Elk elektronisch apparaat dat op een netwerk wordt aangesloten, moet worden beschermd tegen overschrijding van stroom- of spanningsdrempels. Verschillende zekeringen en stroomonderbrekers worden gebruikt voor stroombeveiliging, maar varistoren worden het meest gebruikt voor overspanningsbeveiliging. In dit artikel gaan we in op het varistorprincipe, de kenmerken en de voor- en nadelen van deze elektronische component.
Inhoud
Wat is een varistor en waar gebruik je hem
Varistor - Een varistor is een variabele weerstand in vaste toestand die zijn elektrische weerstand kan veranderen naar gelang van de erop aangelegde spanning.
Het werkingsprincipe van deze elektronische component verschilt van dat van een gewone weerstand of potentiometer. De standaard weerstand weerstand De potentiometer heeft op elk moment een constante weerstand, ongeacht de spanning in de stroomkring; met de potentiometer kan de weerstand handmatig worden gewijzigd door aan de regelknop te draaien. Een varistor daarentegen heeft een niet-lineaire symmetrische spanning-stroom karakteristiek en zijn weerstand is volledig afhankelijk van de circuitspanning.
Wegens deze eigenschap worden varistoren op grote schaal en doeltreffend gebruikt voor de beveiliging van elektrische netwerken, machines en apparatuur, alsook van elektronische componenten, printplaten en chips, ongeacht het type spanning. Zij zijn goedkoop te vervaardigen, robuust en bestand tegen hoge belastingen.
Varistoren worden gebruikt in zowel hoogspanningstoepassingen tot 20 kV als in laagspanningstoepassingen van 3V tot 200V als spanningsbegrenzer. Zij kunnen zowel in wisselstroom- als in gelijkstroomcircuits worden gebruikt. Zij worden gebruikt voor het regelen en stabiliseren van stroom en spanning en in overspanningsbeveiligingsinrichtingen. Zij worden gebruikt in de bouw van netfilters, voedingen, mobiele telefoons, OVERSPANNINGSBEVEILIGINGEN en andere apparaten.
Typen en werkingsprincipe
Onder normale bedrijfsomstandigheden heeft een varistor een enorme weerstand die kan afnemen naarmate de spanning boven een drempelwaarde stijgt. Als de spanning aanzienlijk stijgt, verandert de varistor zijn isolerende toestand in een geleidende toestand en stabiliseert hij de spanning door er een hoge stroom doorheen te laten lopen via het lawine-effect in de halfgeleider.
Varistoren kunnen hoge en lage spanningen verwerken en worden daarom verdeeld in twee groepen apparaten die hetzelfde werkingsprincipe hebben:
- Hoogspanning: geschikt voor gebruik in circuits met stroomwaarden tot 20 kV (gebruikt in beveiligingssystemen voor netwerken en apparatuur, overspanningsbeveiligingen).
- Laagspanningscomponenten: de nominale spanningen van dit type variëren van 3 tot 200 V (gebruikt voor de beveiliging van elektronische apparaten en componenten van apparatuur met een stroomsterkte van 0,1 tot 1 A en geïnstalleerd aan de ingang of uitgang van de voeding).
Reactietijd van varistoren in geval van spanningspiek is ongeveer 25 ns, wat een uitstekende waarde is, maar in sommige gevallen onvoldoende. Daarom hebben fabrikanten van elektronische componenten technologie ontwikkeld om een smd-weerstand te vervaardigen met een reactietijd van 0,5 ns of beter.
Alle soorten varistoren worden vervaardigd uit siliciumcarbide of zinkoxide door dit materiaal bij hoge temperatuur te sinteren met een bindmiddel (hars, klei, glas). Zodra het halfgeleiderelement is verkregen, wordt het aan beide zijden gemetalliseerd en worden de metalen verbindingsklemmen gesoldeerd.
Markering, voornaamste kenmerken en parameters
Elke fabrikant van varistoren markeert zijn produkt op een bepaalde manier, daarom zijn er een groot aantal markeringsvarianten en de ontcijfering daarvan. De meest voorkomende varistoren in Rusland zijn K275, en populaire buitenlandse componenten zijn 7n471k, kl472m en andere.
U kunt de CNR-10d751k varistor aanduiding als volgt ontcijferen: CNR - metaal-oxide varistor; d - betekent dat het onderdeel de vorm van een schijf heeft; 10 - is de diameter van de schijf; 751 -de responsspanning voor het toestel (de berekening wordt uitgevoerd door de eerste twee cijfers te vermenigvuldigen met 10 tot de macht van het derde cijfer, d.w.z. 75 maal 10 tot de macht van 750 V); k - de toelaatbare afwijking van de nominale spanning, die 10 % in beide richtingen bedraagt (l - 15 %, M - 20 %, P - 25 %).
De voornaamste kenmerken van varistoren zijn als volgt:
Classificatie spanning - Spanning bij een bepaalde waarde van de stroom die door de varistor loopt (deze waarde is gewoonlijk 1 mA). Deze parameter is relatief en heeft geen invloed op de keuze van het apparaat;
maximaal toelaatbare spanning - spanningsbereik (RMS of rms.) waarbij de varistor zijn weerstand begint te verminderen;
Maximale absorptie-energie - een kenmerk dat de hoeveelheid energie weergeeft die een varistor dissipeert en niet defect raakt na aan één enkele puls te zijn onderworpen (gemeten in Joules);
Maximale impulsstroom - normaliseert de stijgtijd en de duur van de stroompuls (gemeten in Ampère);
Capaciteit - is een zeer belangrijke parameter die wordt gemeten in gesloten toestand en bij een bepaalde frequentie (daalt tot nul als er een hoge stroom op de varistor wordt gezet);
Toelaatbare afwijking - de afwijking van het nominale potentiaalverschil in beide richtingen (wordt gegeven als een percentage).
uitschakeltijd - Tijd waarna de varistor verandert van gesloten naar open (Meestal enkele tientallen nanoseconden).
Voor- en nadelen van varistoren
Belangrijke voordelen van de niet-lineaire weerstand (varistor) zijn de stabiliteit en betrouwbaarheid bij hoge frequenties en hoge belastingen. Het wordt gebruikt in vele toepassingen met spanningen van 3V tot 20kV, is relatief eenvoudig en goedkoop te fabriceren, en is efficiënt in het gebruik. Andere belangrijke voordelen zijn:
- hoge uitschakelsnelheid (nanoseconden);
- lange levensduur;
- de mogelijkheid om spanningsschommelingen te controleren (traagheidsvrije methode).
Hoewel deze elektronische component veel voordelen heeft, heeft hij ook nadelen die van invloed zijn op het gebruik ervan in diverse systemen. Deze omvatten:
- laagfrequent geluid tijdens de werking;
- De veroudering van het onderdeel (verlies van parameters na verloop van tijd);
- hoge capaciteit: deze is afhankelijk van de spanning en het type element, ligt in het bereik van 70 tot 3200 pF en beïnvloedt de prestaties van het apparaat;
- geen vermogensdissipatie bij maximale spanning - raakt aanzienlijk oververhit en valt uit bij langdurige maximale spanning.
Varistor selectie
Om de juiste varistor voor een bepaald apparaat te kiezen, is het noodzakelijk de kenmerken van zijn voeding te kennen: weerstand en doorgangsvermogen. De maximaal toelaatbare stroomwaarde wordt onder meer bepaald door de duur van de blootstelling en het aantal herhalingen, dus als een varistor wordt geïnstalleerd met een lagere piekstroomwaarde, zal hij vrij snel defect raken. Kortom, om het toestel doeltreffend te beschermen, moet de varistor worden gekozen met een spanning die een kleine marge boven de nominale spanning heeft.
Eveneens belangrijk voor de probleemloze werking van een dergelijk elektronisch onderdeel is de snelheid waarmee de opgenomen thermische energie wordt afgevoerd en het vermogen om snel terug te keren naar een toestand van normale werking.
Variistor aansluitschema en aansluitvarianten
Via circuits varistoren zijn gewoonlijk aangegeven op .Als een gewone weerstand, maar met de letter U naast de schuine streep. Deze schuine streep geeft in de schema's aan dat het element een weerstand heeft die afhankelijk is van de circuitspanning. Ook in bedradingsschema dit onderdeel wordt aangeduid met twee letters R en U waaraan een rangtelwoord wordt toegevoegd (RU1, RU2 ... enz.).
Er zijn een groot aantal aansluitingsmogelijkheden voor varistoren, maar alle methoden hebben gemeen dat deze component parallel wordt geschakeld met het voedingscircuit. Bij afwezigheid van gevaarlijke spanningsimpulsen is de stroom die door de varistor vloeit dan ook gering (door zijn hoge weerstand) en beïnvloedt hij de prestaties van het systeem op geen enkele manier. Als zich een overspanning voordoet, verandert de varistor zijn weerstand in een kleine waarde, wordt de belasting omzeild en wordt de geabsorbeerde energie in de omringende ruimte afgevoerd.
Verwante artikelen:
