Katrai elektroniskajai ierīcei, kas ir iekļauta tīklā, ir nepieciešama aizsardzība pret strāvas vai sprieguma sliekšņa vērtību pārsniegšanu. Strāvas aizsardzībai tiek izmantoti dažādi drošinātāji un automātiskie slēdži, bet ierīces aizsardzībai no pārsprieguma visbiežāk izmanto varistorus. Šajā rakstā mēs apsvērsim varistora darbības principu, tā īpašības, šī elektroniskā komponenta priekšrocības un trūkumus.
Saturs
Kas ir varistors un kur to izmanto
Varistors - Šis ir no pusvadītāju materiāla izgatavots mainīgs rezistors, kas spēj mainīt savu elektrisko pretestību atkarībā no tam pieliktā sprieguma.
Šāda elektroniskā komponenta darbības princips atšķiras no parastā rezistora un potenciometra. Standarta rezistors ir nemainīga pretestības vērtība jebkurā laikā, neatkarīgi no sprieguma ķēdē, potenciometrs ļauj mainīt pretestību manuāli, pagriežot vadības pogu. Bet varistoram ir nelineāra simetriska strāvas-sprieguma raksturlielums, un tā pretestība pilnībā ir atkarīga no sprieguma ķēdē.
Pateicoties šai īpašībai, varistorus plaši un efektīvi izmanto elektrisko tīklu, mašīnu un iekārtu, kā arī elektronisko komponentu, paneļu un mikroshēmu aizsardzībai neatkarīgi no sprieguma veida. Tiem ir zemas ražošanas izmaksas, tie ir uzticami lietošanā un spēj izturēt lielas slodzes.
Varistorus izmanto gan augstsprieguma iekārtās līdz 20 kV, gan zemsprieguma iekārtās no 3 līdz 200 V kā sprieguma ierobežotāju. Tajā pašā laikā tie var darboties gan tīklos ar maiņstrāvu, gan ar līdzstrāvu. Tos izmanto strāvas un sprieguma regulēšanai un stabilizēšanai, kā arī pārsprieguma aizsargierīcēs. Izmanto tīkla filtru, barošanas bloku, mobilo tālruņu, VPD un citi SPE.
Veidi un darbības princips
Darbojoties normālos apstākļos, varistoram ir milzīga pretestība, kas var samazināties, ja spriegums pārsniedz sliekšņa vērtību. Tas ir, ja spriegums ķēdē ievērojami palielinās, varistors pāriet no izolācijas stāvokļa uz elektriski vadošu stāvokli un pusvadītāja lavīnas efekta dēļ stabilizē spriegumu, izlaižot caur sevi lielu strāvu.
Varistori var strādāt ar augstu un zemu spriegumu, un attiecīgi tie ir sadalīti divās ierīču grupās, kurām ir vienāds darbības princips:
- Augstspriegums: var darboties ķēdēs ar strāvas vērtībām līdz 20 kV (izmanto tīklu un iekārtu aizsardzības sistēmās, pārsprieguma aizsardzības ierīcēs).
- Zemspriegums: nominālais spriegums šāda veida komponentiem svārstās no 3 līdz 200 V (izmanto elektronisko ierīču un aprīkojuma komponentu aizsardzībai ar strāvu 0,1 - 1A un ir uzstādīts pie strāvas avota ieejas vai izejas).
Varistora reakcijas laiks plkst jaudas pārspriegums ir aptuveni 25 ns, kas ir lieliska vērtība, bet dažos gadījumos nepietiekama. Tāpēc elektronisko komponentu ražotāji ir izstrādājuši tehnoloģiju smd rezistoru izgatavošanai, kuras reakcijas laiks ir 0,5 ns.
Visu veidu varistori tiek izgatavoti no silīcija karbīda vai cinka oksīda, saķepinot šo materiālu ar saistvielu (sveķiem, mālu, stiklu) augstā temperatūrā. Pēc pusvadītāja elementa saņemšanas tas tiek metalizēts no abām pusēm ar lodēšanas metāla vadiem savienošanai.
Marķējums, galvenie raksturlielumi un parametri
Katrs varistoru ražotājs marķē savu produktu noteiktā veidā, tāpēc ir diezgan daudz apzīmējumu iespēju un to interpretāciju. Visizplatītākais krievu varistors ir K275, un populāri ārzemēs ražoti komponenti ir 7n471k, kl472m un citi.
Varistora CNR-10d751k apzīmējumu var atšifrēt šādi: CNR – metāla oksīda varistors; d - nozīmē, ka komponents ir diska formā; 10 ir diska diametrs; 751 - reakcijas spriegums šai ierīcei (aprēķins tiek veikts, reizinot pirmos divus ciparus ar 10 ar jaudu, kas vienāda ar trešo ciparu, tas ir, 75 reiz 10 līdz pirmajai pakāpei, mēs iegūstam 750 V); k - nominālā sprieguma pieļaujamā novirze, kas ir 10% jebkurā virzienā (l - 15%, M - 20%, P - 25%).
Varistoru galvenie raksturlielumi ir šādi parametri:
Klasifikācijas spriegums - spriegums pie noteiktām strāvas vērtībām, kas plūst caur varistoru (parasti šī vērtība ir 1 mA). Šis iestatījums ir nosacīts un neietekmē ierīces izvēli;
Maksimālais pieļaujamais spriegums - sprieguma diapazons (RMS vai RMS), pie kura varistors sāk samazināt savu pretestību;
Maksimālā absorbcijas enerģija - raksturlielums, kas parāda tās enerģijas vērtību, kuru varistors izkliedē un neizdodas, ja tiek pakļauts vienam impulsam (mēra džoulos);
Maksimālā pārsprieguma strāva – normalizē strāvas impulsa pieauguma laiku un ilgumu (mēra ampēros);
Jauda ir ļoti svarīgs parametrs, ko mēra ar slēgtu stāvokli un noteiktu frekvenci (nokrītas līdz nullei, ja varistoram tiek pievadīta liela strāva);
Tolerance - novirze no nominālās potenciāla starpības abos virzienos (norādīts procentos).
Reakcijas laiks - laika intervāls, kurā varistors pāriet no slēgta stāvokļa uz atvērtu (parasti daži desmiti nanosekunžu).
Varistora priekšrocības un trūkumi
Svarīga nelineārā rezistora (varistora) priekšrocība ir tā stabila un uzticama darbība augstās frekvencēs un lielās slodzēs. To izmanto daudzās ierīcēs, kas darbojas ar spriegumu no 3 V līdz 20 kV, tā ir salīdzinoši vienkārša un lēta ražošanā un efektīva darbībā. Papildu svarīgas priekšrocības ir:
- augsts reakcijas ātrums (nanosekundes);
- ilgs kalpošanas laiks;
- spēja uzraudzīt sprieguma kritumus (bezinerces metode).
Neskatoties uz to, ka šim elektroniskajam komponentam ir daudz priekšrocību, tai ir arī trūkumi, kas ietekmē tā izmantošanu dažādās sistēmās. Tie ietver:
- zemas frekvences troksnis darbības laikā;
- komponentu novecošanās (parametru zudums laika gaitā);
- liela kapacitāte: atkarīga no elementa sprieguma un veida, ir diapazonā no 70 līdz 3200 pF un ietekmē ierīces veiktspēju;
- pie maksimālajām sprieguma vērtībām jauda netiek izkliedēta - tā ievērojami pārkarst un neizdodas pie ilgtermiņa maksimālā sprieguma vērtībām.
Varistora izvēle
Lai izvēlētos pareizo varistoru konkrētai ierīcei, jums jāzina tā barošanas avota īpašības: pārejošo impulsu pretestība un jauda. Maksimālo pieļaujamo strāvas vērtību, cita starpā, nosaka tā ekspozīcijas ilgums un atkārtojumu skaits, tāpēc, uzstādot varistoru ar nepietiekami novērtētu maksimālo strāvas vērtību, tas ātri neizdosies.Īsāk sakot, efektīvai ierīces aizsardzībai ir jāizvēlas varistors ar spriegumu, kuram ir neliela rezerve pret nominālo.
Tāpat, lai šāda elektroniskā komponente darbotos bez traucējumiem, ļoti svarīgs ir absorbētās siltumenerģijas izkliedes ātrums un spēja ātri atgriezties normālā darba stāvoklī.
Apzīmējums diagrammā un varistora pievienošanas iespējas
Uz shēmas varistors parasti apzīmēts, tāpat kā parasts rezistors, bet ar U pievienotu blakus slīpsvītrai. Šī funkcija diagrammās norāda, ka šim elementam ir pretestības atkarība no sprieguma ķēdē. Arī ieslēgts elektroinstalācijas shēma šis elements ir apzīmēts ar diviem burtiem R un U, pievienojot sērijas numuru (RU1, RU2 ... utt.).
Varistoru pievienošanai ir daudz iespēju, taču visām metodēm ir kopīgas tas, ka šī sastāvdaļa ir savienota paralēli strāvas ķēdei. Tāpēc, ja nav bīstamu sprieguma impulsu vērtību, strāvai, kas plūst caur varistoru, ir maza vērtība (lielo pretestības vērtību dēļ) un tā nekādā veidā neietekmē sistēmas darbību. Kad rodas pārspriegums, varistora pretestība mainās uz mazām vērtībām, slodze tiek šunta un absorbētā enerģija tiek izkliedēta apkārtējā telpā.
Līdzīgi raksti:
