Сваки електронски уређај који је укључен у мрежу треба заштиту од прекорачења граничних вредности струје или напона. За струјну заштиту користе се различити осигурачи и прекидачи, али се за заштиту уређаја од пренапона најчешће користе варистори. У овом чланку ћемо размотрити принцип рада варистора, његове карактеристике, предности и недостатке ове електронске компоненте.
Садржај
Шта је варистор и где се користи
Варистор - Ово је променљиви отпорник направљен од полупроводничког материјала, који је у стању да мења свој електрични отпор у зависности од напона који се на њега примењује.
Принцип рада такве електронске компоненте разликује се од конвенционалног отпорника и потенциометра. Стандард отпорник има константну вредност отпора у било ком тренутку, без обзира на напон у колу, потенциометар вам омогућава да ручно промените отпор окретањем контролног дугмета. Али варистор има нелинеарну симетричну струјно-напонску карактеристику и његов отпор у потпуности зависи од напона у колу.
Због ове особине, варистор се широко и ефикасно користи за заштиту електричних мрежа, машина и опреме, као и електронских компоненти, плоча и микро кола, без обзира на врсту напона. Имају ниску цену производње, поуздани су у употреби и способни су да издрже велика оптерећења.
Варистор се користи како у високонапонским инсталацијама до 20 кВ тако иу нисконапонским инсталацијама од 3 до 200 В као граничник напона. Истовремено, могу радити и у мрежама са наизменичном струјом и са једносмерном струјом. Користе се за регулацију и стабилизацију струје и напона, као и у уређајима за заштиту од пренапона. Користи се у дизајну мрежних филтера, напајања, мобилних телефона, СПД и друге СПЕ.
Врсте и принцип рада
Када ради у нормалним условима, варистор има огроман отпор, који се може смањити када напон пређе граничну вредност. Односно, ако се напон у колу значајно повећа, тада варистор прелази из изолационог стања у електрично проводљиво стање и, услед лавинског ефекта у полупроводнику, стабилизује напон пропуштањем велике струје кроз себе.
Варистори могу да раде са високим и ниским напоном и, сходно томе, подељени су у две групе уређаја који имају исти принцип рада:
- Висок напон: способан за рад у круговима са струјним вредностима до 20 кВ (користи се у заштитним системима мрежа и опреме, у уређајима за заштиту од пренапона).
- Низак напон: називни напон за ову врсту компоненти варира од 3 до 200 В (користи се за заштиту електронских уређаја и компоненти опреме са струјом од 0,1 - 1А и инсталирају се на улазу или излазу извора напајања).
Време одзива варистора на снага удар износи око 25 нс, што је одлична вредност, али у неким случајевима недовољно. Због тога су произвођачи електронских компоненти развили технологију за производњу смд отпорника, који има време одзива од 0,5 нс.
Варистор свих врста се израђује од силицијум карбида или цинк оксида синтеровањем овог материјала са везивом (смола, глина, стакло) на високој температури. Након добијања полупроводничког елемента, он је обострано метализован металним проводницима за лемљење за спајање.
Означавање, главне карактеристике и параметри
Сваки произвођач варистора означава свој производ на одређени начин, тако да постоји прилично велики број опција означавања и њихових тумачења. Најчешћи руски варистор је К275, а популарне компоненте иностране производње су 7н471к, кл472м и друге.
Ознака варистора ЦНР-10д751к може се дешифровати на следећи начин: ЦНР – метал-оксидни варистор; д - значи да је компонента у облику диска; 10 је пречник диска; 751 – напон одзива за овај уређај (израчунавање се врши множењем прве две цифре са 10 на снагу једнаку трећој цифри, односно 75 пута 10 на први степен, добијамо 750 В); к - дозвољено одступање називног напона, које износи 10% у било ком правцу (л - 15%, М - 20%, П - 25%).
Главне карактеристике варистора су следећи параметри:
Класификациони напон - напон при одређеним вредностима струје која тече кроз варистор (обично је ова вредност 1мА). Ово подешавање је условно и не утиче на избор уређаја;
Максимални дозвољени напон – опсег напона (РМС или РМС), при чему варистор почиње да снижава свој отпор;
Максимална енергија апсорпције - карактеристика која показује вредност енергије коју варистор расипа и не поквари када је изложен једном импулсу (мерено у џулима);
Максимална ударна струја – нормализује време пораста и трајање струјног импулса (мерено у амперима);
Капацитет је веома важан параметар, који се мери са затвореним стањем и датом фреквенцијом (пада на нулу ако се на варистор примени велика струја);
Толеранција - одступање од номиналне разлике потенцијала у оба смера (назначено у процентима).
Време одзива - временски интервал за који варистор прелази из затвореног стања у отворено (обично неколико десетина наносекунди).
Предности и мане варистора
Важна предност нелинеарног отпорника (варистора) је његов стабилан и поуздан рад на високим фреквенцијама и великим оптерећењима. Користи се у многим уређајима који раде на напонима од 3 В до 20 кВ, релативно је једноставан и јефтин за производњу и ефикасан у раду. Додатне важне предности су:
- велика брзина одзива (наносекунде);
- дуг радни век;
- могућност праћења падова напона (безинерциона метода).
Упркос чињеници да ова електронска компонента има доста предности, она има и недостатке који утичу на њену употребу у различитим системима. Ови укључују:
- нискофреквентна бука током рада;
- старење компоненти (губитак параметара током времена);
- велики капацитет: зависи од напона и врсте елемента, налази се у опсегу од 70 до 3200 пФ и утиче на перформансе уређаја;
- при максималним вредностима напона, снага се не расипа – значајно се прегрева и не успева при дуготрајним максималним вредностима напона.
Избор варистора
Да бисте изабрали прави варистор за одређени уређај, морате знати карактеристике његовог извора напајања: отпор и снагу пролазних импулса. Максимална дозвољена вредност струје одређена је, између осталог, трајањем његовог излагања и бројем понављања, стога, када се инсталира варистор са потцењеном вредношћу вршне струје, брзо ће пропасти.Укратко, за ефикасну заштиту уређаја потребно је изабрати варистор са напоном који има малу маргину према номиналном.
Такође, за несметан рад такве електронске компоненте, веома је важна брзина дисипације апсорбоване топлотне енергије и способност брзог враћања у стање нормалног рада.
Ознака на дијаграму и опције за повезивање варистора
На шеме варистор обично означено, баш као обичан отпорник, али са У додатим поред косе црте. Ова карактеристика указује на дијаграмима да овај елемент има зависност отпора од напона у колу. Такође укључено шема овај елемент је означен са два слова Р и У са додатком серијског броја (РУ1, РУ2 ... итд.).
Постоји велики број опција за повезивање варистора, али заједничко за све методе је да је ова компонента повезана паралелно са струјним кругом. Због тога, у одсуству опасних вредности импулса напона, струја која тече кроз варистор има малу вредност (због великих вредности отпора) и ни на који начин не утиче на перформансе система. Када дође до пренапона, варистор мења отпор на мале вредности, оптерећење се шантира, а апсорбована енергија се распршује у околни простор.
Слични чланци:
