что это такое, принцип работы, применение, обозначение на схемах

Содержание:

Варистор — что это такое, принцип работы, применение, обозначение на схемах

Варистор — это полупроводниковый элемент, который предназначен для защиты электронных схем от скачков напряжения. По сути, варистор — это тот же самый резистор, основным параметром которого является сопротивление, которое зависит от поступающего на него напряжения.

Основным предназначением варисторов является защита радиоэлектронных цепей от перенапряжения. Основной характеристикой варисторов является вольт-амперная составляющая. Именно она и будет изменяться в зависимости от величины напряжения, которое проходит через варистор.

Таким образом, становится понятно, как именно работает варистор и для чего он нужен. В этой статье сайта САМ Электрик ИНФО https://samelektrikinfo.ru/ будет рассказано о том, что такое варистор, как он работает и устроен, а также, какое имеет обозначение на схемах. Данная статья носит ознакомительный характер и предназначена она в первую очередь для начинающих радиолюбителей.

Что такое варистор

Варистор — это полупроводник, резистор, по сути, проводимость которого всецело зависит от проходящего напряжения. Варисторы служат для защиты электронных элементов на плате от сильных скачков напряжения. Любой варистор имеет два вывода, а основным его параметром является нелинейная вольт-амперная характеристика, обозначающаяся в виде «ВАХ».

Стабилизация напряжения — вот главная задача варистора. Происходит это благодаря одной маленькой особенности, поскольку варисторы умеют автоматически менять своё сопротивления в зависимости от напряжения в цепи. И если вдруг в цепи возникает большое перенапряжение, то варистор просто замкнёт цепь и, не даёт тем самым выйти из строя другим элементам на плате.

Виды варисторов

Существует два принципиально разных вида варисторов, это высоковольтные и низковольтные варисторы. Высоковольтные варисторы рассчитаны на работу в цепях до 20 кВ, а низковольтные варисторы работают в цепях от 3 до 200 Вольт.

Именно низковольтные варисторы и получили наибольшую популярность в различных радиоустройствах, которыми мы привыкли пользоваться на сегодняшний день. Изготавливаются варисторы из карбида кремния и оксида цинка, с последующим покрытием данных элементов металлом.

Основные характеристики варисторов

Все варисторы имеют следующие характеристики, которые важно брать во внимание каждому начинающему радиолюбителю:

• рабочее напряжение варистора, оно может быть от двух Вольт и заканчиваться десятками киловольт;
• время срабатывания варистора, оно измеряется в наносекундах;
• емкость варистора, всецело зависит от напряжения в цепи;

• полная энергия поглощения, которая измеряется в Джоулях;
• максимальный импульсный ток, который измеряется в Амперах.

Также любой варистор имеет такую характеристику, как допустимое отклонение, которое измеряется в процентах. Далее рассмотрим, как обозначается варистор на схемах, какую маркировку он имеет.

Маркировка и обозначение варисторов на схемах

Варисторы имеют как графическое, так и буквенное обозначение, которое наносится прямо на их корпус.

Обычно на корпусе варисторов указываются определенные характеристики этого полупроводника, такие как:

• форм-фактор варистора;
• допустимое отклонение;
• максимальное рабочее напряжение;
• диаметр варистора.

Также на корпусе может быть указан тип варистора, оксидно-цинковый или металлооксидный. При этом стоит заметить, что каждый производитель варисторов имеет право устанавливать свою собственную маркировку этого устройства.

Принцип работы варистора

Варистор работает следующим образом. Его сопротивление при работе в обычном режиме большое. При значительном повышении напряжения сопротивление варистора начинает снижаться. Таким образом, происходит регулировка и защита электронной цепи.

Следует учитывать, что при установке на входе в электроцепи варистор добавляет свою емкость к уже существующей емкости. Поэтому данную особенность важно учитывать при проектировании всей линии.

Варистор — что это такое, принцип работы, применение, обозначение на схемах

Поделиться с друзьями

Что такое варистор и области его применения

Каталог

Бренды

Главная » Помощь покупателю » Что такое варистор и области его применения

21 ноября 2022

Содержание:

• Принцип работы варисторов
• Виды варисторов
• Основные параметры варисторов
• Преимущества и недостатки варисторов
• Области применения варисторов

Варистор (Variable Resistores – изменяющееся сопротивление) – это полупроводниковый прибор, изменяющий свое сопротивление в соответствии с приложенным к нему напряжением.

Его основное функциональное назначение – защита электросетей, машин, аппаратов, в которых он установлен, от перенапряжения.

Принцип работы варисторов

При эксплуатации при напряжении со значением ниже пороговой величины полупроводниковый элемент имеет высокое сопротивление. При значительном скачке напряжения варистор переходит в открытое состояние, то есть сопротивление падает и из изолирующего состояния элемент переходит в электропроводящее. Стабилизация напряжения осуществляется за счет пропускания через полупроводник высокоамперного тока.

Виды варисторов

В зависимости от уровня напряжения, на которое они рассчитаны, эти полупроводниковые приборы разделяют на высоковольтные и низковольтные.

• Высоковольтные. Служат для защиты от импульсного перенапряжения электросетей и электрооборудования, эксплуатируемых в цепях напряжением до 20 кВ.
• Низковольтные. Предназначены для защиты аппаратов с током 0,1-1,0 А, работающих под напряжением 3-200 В.

Варисторы общего применения показывают время срабатывания – 25 нс. При необходимости более высокого быстродействия используют smd-варисторы, у которых этот важный параметр составляет всего 0,5 нс.

Основные параметры варисторов

При выборе этих полупроводниковых элементов учитывают следующие параметры:

• максимально допустимое напряжение – действующее или среднеквадратичное, при котором варистор начинает изменять сопротивление;
• максимальное значение энергии поглощения – характеризует величину энергии, которую элемент может рассеивать без потери рабочих свойств;
• максимальная величина импульсного тока;
• емкость варистора – значение, измеряемое в закрытом состоянии, при приложении большого тока эта величина стремится к нулю;
• время срабатывания – важная характеристика, обозначающая временной промежуток, за который варистор переходит из нерабочего состояния в открытое.

Преимущества и недостатки варисторов

Плюсы использования этих полупроводниковых элементов:

• относительно невысокая стоимость;
• простота эксплуатации, длительный рабочий период;
• стабильность и надежность при токах высокой частоты и значительных нагрузках;
• высокая скорость срабатывания.

Минусы:

• низкочастотные шумы при работе;
• старение – процесс, при котором элемент постепенно утрачивает рабочие характеристики;
• при длительном воздействии напряжений критической величины – рассеивание мощности прекращается, а сам полупроводниковый элемент перегревается и выходит из строя.

Области применения варисторов

Сферы использования этих полупроводниковых приборов определяются его рабочими характеристиками.

Где применяют варисторы:

• миниатюрные многослойные приборы используются в мобильных телефонах, компьютерных разъемах, выводах микропроцессоров для их защиты от статического электричества;
• в электронике, устанавливаемой на автомобильном транспорте, телекоммуникационном оборудовании;
• во входных электроцепях блоков электропитания;
• для защиты электрогенераторов от импульсных скачков напряжения.

Что такое металлооксидный варистор (MOV) и его применение

Металлооксидный варистор (MOV) находит применение во многих электрических и электронных устройствах. Я подробно объясню, что такое металлооксидный варистор и как им пользоваться. Я также объясню, откуда берется скачок напряжения и т. д. с помощью различных электрических схем.

Варистор на основе оксида металла (MOV) от Bourns

Содержание этой статьи следующее:

Что такое варистор на основе оксида металла?

Металлооксидный варистор (MOV) представляет собой защитное устройство, защищающее электрооборудование от кратковременных скачков высокого напряжения. Это зависящее от напряжения нелинейное электрическое защитное устройство, которое подавляет скачки напряжения.

MOV не защищает от длительного перенапряжения . Это двухконтактный полупроводниковый прибор.

Имеют ли варисторы полярность?

Варисторы не имеют полярности. Таким образом, мы можем использовать их в цепи питания переменного тока. И он защитит как от положительного, так и от отрицательного напряжения в цепи.

Какие скачки напряжения он подавляет?

Переходные процессы высокого напряжения в электрической цепи могут быть двух типов

• Переходные процессы высокого напряжения – кратковременный выброс
• Постоянное высокое напряжение – Перенапряжение

См. рис. 1a. Он показывает переходный кратковременный всплеск высокого напряжения в сети переменного тока. Но такое высокое напряжение может поступать в сеть постоянного тока и в большой электрической системе. Форма сигнала показывает один цикл напряжения. Среднеквадратичное значение составляет 230 вольт (только для примера). Он имеет импульсное переходное напряжение порядка нескольких киловольт. Этот переходный процесс длится только короткое время в цикле.

Металлооксидный варистор подавляет переходные процессы такого рода. Он двунаправленный, поэтому защищает от переходных процессов напряжения с обеих сторон (плюс и минус).

Рисунок 1a – Всплеск переходного напряжения Рисунок 1b – Непрерывное перенапряжение переменного тока

Теперь обратитесь к рисунку 1b. Он показывает постоянное перенапряжение высокого напряжения. Осциллограмма красного цвета представляет собой один цикл нормального напряжения 230 вольт RMS.

В этом случае происходит перенапряжение около 260 вольт за полный цикл (осциллограмма синего цвета). Это перенапряжение может сохраняться в течение многих циклов.

Металлооксидный варистор не защищает оборудование от такого перенапряжения (согласно рис. 1б). Если на MOV попадает такое напряжение, а среднеквадратичное напряжение очень высокое, то MOV может выйти из строя. Однако даже до того, как MOV выйдет из строя, ваша электроника может выйти из строя.

Далее см. рис. 1с.

Варистор не полностью устраняет переходное напряжение в сети переменного тока. Вместо этого он просто ограничивает или фиксирует переходное напряжение до более безопасного предела.

Рис. 1c: Ограничение переходного напряжения с помощью варистора

Напряжение варистора и характеристики VI MOV

Пожалуйста, обратитесь к рисунку 2a для характеристик VI металлооксидного варистора MOV. При низком напряжении ток очень мал. При определенном напряжении ток в MOV увеличивается очень быстро. Это называется фиксирующим напряжением MOV. Он имеет симметричную характеристику как для положительного, так и для отрицательного напряжения. Однако точка напряжения фиксации не очень острая (рис. 2b).

Рисунок 2a: Кривая VI MOVРисунок 2b: Расширенная кривая VI MOV

См. рисунок 2b. Это показывает расширенную шкалу корреляции между напряжением и током в MOV типа 275 вольт переменного тока (среднеквадратичное значение).

При очень малом токе утечки протекает при низком напряжении. Ток выглядит большим при низком напряжении на рисунке, потому что вертикальная шкала представляет собой расширенную шкалу. Фактический ток очень меньше при низком напряжении.

Ток начал быстро расти примерно с 700 вольт (700 — это мгновенное напряжение, а не среднеквадратичное значение). Эти 700 вольт являются напряжением фиксации варистора.

Приведенный выше график относится к MOV типа 275 В RMS. Напряжение фиксации составляет около 700 В. Это означает, что если переходные процессы напряжения имеют пики в несколько кВ, то MOV ограничит напряжение только примерно до 700 вольт. Он не будет ограничивать напряжение до пикового значения 230 вольт (пиковое значение около 330 вольт).

Итак, варистор не подавляет полностью переходное напряжение. Вместо этого он просто снижает переходное напряжение до более безопасного предела.

Это означает, что наше оборудование должно выдерживать переходные процессы 700 вольт (даже если MOV подключен) в приведенном выше примере.

И все хорошее электрическое оборудование может нормально работать вплоть до этого переходного процесса.

Кроме того, внутри оборудования будут установлены другие фильтры переходных процессов напряжения, такие как индуктор, конденсатор, трансорб и т. д., для защиты электроники.

Преимущества металлооксидного варистора

Преимущества варистора MOV:

• Практически не протекает ток в варисторе при нормальном напряжении
• Обладает высокой пропускной способностью по току и энергии во время переходных процессов.
• Очень быстро
• Доступны различные номиналы напряжения и мощности
• Низкая стоимость

На рис.

3 показана схема подключения металлооксидного варистора для домашнего использования на одну фазу. Он просто подключается между линией и нейтралью. Он должен быть как можно ближе к нагрузке.

Рис. 3: Подключение варистора для однофазного питания

На Рис. 4 показано подключение варистора внутри расширительного блока для домашнего использования. Варистор напрямую подключается к 2 контактам электрической розетки.

Рис. 4: Подключение варистора внутри платы расширения

На Рис. 5 показано подключение варистора к одной фазе для промышленного использования. Подключено три устройства. 1-й находится между линией и нейтралью, 2-й прибор между линией и землей, а 3-й варистор подключается между нейтралью и землей.

Рис. 5: Соединение варистора для однофазной сети для промышленности

Вы также можете использовать соединение типа рис. 5 для дома, при условии, что заземление и проводка очень хорошие. Если заземление некачественное, прикосновение к заземляющему контакту оборудования также может привести к поражению электрическим током.

Как подключить и использовать варистор для трехфазной сети

На рис. 6 показан металлооксидный варистор для трехфазной четырехпроводной сети. Там 3 варистора. По одному между каждым линейным проводом и землей.

Рис. 6: Подключение варистора для 3-фазного питания

Если у нас есть только 3-проводная 3-фазная система, варистор на основе оксида металла должен быть подключен между всеми тремя линиями: красно-желтой, желто-синей и сине-красной. А вот напряжение варистора придется подбирать по линейному напряжению.

Что такое металлооксидный варистор 275/20 означает

Теперь обратимся к рисунку 7. Данные на приборе показывают 275/20. 275 — среднеквадратичное значение напряжения. А 20 это диаметр варистора в мм. Шкала на изображении измеряет диаметр устройства как 20 мм.

Рис. 7: Варистор размером 20 мм, 275 В переменного тока

Однако разные компании могут использовать разные методы написания спецификации варистора.

Какой варистор следует использовать дома?

У меня дома есть сеть переменного тока с напряжением 230 вольт (среднеквадратичное значение). Я использую тип 20 мм на 275 вольт, как показано на рисунках выше.

Вы также можете использовать небольшие размеры, такие как 14- или 10-миллиметровый оксидно-металлический варистор, но 20-миллиметровый тип MOV будет поглощать больше энергии. Кроме того, практически нет разницы в цене между размерами 20 мм и 10 мм.

Поэтому для домашнего использования всегда выбирайте варистор большей мощности, например, 20 мм.

Как подключить и использовать варистор в цепи

Мы можем подключить только один металлооксидный варистор для множества выключателей и розеток в сборе. Это поясняется на схеме подключения. Все переключатели в этой схеме после варистора. (подключение см. на рис. 8)

Рис. 8: Подключение одного варистора для многих розеток и многих цепей выключателей

Если есть только один выключатель для многих розеток, то варистор должен быть подключен между линией и нейтралью для любой одной розетки. На рис. 9 показана схема подключения.

Рис. 9: Подключение одного варистора для нескольких розеток и одной схемы выключателя

Варистор можно подключить к любой из розеток.

Как кратковременное высокое напряжение может прийти на ПК в доме

Теперь посмотрим на рисунок 10. Это пример того, «Как кратковременный скачок высокого напряжения приходит на ПК в доме».

Буква «М» на схеме обозначает оборудование с двигателями, например, стиральную машину или водяной насос. Тот же источник переменного тока идет и на компьютер.

Рис. 10: пример перенапряжения в ПК

Переходный процесс переключения будет генерироваться во время включения двигателя. Мы также называем это импульсом переключения. Коммутационное импульсное напряжение, генерируемое двигателем, также поступает на ПК.

Этот коммутационный импульс также может составлять несколько кВ.

Все оборудование, подключенное к этому проводу, будет иметь проблемы. Металлооксидный варистор должен быть подключен ко входу (плате расширения) ноутбука для его защиты.

Переходное высокое напряжение из-за молнии (импульс молнии)

Теперь обратитесь к рисунку 11. На нем показано явление молнии вокруг облаков. Всякий раз, когда в облаке случается молния, тогда вокруг облака будет течь сильный ток. А мы знаем, что вокруг проводника с током возникает магнитный поток.

Итак, здесь также этот ток будет иметь поток вокруг этого тока. Этот поток также будет проходить через электрический провод в нашем доме.

Рис. 11: Скачок напряжения из-за облачной молнии

Затем из-за этого потока в электрическом проводе возникнет напряжение. Это индуцированное напряжение из-за этого потока есть не что иное, как переходное высокое напряжение. Мы также называем это напряжение световым импульсом.

В зависимости от интенсивности и местоположения этот импульс переключения может иметь разную величину напряжения.

Это переходное напряжение большой величины может повредить оборудование. Металлооксидный варистор может защитить оборудование от этих скачков напряжения.

Коммутационный импульс меньшей амплитуды ведет себя как электрический шум.

Типы скачков напряжения в электрической цепи

Эти переходные процессы напряжения бывают двух типов

• Произвольный тип
• Повторяющийся тип

Всплеск случайного типа иногда возникает один раз. Переходные процессы повторяющегося типа могут появляться много раз.

Далее на диаграмме на рис. 12 показана форма сигнала напряжения одного импульса переходных процессов напряжения. Переходное высокое напряжение вначале быстро увеличивается со временем. Затем он некоторое время будет находиться на пиковом напряжении. Затем его значение напряжения начинает медленно уменьшаться.

Рис. 12: Зависимость напряжения от времени для скачка напряжения переходного процесса

Основанные на опыте знания о металлооксидном варисторе

Так как у меня была возможность спроектировать множество промышленных панелей для компании, в которой я работал. И я использовал варистор во многих случаях. Однако нам требуется дополнительная защита электронных схем.

Поэтому я использовал катушку индуктивности, конденсатор, стабилитрон , RC-фильтр, экран, правильную прокладку кабеля и Transorb в качестве дополнительной защиты цепей. Метод фильтрации и защиты зависит от приложений.

На самом деле, мы тестируем наши панели на такую ​​защиту от перенапряжения. Мы подаем всплески напряжения многих типов в соответствии со стандартом на все входы цепей с помощью генератора всплесков. Тогда мы видим, что все оборудование должно работать исправно.

Несколько раз мы наблюдали, что при подаче на цепь скачков высокого напряжения срабатывает множество реле. А также многие светодиоды начнут мигать. Это означает, что дизайн не соответствует требованиям и нуждается в доработке.

Дальше будет самая сложная работа по поиску проблем и решений.

Пример интересной задачи

Поделюсь с вами одной из самых трудоемких и интересных проблем ложного переключения реле из-за коммутационных переходных процессов напряжения. Я долго пытался решить эту проблему, но безуспешно. Даже если бы все устройства подавления переходных процессов и фильтры были на месте.

Через несколько месяцев нам помогла моя удача. Кстати, я коснулся особенно распространенного соединения проводов (из сотен проводов) в проводе питания постоянного тока. Это конкретное проводное соединение было ослаблено.

Это слабое соединение приводило к тому, что линия часто размыкала и замыкала переключатель. Это создает нежелательный коммутационный импульсный шум низкого уровня напряжения.

Кроме того, это генерирование переходного шума переключения происходило в середине системы цепи. Таким образом, это обход фильтра, предусмотренного на входах.

Электрические и электронные схемы улавливают эти сигналы. Затем схема будет усиливать сигнал. Это ведет себя как ложный входной сигнал и вызывает нежелательное переключение выходного реле и светодиода.

После устранения этой проблемы все было в порядке.

Надеюсь, вам понравилась статья о том, что такое металлооксидный варистор и как им пользоваться.

Для дальнейшего обучения посмотрите видео по следующей ссылке.

Посмотрите видео, чтобы узнать больше о MOV

Кроме того, прочитайте, что такое реле

Также прочитайте , почему используется выключатель RCCB 30 мА

Для получения дополнительной информации об электрических трансформаторах прочитайте концепцию трансформатора SMPS

Об авторе – G K Agrawal Бакалавр наук и бакалавр технических наук (от HBTU Kanpur), Retd. Старший DGM Design (BHEL), изобретатель патентов, является профессиональным экспертом в области проектирования электроники и электроники с довольно большим опытом работы в отрасли — 37 лет. Работал в БХЭЛ. Он делится своим опытом и знаниями в блогах и на Youtube. Читать профиль здесь .

Нравится:

Нравится Загрузка…

Устройство защиты от перенапряжения

Схемы и электроника составляют значительную часть нашей жизни и повседневной деятельности. К сожалению, скачки напряжения могут возникать по нескольким причинам и вызывать повреждения электронных систем. Однако вы можете использовать варисторы из оксида металла для защиты цепи. Эти варисторы не новы, потому что они появились в начале 70-х годов и стали предпочтительным методом защиты цепей. MOV

идеально подходят для различных применений, особенно на печатных платах. Вот все, что вам нужно знать об этом электронном компоненте.

 

Что такое металлооксидные варисторы?

Проще говоря, оксидно-металлический варистор — это переменный резистор, но с небольшим поворотом. В отличие от потенциометра, он может изменять сопротивление в зависимости от входного напряжения. Увеличение напряжения уменьшает сопротивление, а уменьшение напряжения увеличивает сопротивление.

Благодаря этому электрическому свойству варистор пригодится в технологиях защиты цепей.

Как работает MOV?

Металлооксидные варисторы выпускаются с широким диапазоном вариаций напряжения, от примерно 10 В до более чем 1000 В переменного или постоянного тока. Поэтому выбрать или сконструировать его проще, если известно напряжение питания.

Например, если напряжение питания составляет 120 В, выберите кремниевый или оксидно-металлический варистор с немного более высоким среднеквадратичным напряжением, например, 130 В. Если питание 230 В, выберите варистор со среднеквадратичным значением 260 В.

Помимо напряжения питания, также важно понимать переходный импульс мощности и импеданс источника. Выбрать правильный MOV для входящих линий и фазных переходных процессов сложно, поскольку характеристики источника питания неизвестны. Поэтому выбор варистора для защиты электрической цепи от всплесков и переходных процессов обычно является обоснованным предположением.

Однако при работе с током максимальный выброс, который может выдержать варистор, зависит от количества повторений импульса и длительности импульса переходного процесса.

Можно сделать предположение о длительности переходного импульса, которая обычно составляет 20–50 микросекунд.

Тем не менее, варистор может перегреться, если пиковый импульсный ток недостаточен. Следовательно, он должен быстро рассеять поглощенную импульсную энергию переходного процесса и вернуться в состояние до импульса, чтобы предотвратить катастрофический отказ.

Конструкция MOV

Металлооксидные варисторы содержат один основной компонент: керамический порошок оксида металла. Наиболее часто используемым материалом для варистора является оксид цинка (зерна ZnO), но также могут работать оксиды кобальта, висмута и марганца.

Два металлических электрода удерживают зерна ZnO на месте, и каждое зерно создает диодный переход с соседним. Таким образом, MOV похож на пары диодов, соединенных последовательно.

Небольшое напряжение на электродах приводит к обратному току утечки, но большое напряжение ослабляет и разрушает краевые переходы диода. Эта проблема возникает из-за лавинного пробоя и туннелирования электронов.

Тем не менее, варистор начинает работать только тогда, когда напряжение на соединительных проводах превышает пороговое значение. Таким образом, вы должны соединить их последовательно, если вы хотите получить высокое номинальное напряжение. Но если вы предпочитаете более эффективное управление энергией, подключайте их параллельно.

Электрические характеристики MOV

Чтобы понять свойства MOV, необходимо знать его электрические характеристики, в том числе следующие:  

Статическое сопротивление

Когда вы строите график зависимости напряжения MOV от сопротивления, сопротивление находится на пике при стандартном напряжении. Однако с ростом напряжения сопротивление уменьшается.

Кривая статического сопротивления

 

Этот график важен, потому что он помогает понять величину сопротивления в MOV при различных напряжениях.

ВАХ

Согласно закону Ома ВАХ линейного резистора представляет собой прямую линию. Но с варистором он образует две симметричные двунаправленные кривые. Кривая напоминает характеристики двух встречных стабилитронов.

 

В непроводящем состоянии варисторное устройство имеет высокое сопротивление и сохраняет это сопротивление примерно до 200 В. Однако, если диапазон напряжения составляет 200-250 В, сопротивление уменьшается, позволяя току проходить через устройство. Этот небольшой ток образует небольшие кривые на графике.

Однако, как только напряжение превышает 250 В (номинальное/зажимное напряжение), варисторное устройство обеспечивает лучшую электрическую проводимость, пропуская около 1 мА.

Сопротивление MOV значительно снижается, если скачки переходного напряжения равны или превышают напряжение фиксации. В этот момент лавинный эффект полупроводникового материала эффективно превращает варистор в проводник.

Емкость MOV

Поскольку MOV имеет два электрода, он действует как диэлектрическая среда и создает эффект конденсатора. Значение емкости зависит от площади, которая обратно пропорциональна толщине.

Тем не менее, допустимая емкость варистора не является проблемой в цепях постоянного тока, поскольку она остается постоянной до тех пор, пока диапазон рабочего напряжения постоянного тока устройства не сравняется с фиксирующим напряжением.

Однако в цепях переменного тока емкость может влиять на общее сопротивление тела, что приводит к току утечки. Поскольку MOV подключается к защищаемому устройству параллельно, сопротивление уменьшается по мере увеличения частоты. Такой сценарий увеличивает ток утечки, создавая непроводящую область утечки на кривой V-I.

Значение реактивного сопротивления MOV можно рассчитать по следующей формуле:

Xc = 1/2πfC

Xc — емкостное сопротивление, а f — частота переменного тока, но их рабочие механизмы аналогичны MOV. Варисторы нелинейны и зависят от напряжения, их сопротивление изменяется автоматически в зависимости от источника питания.

 

Предохранитель А

 

Варисторы обеспечивают почти полную защиту от катастрофических отказов, а такие устройства, как варистор Littelfuse, обеспечивают самый широкий диапазон защиты цепи. Однако устройство может получить необратимое повреждение, если подавляемое им напряжение слишком велико.

Автоматические выключатели

 

Поскольку даже небольшие пики вызывают незначительные повреждения, устройство со временем становится медленнее, и производители обычно объясняют срок службы устройства с помощью диаграммы.

Энергетическая ценность также влияет на срок службы варистора. Высокая номинальная энергия изменяет переходные импульсы, с которыми может справиться устройство, что повышает фиксирующее напряжение при каждом кратковременном сбое.

Вы можете повысить производительность, подключив несколько MOV параллельно. Кроме того, вы можете повлиять на время отклика, изменив индуктивность выводов компонента и конструкцию монтажа.

Стоит отметить, что металлооксидный варистор может работать как при прямом, так и при обратном смещении.

Технические характеристики MOV

Прежде чем выбрать металлооксидный варистор, необходимо знать его параметры, в том числе следующие:

Максимальное рабочее напряжение варистора ток ниже указанного значения.

Напряжение фиксации

Относится к напряжению, при котором варистор начинает работать, рассеивая импульсный ток.

Импульсный ток

Импульсный ток — это пиковый ток, с которым устройство может справиться без каких-либо повреждений, и производители обычно выражают его как ток в течение заданного времени.

Варистор

 

Сдвиг напряжения

Изменение напряжения после скачка переходного напряжения называется сдвигом напряжения.

Поглощение энергии

Относится к максимальному количеству энергии, которое варистор может рассеять за определенный период времени. Стандартный переходный процесс x/y выражает эту энергию, где x представляет собой нарастание переходного процесса, а y представляет собой время для достижения половинного пикового значения. Вы можете определить это значение, запитав устройства в контролируемой цепи определенными значениями.

Время отклика

После выброса период, который требуется MOV для начала проведения, является временем отклика (обычно 100 нс).

Максимальное напряжение переменного тока

Также называемое максимальным среднеквадратичным напряжением сети, это значение обычно превышает фактическое среднеквадратичное напряжение сети. Пиковое напряжение и напряжение варистора не должны перекрываться, так как это может сократить срок службы электронных компонентов.

Ток утечки

Наконец, ток утечки протекает через варистор при работе ниже предельного напряжения и без перенапряжения в цепи.

Как использовать MOV в вашей цепи?

В большинстве случаев MOV устанавливается рядом с предохранителем параллельно в цепи, как показано ниже:  

MOV подключается параллельно.

 

Когда скачков напряжения нет, сопротивление в MOV-устройстве будет очень высоким, поэтому через него не будет протекать ток. Вместо этого все это течет в цепь.

Однако всплеск, превышающий диапазон переменного напряжения, происходит сразу на MOV, поскольку он параллелен источнику питания. Такие выбросы снижают значение электрического сопротивления в MOV, пропуская ток.

Поскольку сопротивление резко снижается, ток, протекающий через MOV, становится очень высоким, что выглядит как короткое замыкание. Этот поток перегорает связанный предохранитель и отключает подачу питания в цепь.

Однако скачки напряжения обычно не длятся достаточно долго, чтобы перегорел предохранитель, поэтому цепь возобновляет нормальную работу, не требуя замены предохранителя.

Но каждый всплеск напряжения оставляет след на варисторе, поэтому катастрофический отказ MOV означает, что он должен был подвергнуться множественным всплескам.

При проектировании схемы используйте следующие советы.

1. Определите постоянное рабочее напряжение, которое будет поступать на варистор. Не забудьте выбрать MOV с максимальным переменным/постоянным напряжением, которое соответствует приложенному напряжению или превышает его. В идеале оно должно быть на 10-15% больше сетевого напряжения. Однако, если вы хотите максимально минимизировать утечки, используйте варистор с высоким рабочим напряжением.
2. Определите поглощение энергии MOV-устройством в случае скачка напряжения. Выберите варистор, который рассеивает больше энергии, эквивалентной или немного превышающей требуемую мощность рассеивания энергии в цепи во время скачка напряжения.
3. Также определите импульсный ток через варистор. Лучше выбрать варистор с номинальным импульсным током, равным или превышающим требуемый номинальный ток для любого всплеска, который может возникнуть в цепи.

 

MOV на печатной плате

 

4. Аналогичным образом определите требуемую рассеиваемую мощность в цепи, затем выберите MOV с такой же или большей номинальной мощностью.
5. При работе с энергией, перенапряжением и номинальным током лучше всего выбирать варисторы с максимально возможными номиналами. Если нет, убедитесь, что они превышают то, что вы ожидаете в цепи.