Co je varistor a proč je to nutné?

Princip fungování

Varistor je polovodičové zařízení se symetrickou nelineární charakteristikou proud-napětí. Podle jeho formy můžeme dojít k závěru, že varistor pracuje jak se střídavým, tak stejnosměrným proudem. Podívejme se na to podrobněji.

V normálním stavu je proud přes varistor extrémně malý, nazývá se svodový proud. Lze jej považovat za dielektrickou součást s určitou elektrickou kapacitou a můžeme říci, že neprochází proudem. Ale při určitém napětí (na obrázku je to + - 60 V), začne procházet proud.

Jinými slovy, princip činnosti varistoru v ochranných obvodech se podobá jiskrové mezeře, pouze u polovodičového zařízení nedochází k výboji v oblouku, ale mění se jeho vnitřní odpor. Se snížením odporu se proud z jednotek mikroamps zvyšuje na stovky nebo tisíce ampér.

Podmíněný grafický obrázek varistoru v obvodech:

Označení prvku na schématech se podobá konvenčnímu odporu, ale je diagonálně přeškrtnuto čarou, na kterou lze použít písmeno U. Chcete-li tento prvek najít na desce nebo v obvodu, věnujte pozornost podpisům, nejčastěji jsou označeny jako RU nebo VA.

Vzhled varistoru:

Paralelně s obvodem je nainstalován varistor, který jej chrání. Proto při napěťovém impulzu chráněného obvodu energie nevstoupí do zařízení, ale je rozptylována ve formě tepla na varistoru. Pokud je pulsní energie příliš vysoká, varistor hoří. Koncept ale vyhoře rozmazaný, existují dvě možnosti vývoje. Buď se varistor jednoduše roztrhne na kusy, nebo se jeho krystal zhroutí a elektrody budou zkratovány. To povede k vyhoření kolejí a vodičů nebo dojde k požáru v prvcích krytu a dalších částech.

Aby se tomu zabránilo před varistorem, je pojistka instalována v sérii s celým obvodem v signálním nebo napájecím vodiči. Poté v případě silného napěťového impulzu a dlouhodobé činnosti nebo vyhoření varistoru pojistka také shoří a přeruší obvod.

Stručně řečeno, proč je taková součást potřebná - její vlastnosti chrání elektrický obvod před destruktivními přepětími, ke kterým může dojít jak na informačních vedeních, tak na elektrických vedeních, například při přepínání výkonných elektrických spotřebičů. O tomto problému budeme hovořit o něco níže.

přístroj

Varistory jsou uspořádány poměrně jednoduše - uvnitř je krystal polovodičového materiálu, nejčastěji je to oxid zinečnatý (ZiO) nebo karbid křemíku (SiC). Lisovaný prášek z těchto materiálů je podroben zpracování při vysoké teplotě (vypálen) a potažen dielektrickým obalem.Existují buď verze s axiálními svorkami pro montáž do otvorů na desce s plošnými spoji a také v pouzdru SMD.

Následující obrázek jasně ukazuje vnitřní strukturu varistoru:

hlavní parametry

Pro správnou volbu varistoru musíte znát jeho hlavní technické vlastnosti:

1. Klasifikační napětí, může být označeno jako Un. To je takové napětí, při kterém proud 1 mA začíná protékat varistorem, s dalším přebytkem se proud zvyšuje jako lavina. Tento parametr je uveden v označení varistoru.
2. Nominální rozptyl energie P. Určuje, jak moc se prvek může rozptylovat při zachování jeho charakteristik.
3. Maximální energie jednoho impulsu W. Měřeno v joulech.
4. Maximální proud Ipp pulsu. Zatímco přední strana roste do 8 μs a její celková doba trvání je 20 μs.
5. Uzavřená kapacita - Co. Protože v uzavřeném stavu je varistor jakýmsi kondenzátorem, protože jeho elektrody jsou odděleny nevodivým materiálem, má určitou kapacitu. To je důležité, pokud je zařízení používáno ve vysokofrekvenčních obvodech.

Rozlišují se také dva typy napětí:

• Um ~ je maximální efektivní nebo efektivní hodnota;
• Um = je maximální konstanta.

Značení a výběr varistoru

V praxi například při opravě elektronického zařízení musíte pracovat s označením varistoru, obvykle se provádí ve formě:

20D 471K

Co je to a jak tomu rozumět? Prvních 20D znaků je průměr. Čím větší a silnější je, tím více energie varistor dokáže rozptýlit. Dále 471 je klasifikační napětí.

Mohou být přítomny další další znaky, obvykle označující výrobce nebo vlastnost komponenty.

Nyní pojďme na to, jak správně zvolit varistor, aby správně plnil svou funkci. Chcete-li vybrat součást, musíte v obvodu vědět, jaké napětí a typ proudu bude fungovat. Můžeme například předpokládat, že pro ochranu zařízení pracujících v obvodu 220 V je nutné použít varistor s klasifikačním napětím mírně vyšším (takže pracuje, když je nominální hodnota významně překročena), tj. 250-260V. To je zásadně špatné.

Faktem je, že v AC obvodech je efektivní hodnota 220V. Pokud nechcete jít do podrobností, pak je amplituda sinusového signálu na kořen dvakrát větší než skutečná hodnota, tj. 1,41krát. Výsledkem je, že amplitudové napětí v našich vývodech je 300-310 V.

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

Kde 1,1 je bezpečnostní faktor.

V takových výpočtech začne prvek fungovat, když aktuální napětí skočí o více než 240 voltů, takže jeho klasifikační napětí musí být alespoň 370 voltů.

Níže jsou uvedena typická hodnocení varistorů pro střídavé sítě s napětím:

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

Domácí použití

Účelem varistorů je chránit obvod během pulzů a přepětí na lince. Tato vlastnost umožnila uvažovaným prvkům najít jejich aplikaci jako ochranu:

• komunikační linky;
• informační vstupy elektronických zařízení;
• výkonové obvody.

Většina levných napájecích zdrojů neinstaluje žádné ochrany. Ale u dobrých modelů jsou varistory nainstalovány na vstupu.

Kromě toho každý ví, že počítač musí být připojen k napájení pomocí speciálního prodlužovacího kabelu s tlačítkem - síťový filtr. Nejen filtruje rušení, varistory jsou také instalovány v normálních filtračních obvodech.

Elektrikáři často doporučují chránit čínské LED lampy instalací varistoru rovnoběžného s kazetou. Jiná zařízení také chrání, některá připevňují varistor do zásuvky nebo do zásuvky pro ochranu připojeného zařízení.

Chcete-li chránit celý byt - můžete nainstalovat varistor na dyn-rail, v dobrých zařízeních jsou v případě skutečných výkonných varistory o průměru pěst.Příkladem takového zařízení je SPE-1, který je zobrazen na níže uvedené fotografii:

Na závěr bych rád poznamenal, že účelem varistoru je chránit jakýkoli elektrický obvod. Princip činnosti je založen na změně odporu polovodičové struktury pod vlivem vysokého napětí. Napětí, při kterém proudem 1 mA začíná protékat prvkem, se nazývá klasifikace. Toto a průměr prvku jsou hlavními parametry při výběru. Možná jsme jasně vysvětlili, co je varistor a proč je to třeba, zeptejte se v komentářích, pokud něco nerozumíte.

Nakonec doporučujeme sledovat užitečná videa k tématu článku:

Určitě nevíte:

• Jaký druh rušení je v síti?
• Princip fungování SPD
• Jak vyrobit přepěťovou ochranu do-it-yourself
• Jak testovat rezistor doma