Cada dispositiu electrònic inclòs a la xarxa necessita protecció contra la superació dels valors llindars de corrent o tensió. S'utilitzen diversos fusibles i interruptors de circuit per a la protecció del corrent, però els varistors s'utilitzen amb més freqüència per protegir el dispositiu de sobretensions. En aquest article, considerarem el principi de funcionament del varistor, les seves característiques, avantatges i inconvenients d'aquest component electrònic.
Contingut
Què és un varistor i on s'utilitza
Varistor - Es tracta d'una resistència variable feta de material semiconductor, que és capaç de modificar la seva resistència elèctrica en funció de la tensió aplicada.
El principi de funcionament d'aquest component electrònic difereix d'una resistència i un potenciòmetre convencionals. Estàndard resistència té un valor constant de resistència en qualsevol moment, independentment de la tensió del circuit, el potenciòmetre permet canviar la resistència manualment girant el botó de control. Però el varistor té una característica de corrent-tensió simètrica no lineal i la seva resistència depèn completament de la tensió del circuit.
A causa d'aquesta propietat, els varistors s'utilitzen àmpliament i eficaçment per protegir xarxes elèctriques, màquines i equips, així com components electrònics, plaques i microcircuits, independentment del tipus de tensió. Tenen un baix cost de fabricació, són fiables en el seu ús i són capaços de suportar càrregues elevades.
Els varistors s'utilitzen tant en instal·lacions d'alta tensió fins a 20 kV com en instal·lacions de baixa tensió de 3 a 200 V com a limitador de tensió. Al mateix temps, poden funcionar tant en xarxes amb corrent altern com amb corrent continu. S'utilitzen per regular i estabilitzar el corrent i la tensió, així com en dispositius de protecció contra sobretensions. S'utilitza en el disseny de filtres de xarxa, fonts d'alimentació, telèfons mòbils, SPD i altres SPE.
Tipus i principi de funcionament
Quan funciona en condicions normals, el varistor té una gran resistència, que pot disminuir quan la tensió supera un valor llindar. És a dir, si la tensió del circuit augmenta significativament, aleshores el varistor passa d'un estat aïllant a un estat elèctricament conductor i, a causa de l'efecte allau en el semiconductor, estabilitza la tensió fent passar un gran corrent per si mateix.
Els varistors poden funcionar amb alta i baixa tensió i, en conseqüència, es divideixen en dos grups de dispositius que tenen el mateix principi de funcionament:
- Alta tensió: capaç de funcionar en circuits amb valors de corrent de fins a 20 kV (utilitzat en sistemes de protecció de xarxes i equips, en dispositius de protecció contra sobretensions).
- Baixa tensió: la tensió nominal d'aquest tipus de components varia de 3 a 200 V (utilitzat per protegir dispositius electrònics i components d'equips amb un corrent de 0,1 - 1A i s'instal·len a l'entrada o sortida de la font d'alimentació).
Temps de resposta del varistor a les pujada de potència és d'uns 25 ns, que és un valor excel·lent, però en alguns casos insuficient. Per tant, els fabricants de components electrònics han desenvolupat una tecnologia per a la fabricació d'una resistència smd, que té un temps de resposta de 0,5 ns.
Els varistors de tot tipus estan fets de carbur de silici o òxid de zinc mitjançant la sinterització d'aquest material amb un aglutinant (resina, argila, vidre) a alta temperatura. Després de rebre un element semiconductor, es metal·litza a banda i banda amb cables de soldadura de metall per a la connexió.
Marcatge, principals característiques i paràmetres
Cada fabricant de varistors etiqueta el seu producte d'una manera determinada, de manera que hi ha un nombre bastant gran d'opcions de designació i les seves interpretacions. El varistor rus més comú és el K275, i els components populars de fabricació estrangera són 7n471k, kl472m i altres.
La designació del varistor CNR-10d751k es pot desxifrar de la següent manera: CNR – varistor d'òxid metàl·lic; d - significa que el component té forma de disc; 10 és el diàmetre del disc; 751 – tensió de resposta d'aquest dispositiu (el càlcul es fa multiplicant els dos primers dígits per 10 a la potència igual al tercer dígit, és a dir, 75 vegades 10 al primer grau, obtenim 750 V); k - desviació admissible de la tensió nominal, que és del 10% en qualsevol direcció (l - 15%, M - 20%, P - 25%).
Les característiques principals dels varistors són els següents paràmetres:
Tensió de classificació - tensió a determinats valors de corrent que circula pel varistor (normalment aquest valor és d'1 mA). Aquesta configuració és condicional i no afecta la selecció del dispositiu;
Tensió màxima admissible - Interval de tensió (RMS o RMS), en què el varistor comença a baixar la seva resistència;
Màxima energia d'absorció - una característica que mostra el valor de l'energia que el varistor dissipa i no falla quan s'exposa a un sol pols (mesurat en joules);
Corrent de sobretensió màxima – normalitza el temps de pujada i la durada del pols actual (mesura en amperes);
Capacitat és un paràmetre molt important, que es mesura amb l'estat tancat i una freqüència determinada (cau a zero si s'aplica un gran corrent al varistor);
Tolerància - desviació de la diferència de potencial nominal en ambdues direccions (indicat com a percentatge).
Temps de resposta - l'interval de temps durant el qual el varistor passa de l'estat tancat a l'obert (generalment unes quantes desenes de nanosegons).
Avantatges i inconvenients dels varistors
Un avantatge important d'una resistència no lineal (varistor) és el seu funcionament estable i fiable a altes freqüències i càrregues pesades. S'utilitza en molts dispositius que funcionen amb tensions de 3 V a 20 kV, és relativament senzill i barat de fabricar i eficient en el seu funcionament. Els avantatges addicionals importants són:
- alta velocitat de resposta (nanosegons);
- llarga vida útil;
- la capacitat de controlar les caigudes de tensió (mètode sense inercia).
Tot i que aquest component electrònic té molts avantatges, també té desavantatges que afecten el seu ús en diversos sistemes. Això inclou:
- soroll de baixa freqüència durant el funcionament;
- envelliment dels components (pèrdua de paràmetres al llarg del temps);
- gran capacitat: depèn de la tensió i el tipus d'element, està en el rang de 70 a 3200 pF i afecta el rendiment del dispositiu;
- als valors màxims de tensió, l'energia no es dissipa: es sobreescalfa significativament i falla als valors de voltatge màxim a llarg termini.
Selecció de varistors
Per triar el varistor adequat per a un dispositiu determinat, cal conèixer les característiques de la seva font d'alimentació: resistència i potència dels polsos transitoris. El valor de corrent màxim permès es determina, entre altres coses, per la durada de la seva exposició i el nombre de repeticions, per tant, quan s'instal·la un varistor amb un valor de corrent màxim subestimat, fallarà ràpidament.En resum, per a una protecció eficaç del dispositiu, cal triar un varistor amb una tensió que tingui un petit marge respecte al nominal.
A més, per al funcionament sense problemes d'aquest component electrònic, la velocitat de dissipació de l'energia tèrmica absorbida i la capacitat de tornar ràpidament a l'estat de funcionament normal són molt importants.
Designació a l'esquema i opcions de connexió del varistor
A la esquemes varistor generalment denotada, igual que una resistència normal, però amb una U afegida al costat de la barra. Aquesta característica indica als diagrames que aquest element té una dependència de la resistència de la tensió del circuit. També encès diagrama de cablejat aquest element està marcat amb dues lletres R i U amb l'addició d'un número de sèrie (RU1, RU2... etc.).
Hi ha un gran nombre d'opcions per connectar varistors, però el comú de tots els mètodes és que aquest component està connectat en paral·lel amb el circuit d'alimentació. Per tant, en absència de valors perillosos dels polsos de tensió, el corrent que flueix pel varistor té un valor petit (a causa dels grans valors de resistència) i no afecta de cap manera el rendiment del sistema. Quan es produeix una sobretensió, el varistor canvia la resistència a valors petits, la càrrega es deriva i l'energia absorbida es dissipa a l'espai circumdant.
Articles semblants:
