहे आणि डिव्हाइसच्या निवडीवर परिणाम करत नाही;

कमाल परवानगीयोग्य व्होल्टेज - व्होल्टेज श्रेणी (RMS किंवा rms मूल्य) ज्यावर varistor त्याचा प्रतिकार कमी करण्यास सुरवात करतो;

जास्तीत जास्त शोषण ऊर्जा - एक वैशिष्ट्य जे व्हेरिस्टर किती उर्जेचे प्रमाण दर्शवते आणि एकाच नाडीच्या अधीन असताना अपयशी होत नाही (ज्युलमध्ये मोजले जाते);

कमाल आवेग वर्तमान - वर्तमान नाडीची वाढ वेळ आणि कालावधी सामान्य करते (Amperes मध्ये मोजले);

क्षमता - एक अतिशय महत्त्वाचा पॅरामीटर आहे जो बंद स्थितीत आणि दिलेल्या वारंवारतेवर मोजला जातो (व्हॅरिस्टरवर उच्च प्रवाह लागू केल्यास शून्यावर येते);

अनुज्ञेय विचलन - दोन्ही दिशांमधील नाममात्र संभाव्य फरक पासून विचलन (टक्केवारी म्हणून दिली जाते).

ट्रिपिंग वेळ - वेळ मध्यांतर ज्यामध्ये व्हेरिस्टर बंद स्थितीतून मुक्त स्थितीत बदलतो (सहसा काही दहापट नॅनोसेकंद).

व्हेरिस्टरचे फायदे आणि तोटे

नॉन-लिनियर रेझिस्टर (व्हॅरिस्टर) चे महत्त्वाचे फायदे म्हणजे त्याची उच्च फ्रिक्वेन्सी आणि उच्च भारांवर स्थिर आणि विश्वासार्ह कामगिरी. हे 3 व्ही ते 20 केव्ही पर्यंतच्या व्होल्टेजसह कार्यरत असलेल्या अनेक उपकरणांमध्ये वापरले जाते, ते उत्पादनात तुलनेने सोपे आणि स्वस्त आणि ऑपरेशनमध्ये प्रभावी आहे. अतिरिक्त महत्वाचे फायदे आहेत:

• उच्च प्रतिसाद गती (नॅनोसेकंद);
• दीर्घ सेवा जीवन;
• व्होल्टेज थेंब ट्रॅक करण्याची क्षमता (जडत्व मुक्त पद्धत).

या इलेक्ट्रॉनिक घटकाचे बरेच फायदे असूनही, त्याचे तोटे देखील आहेत जे विविध प्रणालींमध्ये त्याचा वापर प्रभावित करतात. ते समाविष्ट करू शकतात:

• ऑपरेशन दरम्यान कमी-वारंवारता आवाज;
• घटकाचे वृद्धत्व (कालांतराने पॅरामीटर्सचे नुकसान);
• उच्च कॅपेसिटन्स: व्होल्टेज आणि घटकाच्या प्रकारावर अवलंबून असते, 70 ते 3200 pF च्या श्रेणीत असते आणि डिव्हाइसच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करते;
• जास्तीत जास्त व्होल्टेजमध्ये पॉवर अपव्यय होत नाही - लक्षणीयरीत्या जास्त गरम होते आणि दीर्घकाळापर्यंत जास्तीत जास्त व्होल्टेजवर अपयशी ठरते.

व्हॅरिस्टर निवड

एखाद्या विशिष्ट उपकरणासाठी योग्य वेरिस्टर निवडण्यासाठी, त्याच्या वीज पुरवठ्याची वैशिष्ट्ये जाणून घेणे आवश्यक आहे: प्रतिकार आणि क्षणिक नाडी शक्ती. जास्तीत जास्त स्वीकार्य वर्तमान मूल्य इतर गोष्टींबरोबरच, त्याच्या प्रदर्शनाचा कालावधी आणि पुनरावृत्तीच्या संख्येनुसार निर्धारित केले जाते, म्हणून जर व्हॅरिस्टर कमी शिखर वर्तमान मूल्यासह स्थापित केले असेल तर ते त्वरीत अयशस्वी होईल.थोडक्यात, डिव्हाइसचे प्रभावीपणे संरक्षण करण्यासाठी, व्होल्टेजसह व्हॅरिस्टर निवडणे आवश्यक आहे ज्यामध्ये नाममात्र कमी फरक आहे.

अशा इलेक्ट्रॉनिक घटकाच्या त्रास-मुक्त ऑपरेशनसाठी देखील खूप महत्वाचे म्हणजे शोषलेल्या थर्मल उर्जेच्या विघटनाचा दर आणि त्वरीत सामान्य ऑपरेशनच्या स्थितीत परत येण्याची क्षमता.

Variistor योजनाबद्ध चिन्हे आणि कनेक्शन रूपे

येथे सर्किट varistors सहसा आहेत सामान्यतः नियुक्त केले जाते.एक सामान्य प्रतिरोधक म्हणून, परंतु स्लॅशच्या पुढे यू अक्षराने जोडले. हा स्लॅश आकृतीमध्ये दर्शवितो की या घटकाचे सर्किट व्होल्टेजवर प्रतिकार अवलंबून आहे. वर देखील वायरिंग आकृती हा घटक क्रमवाचक क्रमांकासह दोन अक्षरे R आणि U सह चिन्हांकित आहे (RU1, RU2 ... इ.).

व्हेरिस्टर कनेक्शनचे अनेक प्रकार आहेत, परंतु सर्व पद्धतींमध्ये सामान्य आहे की हा घटक वीज पुरवठा सर्किटच्या समांतर जोडलेला आहे. म्हणून, धोकादायक व्होल्टेज डाळींच्या अनुपस्थितीत, व्हॅरिस्टरमधून वाहणारा प्रवाह लहान असतो (मोठ्या प्रतिरोधक मूल्यांमुळे) आणि सिस्टमच्या कार्यक्षमतेवर परिणाम करत नाही. जेव्हा ओव्हरव्होल्टेज उद्भवते, तेव्हा व्हॅरिस्टर लहान मूल्यांमध्ये त्याचा प्रतिकार बदलतो, भार बायपास केला जातो आणि शोषलेली ऊर्जा आसपासच्या जागेत पसरली जाते.

संबंधित लेख: