устройство, принцип действия и назначение
В электронике можно выделить группу компонентов, задача которых ограничение всплесков напряжения. Один из таких элементов – варистор. Чаще всего данный аппарат можно встретить в большинстве хороших блоков питания. В этой статье мы поговорим о том, как работают и где применяются варисторы.
Принцип действия
Варистор – это полупроводниковый прибор с симметричной нелинейной вольтамперной характеристикой. По ее форме можно сделать вывод о том, что варистор работает и в переменном и в постоянном токе. Рассмотрим её подробнее.
В нормальном состоянии ток через варистор предельно мал, его называют током утечки. Его можно рассматривать как диэлектрический компонент с определенной электрической емкостью и можно говорить, что он не пропускает ток. Но, при определенном напряжении (на картинке это + – 60 Вольт) он начинает пропускать ток.
Другими словами, принцип работы варистора в защитных цепях напоминает разрядник, только в полупроводниковом приборе не возникает дугового разряда, а изменяется его внутреннее сопротивление.
Условное графическое изображение варистора в схемах:
Обозначение элемента на схемах напоминает обычный резистор, но перечеркнутый по диагонали линией, на которой может быть нанесена буква U. Чтобы найти на плате или в схеме этот элемент – обращайте внимание на подписи, чаще всего они обозначаются, как RU или VA.
Внешний вид варистора:
Варистор устанавливают параллельно цепи для ее защиты. Поэтому при импульсе напряжения защищаемой цепи – энергия поступает не в устройство, а рассеивается в виде тепла на варисторе. Если энергия импульса слишком велика – варистор сгорит. Но понятие сгорит размазано, варианта развития два. Либо варистор просто разорвет на части, либо его кристалл разрушится, а электроды замкнутся накоротко. Это приведет к тому, что выгорят дорожки и проводники, или произойдет возгорание элементов корпуса и других деталей.
Чтобы этого избежать перед варистором, последовательно со всей цепью на сигнальный или питающий провод устанавливают предохранитель. Тогда в случае сильного импульса напряжения и долговременного срабатывания или перегорания варистора сгорит и предохранитель, разорвав цепь.
Если сказать вкратце, для чего нужен такой компонент – его свойства позволяют защитить электрическую цепь от губительных всплесков напряжения, которые могут возникать как на информационных линиях, так и на электрических линиях, например, при коммутации мощных электроприборов. Мы обсудим этот вопрос немного ниже.
Устройство
Варисторы устроены достаточно просто – внутри есть кристалл полупроводникового материала, чаще всего это Оксид Цинка (ZiO) или Карбид Кремния (SiC). Прессованный порошок этих материалов подвергают высокотемпературной обработке (запекают) и покрывают диэлектрической оболочкой. Встречаются либо в исполнении с аксиальными выводами, для монтажа в отверстия на печатной плате, а также в SMD-корпусе.
На рисунке ниже наглядно изображено внутреннее устройство варистора:
Основные параметры
Чтобы правильно подобрать варистор, нужно знать его основные технические характеристики:
- Классификационное напряжение, может обозначаться как Un. Это такое напряжение, при котором через варистор начинает протекать ток силой в 1 мА, при дальнейшем превышении ток лавинообразно увеличивается. Именно этот параметр указывают в маркировке варистора.
- Номинальная рассеиваемая мощность P. Определяет, сколько может рассеять элемент с сохранением своих характеристик.
- Максимальная энергия одиночного импульса W. Измеряется в Джоулях.
- Максимальный ток Ipp импульса. При том что фронт нарастает в течении 8 мкс, а общая его длительность – 20 мкс.
- Емкость в закрытом состоянии – Co. Так как в закрытом состоянии варистор представляет собой подобие конденсатора, ведь его электроды разделены непроводящим материалом, то у него есть определенная емкость. Это важно, когда устройство применяется в высокочастотных цепях.
Также выделяют и два вида напряжений:
- Um~ – максимальное действующее или среднеквадратичное переменное;
- Um= – максимальное постоянное.
Маркировка и выбор варистора
На практике, например, при ремонте электронного устройства приходится работать с маркировкой варистора, обычно она выполнена в виде:
20D 471K
Что это такое и как понять? Первые символы 20D – это диаметр. Чем он больше и чем толще – тем большую энергию может рассеять варистор. Далее 471 – это классификационное напряжение.
Могут присутствовать и другие дополнительные символы, обычно указывают на производителя или особенность компонента.
Теперь давайте разберемся как правильно выбрать варистор, чтобы он верно выполнял свою функцию. Чтобы подобрать компонент, нужно знать в цепи с каким напряжением и родом тока он будет работать. Например, можно предположить, что для защиты устройств, работающих в цепи 220В нужно применять варистор с классификационным напряжением немного выше (чтобы срабатывал при значительных превышениях номинала), то есть 250-260В. Это в корне не верно.
Дело в том, что в цепях переменного тока 220В – это действующее значение. Если не углубляться в подробности, то амплитуда синусоидального сигнала в корень из 2 раз больше чем действующее значение, то есть в 1,41 раза. В результате амплитудное напряжение в наших розетках равняется 300-310 В.
240*1,1*1,41=372 В.
Где 1,1 – коэффициент запаса.
При таких расчетах элемент начнет срабатывание при скачке действующего напряжения больше 240 Вольт, значит его классификационное напряжение должно быть не менее 370 Вольт.
Ниже приведены типовые номиналы варисторов для сетей переменного тока с напряжением в:
- 100В (100~120)– 271k;
- 200В (180~220) – 431k;
- 240В (210~250) – 471k;
- 240В (240~265) – 511k.
Применение в быту
Назначение варисторов – защита цепи при импульсах и перенапряжениях на линии. Это свойство позволило рассматриваемым элементам найти свое применение в качестве защиты:
- линий связи;
- информационных входов электронных устройств;
- силовых цепей.
В большинстве дешевых блоков питания не устанавливают никаких защит. А вот в хороших моделях по входу устанавливают варисторы.
Кроме того, все знают, что компьютер нужно подключать к питанию через специальный удлинитель с кнопкой – сетевой фильтр. Он не только фильтрует помехи, в схемах нормальных фильтров также устанавливают варисторы.
Часто электрики рекомендуют защитить китайские светодиодные лампы, установив варистор параллельно патрону. Также защищают и другие устройства, некоторые монтируют варистор в розетку или в вилку, чтобы обезопасить подключаемую технику.
Чтобы защитить всю квартиру – вы можете установить варистор на дин-рейку, в хороших устройствах в корпусе расположены настоящие мощные варисторы диаметром с кулак. Примером такого устройства является ОИН-1, который изображен на фото ниже:
В заключение хотелось бы отметить, что назначение варистора – защитить какую-либо электрическую цепь. Принцип работы основан на изменении сопротивления полупроводниковой структуры под воздействием высокого напряжения. Напряжение, при котором через элемент начинает течь ток силой 1 мА называют классификационным. Это и диаметр элемента есть основными параметрами при выборе. Пожалуй, мы доступно объяснили, что такое варистор и для чего он нужен, задавайте вопросы в комментариях, если вам что-то непонятно.
Напоследок рекомендуем просмотреть полезные видео по теме статьи:
Наверняка вы не знаете:
типы, принцип работы и как выбрать
Варистор – это электрический элемент, сопротивление которого может изменяться в зависимости от того, какое напряжение на него поступает.
Принцип работы варистора
Сопротивление варистора зависит от того, какое напряжение на него поступает. Как правило, до порогового значения, сопротивление варистора велико (более 1-2 мегаОм). При переходе порогового значения напряжение, сопротивление варистора стремительно снижается. Эта особенность варистора отлично помогает в защите электроники от импульсных скачков высокого напряжения. Ведь ток импульса в таком случае идет через варистор и рассеивается в виде тепла.
Однако, если пороговое значение напряжения поддерживается длительное время, то варистор перегревается и “сгорает”.
“Сгорает” в кавычках, так как варистор зачастую взрывается. Или его коротит, и тогда может произойти воспламенение. Для этого и ставят предохранитель перед варистором.
Кстати, при замене плавкого предохранителя, советуем заодно проверить и варистор. Очень часто, что выходом из строя предохранителя бывает умерший варистор. Если этого не сделать, при следующем же скачке напряжения вы рискуете большим, чем варистор и предохранитель.
Для избежания случаев возгорания в варисторы начали впаивать термисторы. Термистор поглощает излишнюю тепловую энергию, что дополнительно предохраняет вашу технику от сгорания. Такие варисторы продаются сразу в сборе.
Изготовление варистора
Объясняется все это устройством варистора. Состоит варистор из полупроводника и различных материалов для связывания. Распространена такая связка – карбид кремния и эпоксидная смола. Их сплавляют при высоких температурах. Затем, поверхность варистора покрывается металлом и припаиваются выходы.
Способность проводить большое напряжение через себя варистором обеспечивается материалом – кремнием. При нагревании кристаллы карбида кремния значительно уменьшают свое сопротивление. И ток может спокойно проходить по ним.
Однако, все большее распространение получают варисторы из оксида цинка. Они проще в изготовление и могут пропускать через себя более высоковольтные импульсы. Техника их производства схожа с производством керамических варисторов.
Варисторы бывают различных форм – колбочки, палочки, диски. Все зависит от производителя.
Разные формы варисторовПрименение варистора
Варисторы применяются в большинстве бытовой электроники по всему миру. Их можно встретить практически в любой электронике. Они есть и в автомобильной электронике, в сотовой технике и бытовой, сетевых фильтрах и компьютерном железе.
Кстати говоря, хороший блок питания, от китайского отличается наличием варистора у первого. Поэтому, хороший блок питания куда более живуч и ремонтопригоден.
Умельцы, при сборе своих подделок из светодиодных ламп также используют варисторы. А особые умельцы умудряются размещать их в розетках и вилках. Что только не придумаешь для обеспечения защиты своей электроники, если в доме проблема со скачками напряжения.
Сфера их применения обширна. Это могут быть и установки с напряжением 20кВ и с напряжением в 3В. Это может быть сеть с переменным током, а может быть и с постоянным. Воистину, варисторы можно встретить практически везде.
Так какие же варистор характеристики имеет?
Как правило, для описания варистора используют вот такие параметры:
Емкость варистора в закрытом состоянии. Во время работы её значение может меняться. При особенно большом токе – уменьшается практически до нуля. Обозначается как Со.
Максимальная энергия в Джоулях, которую может поглотить варистор за один импульс. Обозначается W.
Максимальное значение импульсного тока, при 8/20мс. Обозначается как Iрр.
Среднее квадратичное значение переменного напряжения в цепи. Обозначается как Um.
Предельное напряжение при постоянном токе. Обозначается как Um=.
Для приблизительных расчетов рабочего напряжения советуем использовать значение Un не больше 0,6 с переменным током и 0,8 с постоянным.
В сетях 220В используют варисторы с минимальным классификационным напряжением (Un) от 380 до 430 В.
Не следует забывать и о емкости варистора при подборе. Как правило, она зависит от размера варистора. Так, варистор TVR 20 431 имеет емкость 900пФ, а TVR 05 431 – 80 пФ. Эти величины всегда можно подглядеть в справочном материале.
На схемах варистор обозначается следующим образом
RU – это обозначение самого варистора. Цифра рядом с RU – номер по порядку. То есть, какое это по счету варистор в цепи. Буква U снизу слева у косой, проходящей через варистор, означает, что данный элемент имеет способность менять напряжение. Также, зачастую на схемах указывается маркировка варистора. О маркировке и её расшифровке мы поговорим ниже.
Так обозначают варистор на схемахЗащита варистором техники
Варисторная защита применяется в бытовых приборах. Они могут быть припаянными в саму плату, или же выведены и закреплены отдельными проводами. Варисторы необходимо подключать параллельно. Подключать их последовательно просто не имеет смысла. Ток по цепи в таком случае проходить просто не будет.
Как работает варисторная защита?
Например, рядом с вашим домом ударила молния. Или она могла попасть в ЛЭП. В сети происходит скачек напряжения. Варистор его поглощает и, если импульс слишком сильный/продолжительный – варистор умирает.
То есть, варистор гарантия того, что ваша чувствительная электроника не сгорит от скачка напряжения. Однако, следует помнить, что варистор может стать точкой короткого замыкания, во время длительной работы при максимальном напряжении.
Выше мы описали несколько способов как этого избежать. Брать варисторы с термисторами или же включать в цепь предохранители.
Если все максимально упростить: при низком напряжении варистор – блокирующее устройство, при высоком – проводящее.
Выбор варистора
Чтобы эффективно и гарантированно защитить вашу технику, к выбору варистора необходимо подойти с умом.
Как правило, для защиты бытовой техники используют варисторы с пороговым значением напряжения от 275 до 430 В. Особо углубляться в подбор варисторов с учетом других значений (емкость и т.п) мы вдаваться не будем. Тут есть множество нюансов, которые в формате этой статьи просто не удастся рассмотреть. Для более точного подбора варистора можем посоветовать использование справочников по варисторам. В них указаны все характеристики, которыми обладает тот или иной варистор. Что позволит вам выбрать наиболее подходящий для ваших целей и задач.
Еще одним важным параметром при выборе варистора является скорость срабатывания. Как правило, у большинства варисторов она составляет около 25 нс. Но не всегда этого хватает.
Тогда вам подойдут варисторы с меньшим временем срабатывания. Недостижимым идеалом по скорости срабатывания являются варисторы, изготовленные по технологии многослойной структуры SIOV-CN. Их скорость срабатывания может составлять менее 1 не.
Такие варисторы необходимы для защиты от статического электричества. В бытовой технике, такие варисторы практически не применяются.
Гарантом жизни вашей техники при любых скачках напряжения, может послужить варистор, установленный на нуле. Естественно, с учетом того, что он установлен и на фазе тоже.
Слышали, наверно, про случаи, когда сразу у множества людей сгорала электроника? Это происходит как раз из-за того, что по проводам идет только фаза. Варистор предохраняет и от этого.
Плюсы использования варистора
Варистор – он как автомат калашникова. Прост, надежен, дешев. И распространен повсеместно. Он всегда сработает и не подведет. Область его применения огромна. Как мы выше писали от 20кВ до 3В. Ну и про время срабатывания забывать не стоит. 25нс у среднего варистора – весьма неплохо. А есть экземпляры, со скоростью срабатывания ниже 0,5 не.
Но, как и у всего в этом мире, у варистора есть и недостатки.
К таковым относится низкочастотных шум во время работы, большая емкость варистора (от 70 до 3000 пФ) и склонность материалов варистора к устареванию.
Плюсы варистора превалируют над минусами. Именно поэтому он получил столь широкое распространение. Как и автомат калашникова.
Как проверить варистор?
Вот 3 способа, доступных практически каждому:
- Осмотр
- Проверить варистор мультиметром
- Прозвонить цепь.
Начнем с самого простого способа – посмотреть на варистор
Для доступа к нему придется разобрать бытовой прибор и очистить его от пыли. Тут вам понадобится отвертка и щеточка. Запыленность – основная проблема блоков питания.
Поврежденный варистор можно обнаружить по трещинам на корпусе, вздутиям, явным признакам воздействия высоких температур. (Как минимум немного оплавленный корпус, как максимум – следы короткого замыкания).
Варистор покрыт снаружи, как правило, керамикой или эпоксидным покрытием. При перегревании варистора – покрытие трескается.
Мультиметр
Проверить варистор мультиметром довольно просто. Выставляем на мультиметре предел измерения. Выкручиваем его на максимум, как правило это 2 мегаОма (2МОм, 2М, реже 2000К). При измерении, мультиметр должен показывать сопротивление ближе к бесконечности. Зачастую, он показывает 1-2 мегаома.
Касаться варистора руками при измерении нельзя! В таком случае мультиметр покажет вам сопротивление вашего тела, а не варистора.
Прозвон
При прозвоне придется отпаять одну из ножек варистора из цепи. Прозвон, следует осуществлять с разных направлений. Рабочий варистор не прозванивается, что понятно. Ток через него не идет. Сопротивление не позволяет.
Маркировка варистора
Если же ваш варистор вышел из строя, то для его замены нам здорово поможет знание маркировки варистора. Сама маркировка располагается на корпусе и представляет собой набор латинских букв и цифр. Несмотря на разных производителей, в большинстве своем, маркировка на варисторах не сильно отличается и её вполне возможно прочитать.
В качестве примера, приведем 2 разных варистора от разных производителей:
- CNR -12D182K
- ZNR V12182U.
Первая цифра 12 – обозначает диаметр варистора в миллиметрах. Вторая цифра – 182К напряжение открытия. 18 – напряжение, 2- коэффициент. CNR же – обозначение материала варистора. В данном конкретном примере, варистор изготовлен из оксидов металлов.
K – используется для обозначения класса точности. То есть, если написано на корпусе варистора – 275К, то К – точность 10%, а 275 – напряжение открытия. И напряжение открытия рассчитывается так – 275 +- 27,5.
То есть, например, наш варистор 20D471K можно заменить варистором TVR20471. Или любым другим аналогом варистора. Например – SAS471D20. Нужно лишь знать основные принципы маркировки.
Правда, с отечественными варисторами так не получится. Придется воспользоваться справочными материалами. Наши варисторы обозначаются так – СН2-1, ВР-1 и СН2-2. Например: CН-2 – оксидо цинковые варисторы. Но узнать это можно только из справочных материалов.
Несмотря на вышеописанные принципы маркировки, настоятельно рекомендуем пользоваться справочной литературой при выборе варистора. В ней указываются все необходимые характеристики варистора, в том числе и те, которые не узнать по маркировке.
Что делать, если у вашего варистора стерта маркировка?
Узнать, на какое напряжение рассчитан ваш варистор вам поможет мегомметр. Чтобы проверить варистор, надо подключить его к мегомметру и прогонять его по пределам. То есть, если варистор на 470В, то проверять его стоит на 500В.
Есть способ, с использованием блока питания. Правда, для этого нужен блок питания, с регулируемым напряжением и максимальной силой тока. Силу тока нужна выставить такую, чтобы варистор не сгорел. А как мы писали выше, они имеют тенденцию взрываться.
Варистор со стёртой маркировкойСоответственно, перед подключением его следует визуально осмотреть. Если на корпусе варистора имеются трещины, вздутия, визуально видно, что он плавился – то такой варистор точно не рабочий. Но зачастую – это трещины. Материал варисторов склонен к старению, об этом всегда следует помнить. Варисторы, с такими повреждениями, можно не проверять. Они не рабочие.
Множество варисторов по хорошим ценам на алиэкспресс – кликай.
Подробнее о варисторах в видео:
Варисторы для защиты от перенапряжений схема подключения
В данной статье мы подробно разберем что такое варистор. Опишем принцип его работы и конструкцию, области применения, характеристики, а так же типы.
Описание и принцип работы
В отличие от плавкого предохранителя или автоматического выключателя, который обеспечивает защиту от перегрузки по току, варистор обеспечивает защиту от перенапряжения посредством фиксации напряжения аналогично стабилитрону.
Слово «варистор» представляет собой сочетание слов VARI-able resi-STOR, используемыми для описания их режима работы еще в первые дни развития, который является немного неверным, так как варистор не может вручную изменять как, например потенциометр или реостат.
Но в отличие от переменного резистора, значение сопротивления которого можно вручную изменять между его минимальным и максимальным значениями, варистор автоматически изменяет значение своего сопротивления при изменении напряжения на нем, что делает его нелинейным резистором, зависящим от напряжения, или сокращенно VDR.
В настоящее время резистивный корпус варистора изготовлен из полупроводникового материала, что делает его типом полупроводникового резистора с неомическими симметричными характеристиками напряжения и тока, подходящими как для переменного, так и для постоянного напряжения.
Во многих отношениях варистор по размеру и конструкции похож на конденсатор, и его часто путают с ним. Однако конденсатор не может подавить скачки напряжения так же, как варистор. Когда к цепи прикладывается скачок высокого напряжения, результат обычно катастрофичен для цепи, поэтому варистор играет важную роль в защите чувствительных электронных схем от пиков переключения и перенапряжений.
Переходные скачки происходят из множества электрических цепей и источников независимо от того, работают ли они от источника переменного или постоянного тока, поскольку они часто генерируются в самой цепи или передаются в цепь от внешних источников. Переходные процессы в цепи могут быстро возрастать, увеличивая напряжение до нескольких тысяч вольт, и именно эти скачки напряжения должны быть предотвращены в чувствительных электронных схемах и компонентах.
Одним из наиболее распространенных источников переходных напряжений является эффект L (di / dt), вызываемый переключением индуктивных катушек и намагничивающими токами трансформатора, приложениями переключения двигателей постоянного тока и скачками напряжения при включении цепей флуоресцентного освещения или других скачков напряжения питания.
Переходные формы волны переменного тока
Варисторы подключены в цепях через сеть питания либо между фазой и нейтралью, либо между фазами для работы от переменного тока, либо с положительного на отрицательный для работы от постоянного тока, и имеют номинальное напряжение, соответствующее их применению. Варистор также можно использовать для стабилизации напряжения постоянного тока и особенно для защиты электронных цепей от импульсов перенапряжения.
Варистор статического сопротивления
При нормальной работе варистор имеет очень высокое сопротивление, отсюда и его название, и работает аналогично стабилитрону, позволяя более низким пороговым напряжениям проходить без изменений.
Однако, когда напряжение на варисторе (любой полярности) превышает номинальное значение варисторов, его эффективное сопротивление сильно уменьшается с ростом напряжения, как показано выше.
Из закона Ома мы знаем, что вольт-амперные характеристики (IV) фиксированного резистора являются прямой линией при условии, что R поддерживается постоянным. Тогда ток прямо пропорционален разности потенциалов на концах резистора.
Но кривые IV варистора не являются прямой линией, так как небольшое изменение напряжения вызывает значительное изменение тока. Типичная нормализованная кривая зависимости напряжения от тока для стандартного варистора приведена ниже.
Кривая характеристик варистора
Из вышесказанного видно, что варистор обладает симметричными двунаправленными характеристиками, то есть варистор работает в обоих направлениях (квадрант Ι и ΙΙΙ) синусоидальной формы волны, действуя аналогично двум стабилитронам, подключенным вплотную. Если не проводящая, кривая IV показывает линейную зависимость, так как ток, протекающий через варистор, остается постоянным и низким только при нескольких микроамперах тока утечки. Это связано с его высоким сопротивлением, действующим в качестве разомкнутой цепи, и остается постоянным до тех пор, пока напряжение на варисторе (любой полярности) не достигнет определенного «номинального напряжения».
Это номинальное или зажимное напряжение — это напряжение на варисторе, измеренное с указанным постоянным током 1 мА. То есть уровень постоянного напряжения, приложенного к его клеммам, который позволяет току 1 мА течь через резистивный корпус варисторов, который сам зависит от материалов, используемых в его конструкции. На этом уровне напряжения варистор начинает переходить из своего изоляционного состояния в проводящее состояние.
Когда переходное напряжение на варисторе равно или превышает номинальное значение, сопротивление устройства внезапно становится очень малым, превращая варистор в проводник из-за лавинного эффекта его полупроводникового материала. Ток небольшой утечки, протекающий через варистор, быстро возрастает, но напряжение на нем ограничено уровнем чуть выше напряжения варистора.
Другими словами, варистор саморегулирует переходное напряжение через него, позволяя большему току течь через него, и из-за его крутой нелинейной кривой IV он может пропускать широко варьирующиеся токи в узком диапазоне напряжений, срезая любые скачки напряжения.
Значения емкостного сопротивления
Поскольку основная проводящая область варистора между двумя его выводами ведет себя как диэлектрик, ниже его напряжения зажима варистор действует как конденсатор, а не как резистор. Каждый полупроводниковый варистор имеет значение емкости, которое напрямую зависит от его площади и обратно пропорционально его толщине.
При использовании в цепях постоянного тока емкость варистора остается более или менее постоянной при условии, что приложенное напряжение не увеличивается выше уровня напряжения зажима и резко падает вблизи своего максимального номинального постоянного напряжения постоянного тока.
Однако в цепях переменного тока эта емкость может влиять на сопротивление корпуса устройства в области непроводящей утечки его характеристик IV. Поскольку они обычно соединены параллельно с электрическим устройством для защиты от перенапряжения, сопротивление утечки варисторов быстро падает с увеличением частоты.
Это соотношение приблизительно линейно с частотой, и полученное в результате параллельное сопротивление, его реактивное сопротивление переменного тока Xc может быть рассчитано с использованием обычного 1 / (2πƒC), как для обычного конденсатора. Затем, когда частота увеличивается, увеличивается и ток утечки.
Но наряду с варисторами на основе кремниевых полупроводников были разработаны варисторы на основе оксидов металлов, чтобы преодолеть некоторые ограничения, связанные с их кузенами из карбида кремния.
Металлооксидный варистор
Металл — оксид варистор или MOV для краткости, это резистор, зависящий от напряжения, в котором материал сопротивления представляет собой оксид металла, в первую очередь оксид цинка (ZnO), прессуют в керамики подобного материала. Металлооксидные варисторы состоят из приблизительно 90% оксида цинка в качестве керамического основного материала плюс другие наполнители для образования соединений между зернами оксида цинка.
Металлооксидные варисторы в настоящее время являются наиболее распространенным типом устройства ограничения напряжения и доступны для использования в широком диапазоне напряжений и токов. Использование металлического оксида в их конструкции означает, что MOV чрезвычайно эффективны в поглощении кратковременных переходных напряжений и имеют более высокие возможности обработки энергии.
Как и в случае обычного варистора, металлооксидный варистор запускает проводимость при определенном напряжении и прекращает проводимость, когда напряжение падает ниже порогового напряжения. Основное различие между стандартным варистором из карбида кремния (SiC) и варистором типа MOV состоит в том, что ток утечки через материал из оксида цинка MOV очень мал, а при нормальных условиях эксплуатации его скорость срабатывания при переходных процессах зажима намного выше.
MOV обычно имеют радиальные выводы и твердое внешнее синее или черное эпоксидное покрытие, которое очень похоже на дисковые керамические конденсаторы и может быть физически установлено на печатных платах. Конструкция типичного металлооксидного варистора имеет вид:
Конструкция металлического оксидного варистора
Чтобы выбрать правильное значение MOV для конкретного применения, желательно иметь некоторые знания об импедансе источника и возможной импульсной мощности переходных процессов. Для переходных процессов на входящей линии или фазе выбор правильного MOV немного сложнее, так как обычно характеристики источника питания неизвестны. В общем, выбор MOV для электрической защиты цепей от переходных процессов и скачков напряжения в сети часто не более чем обоснованное предположение.
Тем не менее, металлооксидные варисторы доступны в широком диапазоне напряжений варистора, от около 10 В до более 1000 В переменного или постоянного тока, поэтому выбор может быть полезен при знании напряжения питания. Например, при выборе MOV или кремниевого варистора в этом отношении его максимальное номинальное постоянное среднеквадратичное напряжение должно быть чуть выше максимального ожидаемого напряжения питания, скажем, 130 вольт среднеквадратичного значения для источника питания 120 вольт, и 260 вольт среднеквадратичного значения для напряжения 230 вольт.
Максимальное значение импульсного тока, которое будет принимать варистор, зависит от длительности переходного импульса и количества повторений импульсов. Можно предположить ширину переходного импульса, которая обычно составляет от 20 до 50 микросекунд (мкс). Если пиковый импульсный ток недостаточен, варистор может перегреться и повредиться. Таким образом, чтобы варистор работал без сбоев или ухудшений, он должен иметь возможность быстро рассеивать поглощенную энергию переходного импульса и безопасно вернуться в свое предимпульсное состояние.
Применение варистора на схеме
Варисторы имеют много преимуществ и могут использоваться во многих различных типах устройств для подавления переходных процессов в сети от бытовых приборов и освещения до промышленного оборудования на линиях электропередач переменного или постоянного тока. Варисторы могут быть подключены непосредственно к электросети и к полупроводниковым переключателям для защиты транзисторов, полевых МОП-транзисторов и тиристорных мостов.
Резюме варистора
В этой статье мы увидели, что основная функция резистора, зависимого от напряжения, или варистора, заключается в защите электронных устройств и электрических цепей от скачков напряжения, например, вызванных переходными процессами индуктивного переключения.
Поскольку такие варисторы используются в чувствительных электронных схемах, чтобы гарантировать, что, если напряжение внезапно превысит заранее определенное значение, варистор фактически станет коротким замыканием, чтобы защитить цепь, которую он шунтирует от чрезмерного напряжения, поскольку они способны выдерживать пиковые токи в сотни ампер.
Варисторы относятся к типу резисторов с нелинейной неомической характеристикой напряжения тока и являются надежным и экономичным средством защиты от переходных переключений и перенапряжений.
Они достигают этого, выступая в качестве блокирующего устройства с высоким сопротивлением при более низких напряжениях и как хорошее проводящее устройство с низким сопротивлением при более высоких напряжениях. Эффективность варистора в защите электрической или электронной схемы зависит от правильного выбора варистора в отношении рассеяния напряжения, тока и энергии.
Металлооксидные варисторы, или MOV, как правило, изготавливаются из материала металлического оксида цинка в форме небольшого диска. Они доступны во многих значениях для определенных диапазонов напряжения. Номинальное напряжение MOV, называемое «напряжение варистора», представляет собой напряжение на варисторе, когда через устройство пропускается ток 1 мА. Этот уровень напряжения варистора, по существу, является точкой на характеристической кривой IV, когда устройство начинает проводить. Металлооксидные варисторы также могут быть подключены последовательно для повышения номинального напряжения зажима.
В то время как металлооксидные варисторы широко используются во многих цепях силовой электроники переменного тока для защиты от переходных перенапряжений, существуют также другие типы полупроводниковых устройств подавления напряжения, таких как диоды, стабилитроны и ограничители, которые все могут использоваться при некотором напряжении переменного или постоянного тока.
Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ
Текст вебинара. Страница 4
Быстрая навигация по слайдам:
Полупроводниковые элементы защиты от перенапряжений
— Давайте сейчас перейдём к следующим элементам, которые исторически появились после разрядников – это полупроводниковые элементы защиты от перенапряжений. И здесь, как я уже раньше упоминал – это поликристаллические полупроводники (варисторы) и монокристаллические полупроводники (диоды и тиристоры).
— Поликристаллические – это название дается от того, что просто варистор – это полупроводник, состоящий из печенных зернышек определенного материала. Если мы посмотрим на выпущенную такую схему срабатывания этого элемента, мы можем договориться, что это просто нелинейный по отношению к напряжению элемент, которого свойства похожи на два параллельно включенных и противоположно включенных диода Зенера. Испеченные из порошков такие приборы проявляли сильную нелинейную зависимость тока от величины приложенного напряжения и они появились уже в Соединенных Штатах уже в 1920 году, они назывались Thyrite. Первоначально такой варистор использовался в производстве элементной базы высоковольтных молниевых разрядников, потому что там сразу же появились проблемы в сети электропитания. А сегодня такой элемент широко применяется в ограничении перенапряжений низковольтных систем электроснабжения и сигнальных линий, причем такой элемент имеет свои определенные недостатки, о которых мы должны помнить, когда его используем.
Характеристика варистора U-I
— В действительности в технике появились два материала, которые я указываю на этом рисунке для варисторов. То есть сначала это был карбид кремния, еще сегодня его встречаем в линиях электропитания высоковольтных и окись цинка, которая вошла в жизнь порядка 20 – 25 лет тому назад и она используется сегодня очень широко. Из этой варисторной характеристики мы видим, что для окиси цинка эта характеристика более полезная для нас, она более имеет побольше крутизну, и поэтому и этот материал сегодня в основном и применяется.
Структура ZnO — варистора
— Если посмотрим на структуру такого варистора, мы видим, что он состоит из зернышек окиси цинка. Они разделены между собой специальным порошком, состоящим из разного ввода окисей и разных металлов, они являются секретом производителей. На практике у нас появляются такие диодики в виде звездочек.
Размеры ZnO — варистора
— Так как это испеченный порошок, так он имеет свои определенные проблемы. Посмотрите, по размерам этот элемент намного больше миниатюрного разрядника, и если мы на практике рассматриваем и покупаем такие элементы, можно спокойно определить, что если такой наш элемент имеет размеры, указанные здесь, это означает, что он ни в коем случае не будет отводить 20 кА, 8/20 мкс, о которых говорится в основном у хороших производителей.
— То есть структура такого элемента, где найти керамику полупроводниковую монокристаллическую. Наносится два электрода, специальных электрода и большая площадь этого электрода позволяет уменьшить площадь тока до такого значения, что этот элемент много лет работает, не выходя из строя. Если бы мы его установили правильно в определенной среде, то есть там, где токи номинальные не будут превышены.
Три области вольт-амперной характеристики
— Если посмотрим на вольт-амперную характеристику, мы видим, что она обладает очень сильной нелинейностью и тут различаем как бы три области. Область тока утечки, где маленькие токи, если мы посмотрим – это меньше, чем миллиампер. Потом где-то одного миллиампера, где характерно номинальное напряжение, оно указывается в каталогах. Параметр срабатывает в элементах. Здесь видим такую полочку, которая находится в рабочем режиме до нескольких сот ампер. Область номинального ограничения напряжения для этого варистора. И потом область насыщения для этого случая, область, в которой ток начинает превышать номинальные параметры, которые могут привести к сгоранию элемента. Если посмотрим на сопротивление изоляции в этой области тока утечки. В этой области, где просто элемент ждет побольше напряжения. Это порядка 1 Г Ом, а когда уже проходим в высокопроводящее состояние, у нас порядка 0,01 Ом. То есть на много порядков меняется это сопротивление. Но и это означает, что уже в таких величинах слишком большая энергия будет накопляться в нашем варисторе и он может просто перегореть.
Преимущества и недостатки варисторов ZnO
— Преимущества варисторов – это способность поглощать большие ударные токи по отношению к небольшим геометрическим размерам. Большая скорость срабатывания, производитель показывает порядка 200 нс. Я измерял этот параметр во время моей диссертации, кандидатской, я не видел такого времени, у меня это время было намного короче. И я здесь показал просто время, которое в этот период характеризовался мной, это было меньше, чем 0,5 нс. Эти элементы характеризуются широким диапазоном рабочего напряжения. Он характеризуется, как я говорил толщиной, и здесь можно встретить элементы, которые имеют напряжение срабатывания несколько вольт до нескольких сот вольт, но в действительности элементы ниже 60 – 100 В пока еще нестабильны, вы должны об этом помнить, если мы смотрим на варисторы из окиси цинка. Симметричная вольт-амперная характеристика дает нам тоже положительный результат, так как мы применяем один элемент на двуполярности импульсов перенапряжения.
Параметры варисторов. Часть 1
— Параметров много, я не буду над ними задерживаться, но проектировщик должен на них посмотреть.
Параметры варисторов. Часть 2
— Пожалуйста, ознакомьтесь с ними, потому что я думаю, для вас во многих местах появится хорошая подсказка, какой элемент из них выбрать для работы.
Как правильно выбрать варистор?
— В практике, когда выбираем варистор хорошо рекомендоваться указанными здесь пунктами, когда мы используем защиту от перенапряжений. И если мы, например, зная значение номинальное, которое определяется для тока номинального 1 мА, так мы должны принимать, как минимум напряжение рабочее в 2 раза больше, чем рабочее напряжение защищенной цепи. То есть это номинальное напряжение должно быть в 2 раза больше – это означает, что при включении такого элемента в сеть электропитания через этот элемент будет протекать небольшой ток утечки. Это недостаток нашего элемента. Учтите, пожалуйста, что из-за этого варисторы нельзя включать перед счетчиком электроэнергии, потому что электрики не соглашаются на это, чтобы кто-то таким способом воровал им ток. И это имеет определенный смысл. В таком случае перед счетчиком можем устанавливать только элементы, которые идут в разрыв, то есть разрядники, которые такой утечкой не характеризуются. Следующий пункт – это необходимость определения ожидаемого значения максимального значения неопределенных состояний, то есть перенапряжений, которые могут появиться на выводах варистора. Так мы должны знать стойкость охраняемого прибора или изоляции, мы должны знать: устанавливаем этот элемент в зоне, в которой ожидается воздействие непосредственных токов молнии или просто токов индуцированных. Еще раз подчеркиваю, что варистор для ограничения токов молнии не используется, потому что он просто их не выдерживает. Мы должны определить величину энергии перенапряжений, отводимую варистором. Мы должны рассчитать максимальное значение тока неопределенного состояния, которое может протекать через объем варистора. Мы должны определить требования по отношению к мощности, рассеиваемой варистором, то есть она непосредственно связана с пиковым значением ударного тока, но и частотой повторения этих импульсов.
Защитные диоды. Виды
— Последний элемент, о котором мы сегодня будем говорить, потому что у нас всего их четыре. Они редко используются и времени у нас не хватит, но очень широко используются защитные диоды. Я к этому элементу отношусь очень хорошо, потому что, когда я испытывал этот элемент в лаборатории. Если я работал в номинальных параметрах, то этот элемент работал, срабатывал тысячи раз без заметного ухудшения своих характеристик. Но мы должны понимать, что в отличии от монокристаллического полупроводника у нас здесь имеем дело с монокристаллом. С монокристаллом в основном кремния сегодня. Монокристалл намного стабильнее, чем поликристалл, который представляет сегодня собой какой-то испеченный порошок. Но для того, чтобы использовать такой полупроводник для защиты от перенапряжений, вы должны провести специальные конструкции диодов, защиты от перенапряжений, которые работают исключительно для такого назначения. Но в действительности мы встречаем также и другие диоды, используемые для той цели, но это уже могут делать специалисты. Там используются импульсные диоды, диоды с барьером Шоттки, pin-диоды, диоды Zenera, диоды с низкорезистивной базой и диоды на основе арсенида галлия, но тут мы должны учитывать, что арсенид галлия – это немного лучший материал, чем кремний по отношению к большим токам. Это тоже хорошо знать, в будущем он должен победить кремний, мне так кажется.
Защитный диод на примере конструкции прибора TRANSIL
— Если посмотрим на конструкцию такого диода, я здесь указал пример элемента TRANSIL фирмы THOMSON-CSF. Мы видим, что элемент специально разработан для отвода большой импульсной энергии. И если так хорошо посмотрим на этот элемент, я использую стрелку, чтобы помочь увидеть вам здесь p-n переход, который имеет большую поверхность, большой объем по отношению к полупроводнику, используемому диоду для других случаев. Два радиатора из серебра большой емкости отводят большие энергии тепла, которые выделяются при протекании ударного тока. Дальше видим специально сделанные медные выводы специально, подключенные. Пропускаем через корпус, внутри которого находится азот. Азот тоже характеризуется хорошими тепловыми свойствами. Он хорошо отводит тепло, которое выделяется у нас в этом переходе. Если посмотрим на материал, который расположен между электродами. Это специальный материал, который защищает от пробоя поверхностного внутри через азот, увеличивает напряжение пробоя. И на практике все эти элементы создают для того, чтобы, как можно больше они отводили тепловую энергию.
— Так как такой элемент – диод – это элемент, который не сможет ни в коем случае проводить частичные токи молнии, это элементы небольшие и самое важное для нас, что эти элементы характеризуются очень низким напряжением ограничения. Регулируя очень хорошо, мы можем подобрать любое напряжение, которое нам желается от нескольких вольт до нескольких сот вольт и включить нашу схему. Мы видим, что эти элементы по размерам небольшие, поэтому и понятно нам, что энергия не может быть большой.
— Недостатком этих элементов является несимметричная характеристика срабатывания. В связи с тем, мы должны использовать два элемента для защиты от перенапряжений, что дорожает схему, но выхода здесь нет. Ток утечки намного меньше, чем у варистора, но они тоже характеризуют наш элемент. Если посмотрим на такой параметр, который более нужен. Я вижу, не указал его. Это емкость тоже достаточно высокая.
Назначение. Для защиты электрической сети от перенапряжения существуют различные приборы, выпускаемые промышленностью в разных странах. А для защиты от кратковременных бросков элементов схем, которые происходят в сети по различным причинам, применяют так называемые варисторы, у которых вольт-амперная характеристика резко меняется при прикладывании к нему величины напряжения, свыше определенного значения на которой рассчитан прибор.
Из статьи авторы: Трегубов С.В., к.т.н.Пантелеев В.А., к.т.н.Фрезе О.Г
Применение варисторной защиты, искрогасящие цепи
Технические характеристики
Для получения информации о характеристиках используемых варисторных защит, приводим данные выпускаемых изделий промышленностью.
Устройством защиты от импульсного перенапряжения АЛЬБАТРОС-220/500 АС обеспечивается:
- Защита от импульсного, быстротекущего перенапряжения амплитудой до 10 кВ без перегорания предохранителя;
- Защита от импульсного аварийного значительного превышения напряжения, в этом случае происходит перегорание одного или обоих предохранителей.
Номинальное напряжение питания нагрузки, В | 220 (+10/-15%) | |
Номинальная мощность нагрузки, Вт | 500 | |
Наибольший импульсный разрядный ток (импульс 8/20 мкс)*, кА | 10 | |
Скорость срабатывания защиты, нс, не более | 25 | |
Температурный диапазон эксплуатации, °C | -40. +40 | |
Габаритные размеры, мм, не более | 50х44х30 | |
Масса, кг, не более | 0,02 |
* 8 мкс — длительность нарастания импульса; 20 мкс — длительность спада импульса.
По теме полезное. Схема подключения варистора в сетевом фильтре. Советы : Схемы подключения
Варисторы для защиты бытовых электросетей
В каждом доме есть дорогостоящая электронная техника. Любые приборы на полупроводниковых элементах имеют слабую изоляцию. Так что небольшое повышение напряжение может сжечь электронику. Часто изменение напряжения в бытовых сетях происходит импульсно, то есть напряжение резко повышается на доли секунды, а потом возвращается до нормального уровня.
Импульсы напряжения бывают грозовые и коммутационные.
Грозовые скачки напряжения появляются при ударах молний прямо в электроустановку или линию передачи, или же близко возле них. Грозовые разряды могут причинить вред бытовым сетям, даже если удар в электросеть произойдет на удалении до 20 км.
Коммутационные скачки напряжения создаются при коммутации электрооборудования с реактивными элементами. То есть при включении оборудования, которое построено с использованием большого количества конденсаторов, а также имеет мощные катушки индуктивности и трансформаторы.
Самые высокие коммутационные скачки напряжения создают электродвигатели и конденсаторные батареи.
Для обеспечения надежной защиты от импульсных напряжений должны быть обеспечены три ступени защиты в сетях до 1000 В. В каждой ступени защиты применяются разные по конструкции и по параметрам устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).
Первая ступень защиты должна быть установлена на понижающей подстанции или непосредственно у входа в здание. В качестве УЗИП применяются чаще всего разрядники иногда и мощные варисторы.
Режимы работы УЗИП первой ступени самые тяжелые – величины импульсных токов 25-100 кА, крутизна фронта волны 10/350 мкс, длительность фронта волны 350 мкс. Быстросъемные УЗИП с ножевыми контактами здесь практически не применяются. Потому что импульсные токи величиной 25-50 кА, при разряде молний, создают огромные электродинамические силы, которые легко вырывают съемные части устройства. Кроме того, при разрывании соединения, через воздушный зазор зажигается плазменная дуга, разрушающая ножевые контакты.
Наиболее предпочтительно на первом участке применять воздушные разрядники. Тем более что серийно варисторы для импульсных токов свыше 20 кА не выпускаются. Так как мощные варисторы делаються с большими выводами, которые выполняют роль радиаторов, рассеивая чрезмерное тепло.
Вторая ступень защиты необходима для удаления остаточных, меньших по амплитуде, импульсов после первой ступени. Каждый хозяин дома сам определяет, нужна эта ступень защиты или нет. Устанавливается защита на вводе электричества в дом, в отдельном электрощите.
В качестве УЗИП для второй ступени используются защитные элементы с ножевыми контактами. Внешне защитные элементы с ножевыми контактами представляют собой две отдельные части. Одна часть – гнездо с ножевыми контактами, которое закрепляется на DIN-рейку в электрощите. Другая часть – съемный модуль, который является непосредственно варистором. Защитный варистор должен выдерживать импульсные токи в границе 15-20 кА, с крутизной волны 8/20 мкс. Съемные модули могут быть оснащены индикатором срабатывания, по которому можно определить исправность устройства. Более дорогие модели имеют терморасцепители в своей конструкции, защищающие от перегрева варистор, при длительном протекании импульсных токов.
Третья ступень защиты устанавливается внутри всех электронных бытовых приборов. В качестве УЗИП для бытовых электроприборов применяются только небольшие варисторы, рассчитанные на крутизну волны 1,2/50 мкс, 8/20 мкс и на импульсные токи до 15 кА. Варисторы с монтажными выводами припаиваются внутри прибора на плату или закрепляется отдельно и подключаются отдельными проводами.
Схема включения.
Все варисторы подключаются параллельно нагрузке, правильнее их будет включать между фазовым проводом и проводом заземления.
В трехфазной сети, при подключении нагрузки «звездой», варисторы включаются между каждой фазой и проводом заземления. А при подключении нагрузки «треугольником», варисторы устанавливаются между фазами.
Варисторы, как нелинейные элементы, при повышенном напряжении резко уменьшают свое сопротивление практически до нуля, и поэтому не могут длительно выдерживать повышенные импульсные токи. Поэтому рекомендуется защитить УЗИП второй ступени защиты плавкими предохранителями, которые нужно подключить последовательно с устройством защиты в разрыв фазового провода.
Правильно выбирать варисторы по напряжению срабатывания. При этом напряжении элемент снижает свое сопротивление и гасит опасное импульсное напряжение. Информация о напряжении срабатывания и о крутизне волны импульса наноситься на поверхность варистора или указывается в техническом паспорте к нему.
В тандеме с данной статьей полезно ознакомиться с видео-дополнением:
УЗО – ошибки при подключении
Варистор: принцип действия, проверка и подключение
Измерение сопротивления
Варистор относится к категории важных электронных компонентов, предназначенных для защиты дорогостоящих современных устройств от поломки в результате скачков напряжения.
Варисторы, получившие слишком сильный электрический толчок, могут оставаться на низких показателях сопротивления и потребуют проведения проверки.
Процесс измерения уровня сопротивления не отличается особой сложностью. С этой целью необходимо подготовить паяльник с мощностью в пределах 15-35 Вт, канифоль и припой, набор стандартных и крестовых отвёрток, а также плоскогубцы с длинным носиком и мультиметр.
Работы по измерению показателей сопротивления и тестирования варистора могут выполняться двумя основными способами.
Способы проверки
Любой ремонт электроники и электрооборудования начинается с внешнего осмотра, а потом переходят к измерениям. Такой подход позволяет локализовать большую часть неисправностей. Чтобы найти варистор на плате посмотрите на рисунок ниже — так выглядят варисторы. Иногда их можно перепутать с конденсаторами, но можно отличить по маркировке.
Если элемент сгорел и маркировку прочесть невозможно — посмотрите эту информацию на схеме устройства. На плате и в схеме он может обозначаться буквами RU. Условное графическое обозначение выглядит так.
Есть три способа проверить варистор быстро и просто:
- Визуальный осмотр.
- Прозвонить. Это можно сделать муьтиметром или любым другим прибором, где есть функция прозвонки цепи.
- Измерением сопротивления. Это можно сделать омметром с большим пределом измерений, мультиметром или мегомметром.
Варистор выходит из строя, когда через него проходит большой или длительный ток. Тогда энергия рассеивается в виде тепла, и если её количество больше определённого конструкцией — элемент сгорает. Корпус этих компонентов выполняется из твердого диэлектрического материала, типа керамики или эпоксидного покрытия. Поэтому при выходе из строя чаще всего повреждается целостность наружного покрытия.
Можно визуально проверить варистор на работоспособность — на нем не должно быть трещин, как на фото:
Следующий способ — проверка варистора тестером в режиме прозвонки. Сделать это в схеме нельзя, потому что прозвонка может сработать через параллельно подключенные элементы. Поэтому нужно выпаять хотя бы одну его ножку из платы.
Важно: не стоит проверять элементы на исправность не выпаивая из платы – это может дать ложные показания измерительных приборов. Так как в нормальном состоянии (без приложенного к выводам напряжения) сопротивление варистора большое — он не должен прозваниваться
Прозвонку выполняют в обоих направлениях, то есть два раза меняя местами щупы мультиметра
Так как в нормальном состоянии (без приложенного к выводам напряжения) сопротивление варистора большое — он не должен прозваниваться. Прозвонку выполняют в обоих направлениях, то есть два раза меняя местами щупы мультиметра.
На большинстве мультиметров режим прозвонки совмещен с режимом проверки диодов. Его можно найти по значку диода на шкале селектора режимов. Если рядом с ним есть знак звуковой индикации — в нем наверняка есть и прозвонка.
Другой способ проверки варистора на пробой мультиметром является измерение сопротивления. Нужно установить прибор на максимальный предел измерения, в большинстве приборов это 2 МОма (мегаомы, обозначается как 2М или 2000К). Сопротивление должно быть равным бесконечности. На практике оно может быть ниже, в пределах 1-2 МОм.
Интересно! То же самое можно сделать мегаомметром, но он есть далеко не у каждого. Стоит отметить, что напряжение на выводах мегаомметра не должно превышать классификационное напряжение проверяемого компонента.
На этом заканчиваются доступные способы проверки варистора. В этот раз мультиметр поможет радиолюбителю найти неисправный элемент, как и в большом количестве других случаев. Хотя на практике мультиметр в этом деле не всегда нужен, потому что дело редко заходит дальше визуального осмотра. Заменяйте сгоревший элемент новым, рассчитанным на напряжение и диаметром не меньше чем был сгоревший, иначе он сгорит еще быстрее предыдущего.
Материалы по теме:
- Как проверить резистор в домашних условиях
- Прозвонка проводов и кабелей
- Как пользоваться мультиметром
Опубликовано:
14.08.2018
Обновлено: 14.08.2018
Как настроить мультиметр?
Чтобы можно было правильно прозванивать цепь на обрыв с помощью мультиметра, необходимо выбрать правильный режим работы рассматриваемого прибора. Это значит, что требуется выбрать определенную величину, что необходимо будет измерить, а также границу ее функционирования, а именно значение, выше которого она быть не может.
Указанным устройством может проводиться проверка различного рода величин, начиная от силы тока и заканчивая частотой, сопротивлением и напряжением. Кроме того, тестер позволяет проводить проверку различных радиоэлементов – транзисторов, конденсаторов. Учитывая, что устройство имеет название «мультиметр», это подразумевает наличие широких измерительных возможностей. Чтобы выбрать определенный тип измерений, спереди тестера присутствует переключатель, благодаря повороту которого выбирается нужный рабочий режим.
Чаще всего знаки, которые изображены на тестерном корпусе, изображаются в виде символов, что приняты в физических науках для обозначения величин электротехнического типа или условно-графических обозначений радиоэлементов. Обычно там можно увидеть символы следующего толка:
- напряжения;
- токовой силы;
- измерения емкости конденсатора;
- сопротивления.
Но на передней панели прибора обозначаются не только величины, которые можно измерить. Разъемы, куда подключаются щупы, тоже имеют определенного рода обозначения. Например, в одном из гнезд всегда будет располагаться щуп черного цвета. Он будет находиться именно в общем гнезде с обозначением СОМ, то есть «общее». Также любой прибор имеет еще 2 либо 3 рабочих отверстия, что предназначаются для проведения замеров напряжения, различных типов токов.
Разъем, помеченный знаками U, ?, Hz, требуется для проведения замеров сопротивления, частоты, напряжения и проведения тестирования разного рода радиоэлементов. Сюда требуется вставлять щуп для прозвона кабелей и проводов на целостность.
Отверстие, имеющее обозначение мА, применяется для проверки токов до 1 ампера, а с обозначением А – для замеров больших значений.
Отметим, что возле значков тока и напряжения можно увидеть символы «~» либо «-». Ими обозначаются переменный или постоянный ток, либо напряжение.
Теперь скажем непосредственно о настройке и подготовке устройства к работе. Для его включения следует установить переключатель в определенное положение. Тогда при проведении проверки тестер пищит, что будет означать, что контакты замыкаются.
Если вдруг в цепи будут найдены разрывы, то на экране прибора загорится «1».
Есть также ряд моментов, на которые следует обратить внимание до начала проведения работ
- лучше всего применять специального типа наконечники – так называемые крокодилы. Их обычно надевают на кончики приборов измерения.
- конденсаторы должны быть совсем разряжены, иначе тестер может сломаться.
- цепь, которая будет проверяться, должна быть полностью обесточена и не иметь даже слаботочных источников питания.
- нельзя прикасаться к концам проводов, где отсутствует изоляция. Иначе произойдет искажение показаний.
- перед началом проведения работ требуется проверить работоспособность самого устройства.
Теперь, когда мы разобрались с основами, можно перейти к проверке варистора
Определяем работоспособность элемента (пошаговая инструкция)
Для данной операции нам потребуются следующие инструменты:
- Отвертка (как правило, крестовая). Чтобы добраться до платы блока питания, потребуется разобрать корпус электронного устройства, тут без отвертки не обойтись.
- Щетка, для очистки печатной платы. Как показывает практика, в БП накапливается много пыли. Особенно это характерно для устройств с принудительным охлаждением, типичный пример, – блок питания компьютера.
- Паяльник. В силовой части БП на плате большие дорожки и нет мелких элементов, поэтому допустимо использовать устройства мощностью до 75 Вт.
- Канифоль и припой.
- Мультиметр или другой прибор, позволяющий измерить сопротивление.
Когда все инструменты готовы, можно приступать к процедуре. Действуем по следующему алгоритму:
- Разбираем корпус устройства. В данном случае дать детальную инструкцию как это сделать затруднительно, поскольку конструкции приборов существенно отличаются друг от друга. Эту информацию можно найти в инструкции к оборудованию или на сайте производителя, также поможет поиск на тематических форумах и блогах.
- Добравшись до печатной платы БП, следует очистить ее от пыли. Делать это нужно аккуратно, чтобы не повредить радиодетали. Бывали случаи, когда от чрезмерного усилия, в процессе чистки, щетка повреждала транзистор, тиристор или другой компанент.
- Когда пыль удалена, находим варистор, он имеет характерный вид, поэтому спутать его можно разве что с конденсатором, но последний отличается маркировкой. Варистор в силовой части БП
- Найдя элемент, тщательно осматриваем его на предмет повреждений. Это могут быть трещины, сколы и другие нарушения целостности корпуса. В большинстве случаев, определить неисправность можно на этом этапе. При обнаружении повреждений элемент выпаиваем и меняем на такой же или аналог. Подобрать его можно самостоятельно (расшифровка маркировки приводилась выше) или посоветовавшись с продавцом радиодеталей. Варистор со следами повреждений
- Если визуальный осмотр не дал результатов, следует проверить варистор мультиметром, для этого выпаиваем деталь.
- Для проведения измерения подключаем щупы к мультиметру (на рисунке 7 гнезда показаны зеленым цветом) и переводим его в режим измерения максимального сопротивления (красный круг на рис. 7). Если у вас мультиметр другого типа, воспользуйтесь инструкцией к прибору. Рисунок 7. Установка режима отмечена красным, гнезда для щупов – зеленым
- Касаемся щупами выводов и измеряем сопротивление варистора. Оно должно быть бесконечно большим. Иное значение указывает на неисправность варистора, следовательно, его необходимо заменить.
Важный момент! Прежде, чем измерить сопротивление, убедитесь, что пальцы не касаются стальных наконечников щупов, в этом случае прибор покажет сопротивление кожного покрова.
- Произведя замену (если в этом есть необходимость), собираем устройство.
Варистор – это своеобразный полупроводниковый резистор, имеющий нелинейную вольтамперную характеристику. То есть, пока электрическое напряжение на его контактах не достигло какого-то порогового значения, он не будет пропускать ток (вернее будет, но пренебрежительно малый по сравнению с токами, протекающими в схеме, где он установлен). В случае превышения этого уровня, варистор откроется (его сопротивление с нескольких миллионов Ом упадет до единиц и долей Ом).
Применение реостата
С течением времени параметры варистора меняются. Его порог срабатывания может сместиться, что приведет к выходу из строя всего прибора.
Для проверки действительного порогового напряжения, дополнительно к мультиметру, потребуется ЛАТР или реостат, включённый по схеме потенциометра, предохранитель в стеклянном или керамическом корпусе на 0,5-1 Ампер.
Для этого собирается схема, в которой к реостату подается электрический потенциал превышающий напряжение срабатывания варистора. К среднему подвижному контакту реостата подключается один вывод варистора, а ко второму предохранитель. Другой контакт предохранителя соединяется с одним из крайних контактов реостата.
Мультиметр подключается параллельно к варистору и переводится в режим вольтметра. Переключателем выбирается шкала, покрывающая значение входного напряжения собранной схемы.
Затем с помощью подвижного контакта реостата плавно изменяется напряжение от нуля и до срабатывания варистора. Это определяется по вольтметру. Сначала показания мультиметра будут расти, а потом сбросятся до нуля.
Последнее максимальное ненулевое значение и будет пороговым напряжением.
Предохранитель стоит для защиты варистора. При длительном прохождении тока силой в 1 Ампер варистор может даже взорваться от перегрева, хотя в коротком импульсе выдерживает токи в тысячи ампер.
Все повторяется после перемены полюсов питающего напряжения и замены предохранителя. Если показания мультиметра находятся в пределах, требуемых для нормальной работы схемы, то варистор работоспособен, иначе его нужно заменить. При использовании переменного тока переполюсовка контактов не требуется.
Свойства
Так как при переключении варистора не возникает других сопутствующих токов, то его используют как устройство защиты от импульсных перенапряжений.
Он выступает в роли шунта, замыкая на себя всю избыточную энергию от напряжения, превышающего пороговое. Изготавливают варисторы из карбида кремния или оксида цинка. Нелинейность характеристик последнего выше.
Низковольтные варисторы работают в диапазоне от 3 до 200 В, а высоковольтные могут использоваться при напряжениях до 20000 В.
При превышении пороговых напряжений через варистор протекают токи в тысячи и десятки тысяч ампер, но благодаря маленькой длительности импульса (от нескольких наносекунд до десятков микросекунд) выделяемая тепловая энергия успевает рассеяться и прибор остается в рабочем состоянии.
В силовых устройствах последовательно с ним идет предохранитель. Импульсное напряжение поглощает варистор, а при длительном перенапряжении перегорает предохранитель.
Разновидности конденсаторов и способы их проверки
Если вы решили разобраться в том, как мультиметром проверить конденсатор, то необходимо выяснить какие разновидности этих устройств на сегодняшний день известны. Они могут быть как полярными, так и неполярными. Основным и очевидным их отличием является наличие полярности у полярных конденсаторов.
Модели полярного типа относятся к электролитическим. Если устройства были изготовлены еще в советский период, то в случае их взрыва может произойти попадание электролита на поверхность кожи. Современные же изделия оснащены специальным сечением на поверхности, которое в случае разрыва направляет взрывную струю по определенному направлению, исключая разбрызгивание проводящего вещества в различные стороны.
Прежде всего способ проверки зависит от того, какой характер имеет неисправность. Прозвонить конденсаторы мультиметром можно посредством:
- измерения сопротивлений в его диэлектрике;
- замера его емкости.
Способы защиты дома от импульсного перенапряжения
Природа импульсных перенапряжений и их влияние на технику
Многим с детства знакома суета с отключением от сети бытовых электроприборов при первых признаках надвигающейся грозы. Сегодня электрооборудование городских сетей стало более совершенным, из-за чего многие пренебрегают элементарными устройствами защиты. В то же время проблема не исчезла совсем, бытовая техника, особенно в частных домах, все еще находится в зоне риска.
Характер возникновения импульсных перенапряжений (ИП) может быть природным и техногенным. В первом случае ИП возникают из-за попадания молнии в воздушные ЛЭП, причем расстояние между точкой попадания и подверженными риску потребителями может составлять до нескольких километров. Возможен также удар в радиомачты и молниеотводы, подключенные к основному заземляющему контуру, в этом случае в бытовой сети появляется наведенное перенапряжение.
1 — удаленный удар молнии в ЛЭП; 2 — потребители; 3 — контур заземления; 4 — близкий удар молнии в ЛЭП; 5 — прямой удар молнии в громоотвод
Техногенные ИП непредсказуемы, они возникают в результате коммутационных перегрузок на трансформаторных и распределительных подстанциях. При несимметричном повышении мощности (только на одной фазе) возможен резкий скачок напряжения, предусмотреть такое почти невозможно.
Импульсные напряжения очень коротки по времени (менее 0,006 с), они появляются в сети систематически и чаще всего проходят незаметно для наблюдателя. Бытовая техника рассчитана выдерживать перенапряжения до 1000 В, такие появляются наиболее часто. При более высоком напряжении гарантирован выход из строя блоков питания, возможен также пробой изоляции в проводке дома, что приводит к множественным коротким замыканиям и пожару.
Для чего предназначены внутренние устройства молниезащиты и как они работают при разрядах
Принцип действия данных приборов может быть основан на возникновении искрового разряда между двумя проводниками при прохождении тока высокого напряжения. Также имеются устройства, которые собраны на основе нелинейных резисторов. Оба варианты защищают оборудование от перенапряжения путем перенаправления тока в цепь заземления.
Стихийное возникновение молнии происходит внезапно, создавая огромные разрушения.
Защитить дом от него позволяет внешняя молниезащита, состоящая из молниеприемника, распложенного над крышей, а также молниеотвода и контура заземления.
Предотвратить опасные последствия грозового разряда предназначены внутренние устройства молниезащиты, представляющие собой комплекс технических устройств и приборов на основе модулей УЗИП с подключением их к системе заземления.
Они надежно работают не только при непосредственном ударе молнии по дому, но и гасят разряды, попадающие в:
- питающую ЛЭП;
- близлежащие деревья и строения;
- почву, расположенную рядом со зданием.
Работа внутренней молниезащиты происходит за счет подключения проникшего высоковольтного импульса на специально подобранный разрядник или электронный элемент — варистор.
Он включается на разность двух потенциалов и для обычного напряжения обладает очень большим сопротивлением, когда токи через него ограничиваются, не превышают нескольких миллиампер.
При попадании на схему варистора аварийный импульс открывает полупроводниковый переход, замыкая его накоротко. Через него начинает стекать опасный потенциал на защитное заземление.
Устройство ограничителя импульсных напряжений необходимо для предохранения сети с показателем 380/220 В. Это классическое напряжение для работы электросетей. Резкие перепады напряжения могут образовываться из-за ударов молний. Из-за грозы также образуется контактная разность в почве.
Как выглядит устройство
Также напряжение может меняться из-за всплеска в электросети. Они образуются при подключении или выключении различных приборов в одну сеть. Резкие скачки могут образовываться при присоединении мощных электрических приборов или каких-нибудь систем.
Принцип действия прибора: изнутри ОИН-1 оснащен варистором. По принципу работы они похожи на разрядники, которые применялись раньше.
УЗИП в щитке
В таком случае устройство будет устанавливаться параллельно предохраняемой электроцепи.
Если же по каким-то причинам величина напряжения в сети станет больше разрешенной, прибор просто замкнет проводку, таким образом предупредив угрозу от включенных за ним бытовых приборов.
Чтобы понять, исправен прибор или нет, необходимо обратить внимание на цвет индикатора. Если он зеленый, то модуль будет в исправном состоянии, а если красный, то его необходимо поменять
УЗИП устраняет перенапряжения:
- Несимметричный (синфазный) режим: фаза — земля и нейтраль — земля.
- Симметричный (дифференциальный) режим: фаза — фаза или фаза — нейтраль.
Схема подключения УЗИП в однофазной и трехфазной сети системы TN-S. В системе заземления TN-C применяется трехполюсное УЗИП. В нем нет контакта для подключения нулевого проводника.
Схема подключения УЗИП в однофазной и трехфазной сети системы TN-S. В системе заземления TN-C применяется трехполюсное УЗИП. В нем нет контакта для подключения нулевого проводника
В разрядниках при воздействии грозового разряда в результате перенапряжения пробивает воздушный зазор в перемычке, соединяющей фазы с заземляющим контуром, и импульс высокого напряжения уходит в землю. В вентильных разрядниках гашение высоковольтного импульса в цепи с искровым промежутком происходит на резисторе.
УЗИП на основе газонаполненных разрядников рекомендуется к применению в зданиях с внешней системой молниезащиты или снабжаемых электроэнергией по воздушным линиям.
В варисторных устройствах варистор подключается параллельно с защищаемым оборудованием. При отсутствии импульсных напряжений, ток, проходящий через варистор очень мал (близок к нулю), но как только возникает перенапряжение, сопротивление варистора резко падает, и он пропускает его, рассеивая поглощенную энергию. Это приводит к снижению напряжения до номинала, и варистор возвращается в непроводящий режим.
УЗИП имеет встроенную тепловую защиту, которая обеспечивает защиту от выгорания в конце срока службы. Но со временем, после нескольких срабатываний, варисторное устройство защиты от перенапряжений становится проводящим. Индикатор информирует о завершении срока службы. Некоторые УЗИП предусматривают дистанционную индикацию.
Есть ли необходимость в УЗИП, оценка рисков
Полный перечень требований к организации защиты от ИП изложен в МЭК 61643–21, определить обязательность установки можно по стандарту МЭК 62305–2, согласно которому устанавливается конкретная оценка степени риска удара молнии и вызванных им последствий.
В целом при электроснабжении от воздушных ЛЭП установка УЗИП I класса почти всегда предпочтительна, если только не был выполнен комплекс мероприятий по снижению влияния гроз на режим электроснабжения: повторное заземление опор, PEN-проводника и металлических несущих элементов, устройство громоотвода с отдельным контуром заземления, установка систем уравнивания потенциалов.
Более простой способ оценить риск — сопоставить стоимость незащищенной бытовой техники и устройств защиты. Даже в многоэтажных домах, где перенапряжения имеют весьма низкие значения при характеристике 8/20, риск пробоя изоляции или выхода из строя приборов достаточно велик.
Установка устройств в ГРЩ
Большинство УЗИП имеют модульное исполнение и могут быть установлены на DIN-рейку 35 мм. Единственное требование — щит для установки УЗИП должен иметь металлический корпус с обязательным подключением к защитному проводнику.
При выборе УЗИП, помимо основных рабочих характеристик, следует учитывать также номинальный рабочий ток в режиме байпаса, он должен соответствовать нагрузке в вашей электросети. Другой параметр — максимальное напряжение ограничения, оно не должно быть ниже самого высокого значения в рамках суточных колебаний.
УЗИП подключаются последовательно к питающей однофазной или трехфазной сети, соответственно через двухполюсный и четырехполюсный автоматический выключатель. Его установка необходима на случай спаивания электродов разрядника или пробоя варистора, что вызывает постоянное короткое замыкание. На верхние клеммы УЗИП подключают фазы и защитный проводник, на нижние — нулевой.
Пример подключения УЗИП: 1 — ввод; 2 — автоматический выключатель; 3 — УЗИП; 4 — шина заземления; 5 — контур заземления; 6 — счетчик электроэнергии; 7 — дифференциальный автомат; 8 — к автоматам потребителей
При установке нескольких защитных устройств с разными классами защиты требуется их согласование с помощью специальных дросселей, подключенных последовательно с УЗИП. Защитные устройства встраиваются в цепь по возрастанию класса. Без согласования более чувствительные УЗИП будут принимать основную нагрузку на себя и раньше выйдут из строя.
Как устроен и как работает УЗИП
УЗИП, в зависимости от класса защиты, может иметь полупроводниковое устройство на варисторах, либо иметь контактный разрядник. В нормальном режиме УЗИП работает в режиме байпаса, ток внутри него протекает через проводящий шунт. Шунт соединен с защитным заземлением через варистор или двумя электродами со строго нормируемым зазором.
При скачке напряжения, даже очень непродолжительном, ток проходит через эти элементы и растекается по заземлению или компенсируется резким падением сопротивления в петле фаза-ноль (короткое замыкание). После стабилизации напряжения разрядник теряет пропускную способность, и устройство снова работает в нормальном режиме.
Таким образом, УЗИП на некоторое время замыкает цепь, чтобы переизбыток напряжения мог преобразоваться в тепловую энергию. Через устройство при этом проходят значительные токи — от десятков до сотни килоампер.
В чем различие между классами защиты
В зависимости от причин возникновения ИП, различают две характеристики волны повышенного напряжения: 8/20 и 10/350 микросекунд. Первая цифра — это время, за которое ИП набирает максимальное значение, вторая — время спада до номинальных значений. Как видно, второй тип перенапряжений более опасный.
Устройства I класса предназначены для защиты от ИП с характеристикой 10/350 мкс, наиболее часто возникающих при разряде молнии в ЛЭП ближе 1500 м к потребителю. Устройства способны кратковременно пропустить через себя ток от 25 до 100 кА, практически все приборы I класса основаны на разрядниках.
УЗИП II класса ориентированы на компенсацию ИП с характеристикой 8/20 мкс, пиковые значения тока в них колеблются от 10 до 40 кА.
Класс защиты III предназначен для компенсации перенапряжений со значениями тока менее 10 кА при характеристике ИП 8/20 мкс. Устройства класса защиты II и III основаны на полупроводниковых элементах.
Может показаться, что достаточно установки только устройств класса I, как наиболее мощных, но это не так. Проблема в том, что чем выше нижний порог пропускного тока, тем менее чувствителен УЗИП. Другими словами: при коротких и относительно низких значениях ИП мощный УЗИП может не сработать, а более чувствительный не справится с токами такой величины.
Устройства с классом защиты III рассчитаны на устранение самых низких ИП — всего в несколько тысяч вольт. Они полностью аналогичны по характеристикам устройствам защиты, устанавливаемым производителями в блоках питания бытовой техники. При дублирующей установке они первыми принимают на себя нагрузку и предотвращают срабатывание УЗИП в приборах, ресурс которых ограничен 20–30 циклами.
Категории УЗИП
По месту установки устройства импульсной защиты от повышенного напряжения делят на 3 класса: I (B), II (C), III (D).
Класс I (B)
Защита предохраняет от проникающих через молниезащиту высоковольтных разрядов при ударах молнии в дом или питающую линию электропередачи. Ее устанавливают на вводном электрическом щите здания.
Работа УЗИП при разряде молнии в молниеприемник
При ударе высоковольтного импульса в молниеприемник он проходит по молниеотводу к контуру заземления, разветвляясь на два потока в месте подключения РЕ шины:
- примерно 50% тока уходит на потенциал земли;
- столько же идет на питающую линию, разделяясь на два дополнительных маршрута (при пробое УЗИП) через PEN проводник и фазный провод — 25/25%.
Сила молнии редко превышает 100 кА, поэтому рабочий ток УЗИП на 25 кА считается достаточным.
Работа УЗИП при разряде молнии в ВЛ
На питающей ВЛ и трансформаторной подстанции уже стоят собственные разрядники. Они срабатывают при высоковольтном ударе и срезают часть импульса перенапряжения. На УЗИП вводного щита дома поступит уже пониженная мощность молнии и через него тоже пойдет ток импульса, но только срезанный.
Как и в предыдущем случае, уменьшенный импульс молнии разойдется на контур земли и PEN проводник.
Если ВЛ находится в плохом техническом состоянии, то ее разрядники не сработают, а весь ток молнии поступит на ввод дома и пройдет через УЗИП. В этой ситуации защита здания, рассчитанная напряжение на 6 кВ, не выдержит повышенный потенциал разряда и сгорит.
Чтобы исключить подобную ситуацию необходимо:
- иметь четкое представление о техническом состоянии питающей ВЛ и ее защите;
- при плохом качестве линии добиться от электроснабжающей организации установки надежных разрядников на ближайшей к дому опоре, которые будут выполнять защитную функцию.
Класс II (C)
Осуществляется защита схемы токораспределения системы электропроводки здания при возникновении коммутационных помех. Дополнительное назначение — вторая ступень защиты от ударов молнии.
Монтируется в распределительном щите дома.
Класс III (D)
Выполняется дополнительная защита подключенных потребителей от оставшихся импульсов напряжения с фильтрацией помех высокой частоты.
Устанавливают около потребителей электроэнергии.
Как выбрать УЗИП для частного дома
Последовательность действий домашнего мастера-электрика для правильного подбора устройств защиты от импульсного перенапряжения представлена картинкой.
Заостряем внимание на том, что установка УЗИП в доме бессмысленна и запрещена правилами при отсутствии:
- надежного заземляющего устройства дома:
- разрядников на питающей ВЛ и ТП.
Ко второму случаю следует отнести и плохое техническое состояние воздушной ЛЭП. Следует знать, что сейчас идет интенсивная замена открытых проводов ВЛ изолированными СИП (самонесущие изолированные провода). Такие линии называют ВЛИ.
Когда реконструкция ВЛИ выполнена на всем ее протяжении, а не на отдельных участках, прямой удар молнии в фазный провод практически нереален. Работает слой изоляции. Энергетики на подобных линиях усиленно следят за качеством разрядников, поддерживают их в рабочем состоянии.
Выбор схемы включения УЗИП для дома зависит от:
- системы заземления здания TN-C-S либо TT;
- местных условий жилища;
- способов подключения к ВЛ;
- наличия внешней молниезащиты.
Но, это материал очередной статьи, которая готовится к публикации. Подписывайтесь на рассылку, чтобы своевременно получить уведомление о ее выходе.
Для закрепления материала рекомендуем к просмотру видеоролик владельца Staaaarsky «Демонстрация работы УЗИП».
Более полную информацию предоставляет вебинар компании ABB «Устройства защиты от импульсных перенапряжений».
Возможно, у вас появились вопросы или желание прокомментировать статью. Воспользуйтесь подготовленной формой.
Сейчас самое благоприятное время поделиться прочитанным материалом с друзьями в соц сетях с помощью специальных кнопок.
Полезные товары
- Бесконтактный индикатор проводки с фонариком
- Термометр для бариста
- Инструмент для вскрытия корпуса планшета
Зачем резистор в самоделке из УЗО и варистора? | semfik
Привет друзья. Прочитал несколько статей «как из УЗО сделать реле защиты от скачков напряжения». Для «прокачки» требуется всего 2 детали: варистор и резистор. И об наличии последнего яб хотел порассуждать. Для начала пару слов, что такое узо, варистор и резистор.
Опишу кратко и своими словами.
УЗО, варистор и резисторы.УЗО, варистор и резисторы.
- УЗО или устройство защитного отключения, предназначено для защиты человека от удара электрическим током и предотвращения пожара из-за токов утечки. Работает УЗО так: «измеряет» в идущем через него фазном и нулевом проводнике ток и если разница между ними превышает определенное значение (появился ток утечки) — устройство отключается.
- Варистор это полупроводниковый резистор изменяющий свое сопротивление в зависимости от подключенного напряжения. Например при номинальном напряжении или ниже, его сопротивление очень велико, а когда значительно повысится, то варистор превращается в «перемычку». Основное назначение — уменьшение (поглощение) импульсов высокого напряжения.
- Резистор — пассивный элемент с каким либо постоянным сопротивлением, рассчитанный на определенную мощность.
В чем суть самоделки:
Предлагается использовать свойство УЗО отключаться при утечке тока. Варистор будет подключен между входным нулем и выходной фазой УЗО или наоборот. Т.е. при перенапряжении варистор «откроется», через него и резистор потечет ток, УЗО должно сработать и защитить потребителей от высокого напряжения. Схема такая:
Для чего последовательно с варистором ставить еще и резистор, мне не ясно. В статьях предлагаются резисторы до 10 кОм, причем в комментариях даже начинаются споры на какой номинал лучше ставить: 8,4; 6; 5 кОм и тд. Я считаю подключение резистора увеличит напряжение срабатывания варистора, а значит потребители будут защищены хуже.
Для примера, посмотрим какое перенапряжение вызовет катушка пускателя, с подключенным паралельно к ней варистором 10D390К (25VAC/31VDC), при отключении. Сначала последовательно с варистором будет сопротивление, а потом без него. Питается катушка от 24 VDC, ток потребления 0,5А. Результат с подключенным резистором на 660 Ом:
Перенапряжение на контактах, когда варистор подключен через резистор. Схема>>>Перенапряжение на контактах, когда варистор подключен через резистор. Схема>>>
При выключении, катушка вызвала всплеск в 120V. Далее проверим какой будет импульс без сопротивления:
Перенапряжение на контактах с просто варистором 10D390K (25VAC/31VDC). Стенд>>> Схема>>>Перенапряжение на контактах с просто варистором 10D390K (25VAC/31VDC). Стенд>>>
Теперь он гораздо лучше компенсирован и составил 53 V. Значит варистор подключенный через сопротивление хуже справляется со своей работой.
Также в статьях предлагается подключать варисторы на 275 VAC., но их напряжения срабатывания это отдельная и не простая тема. Для эксперимента проверял 20D331K на 210 VAC. Он не плохо себя чувствовал в сети 220 вольт, но иногда немного грелся. Сработал только вечером, потушив весь свет. Видимо произошел сильный, для него, импульс.
Ставить 20D331K в сеть 220 В. конечно не вариант, но на определенные мысли наталкивает. Думаю варистор на напряжение 275 VAC, при напряжении 275 В. в розетке, скорее всего не будет потреблять нужный ток для срабатывания УЗО. Тем более если подключен через резистор.
И интересно, а почему УЗО, а не ДИФ. автомат? Как по мне ДИФ, в такой концепции, смотрится лучше. Он также сработает на ток утечки и имеется защита от перегрузки и токов К.З. которых нету в УЗО.
Возможно сопротивление применяется из-за того, что варистор может вызвать в себе короткое замыкание и разрушиться (при серьёзном и длительном перенапряжении). И это действительно так. Резистор конечно повысит шанс выживания варистора, но опять же, понизит шансы у потребителей.
Варистор защитивший технику.Варистор защитивший технику.
Сама идея самоделки хорошая. Именно к УЗО, за место резистора, яб поставил предохранитель. Если предохранитель сгорел менял бы вместе с варистором. Вариант с ДИФом думаю собрать для самодельной системы управления холодильником.
Если ставить защитное сопротивление, это еще надо нехилое исследование сделать на сколько он должен быть Ом.
Спасибо за внимание. Если статья была полезна — поддержите лайком, если понравилась поделитесь в соц. сетях. Интересны подобные темы? — подписывайтесь на блог.
Варистори Учебное пособие по металлооксидному варистору
В отличие от предохранителя или автоматического выключателя, который обеспечивает защиту от перегрузки по току, варистор обеспечивает защиту от перегрузки по напряжению посредством фиксации напряжения аналогично стабилитрону.
Слово «Варистор» представляет собой комбинацию слов VARI-совместимый resi-STOR, использовавшихся для описания их режима работы еще в первые дни их разработки, что немного вводит в заблуждение, поскольку варистор не может быть изменен вручную, как потенциометр или реостат.
Варистор
Но в отличие от переменного резистора, значение сопротивления которого можно вручную изменять между его минимальным и максимальным значениями, варистор автоматически изменяет свое значение сопротивления с изменением напряжения на нем, что делает его зависимым от напряжения нелинейным резистором или, для краткости, VDR.
В настоящее время резистивный корпус варистора изготавливается из полупроводникового материала, что делает его типом полупроводникового резистора с неомическими симметричными характеристиками напряжения и тока, подходящими как для переменного, так и для постоянного напряжения.
Во многих отношениях варистор похож по размеру и конструкции на конденсатор, и его часто путают с конденсатором. Однако конденсатор не может подавлять скачки напряжения так же, как варистор. Когда к цепи прикладывается высокий скачок напряжения, результат обычно катастрофичен для схемы, поэтому варистор играет важную роль в защите чувствительных электронных схем от скачков переключения и переходных процессов перенапряжения.
Переходные перенапряжения возникают из различных электрических цепей и источников независимо от того, работают они от источника переменного или постоянного тока, поскольку они часто генерируются внутри самой цепи или передаются в цепь от внешних источников.Переходные процессы в цепи могут быстро нарастать, увеличивая напряжение до нескольких тысяч вольт, и именно эти всплески напряжения должны быть предотвращены от появления на чувствительных электронных схемах и компонентах.
Одним из наиболее распространенных источников переходных процессов напряжения является эффект L (di / dt), вызванный переключением индуктивных катушек и токов намагничивания трансформатора, переключением двигателей постоянного тока и скачками напряжения при включении цепей люминесцентного освещения или другими скачками напряжения питания. .
Переходные процессы сигнала переменного тока
Варисторыподключаются в цепях с питанием от сети по схеме «фаза-нейтраль», «фаза-фаза» для работы на переменном токе или положительно-отрицательной полярности для работы на постоянном токе и имеют номинальное напряжение, соответствующее их применению. Варистор также может использоваться для стабилизации постоянного напряжения и особенно для защиты электронных схем от импульсов перенапряжения.
Статическое сопротивление варистора
При нормальной работе варистор имеет очень высокое сопротивление, отсюда и его название, и работает аналогично стабилитрону, позволяя не затрагивать более низкие пороговые напряжения.
Однако, когда напряжение на варисторе (любой полярности) превышает номинальное значение варистора, его эффективное сопротивление сильно уменьшается с увеличением напряжения, как показано.
Из закона Ома мы знаем, что вольт-амперная характеристика (ВАХ) постоянного резистора представляет собой прямую линию при условии, что R остается постоянным. Тогда ток прямо пропорционален разности потенциалов на концах резистора.
Но ВАХ варистора не прямая линия, так как небольшое изменение напряжения вызывает значительное изменение тока.Типичная нормализованная кривая зависимости напряжения от тока для стандартного варистора приведена ниже.
Кривая характеристик варистора
Сверху видно, что варистор имеет симметричные двунаправленные характеристики, то есть варистор работает в обоих направлениях (квадрант Ι и) синусоидальной формы волны, ведя себя так же, как два стабилитрона, подключенных спина к спине. . В отсутствие проводимости ВАХ показывает линейную зависимость, поскольку ток, протекающий через варистор, остается постоянным и низким при токе утечки всего в несколько микроампер.Это связано с тем, что его высокое сопротивление действует как разомкнутая цепь и остается постоянным, пока напряжение на варисторе (любой полярности) не достигнет определенного «номинального напряжения».
Это номинальное или ограничивающее напряжение — это напряжение на варисторе, измеренное при заданном постоянном токе 1 мА. То есть уровень постоянного напряжения, приложенного к его клеммам, который позволяет току в 1 мА протекать через резистивный корпус варистора, который сам зависит от материалов, используемых в его конструкции.На этом уровне напряжения варистор начинает переходить из изолирующего состояния в проводящее.
Когда переходное напряжение на варисторе равно или превышает номинальное значение, сопротивление устройства внезапно становится очень маленьким, превращая варистор в проводник из-за лавинного эффекта его полупроводникового материала. Небольшой ток утечки, протекающий через варистор, быстро возрастает, но напряжение на нем ограничено до уровня, чуть превышающего напряжение варистора.
Другими словами, варистор саморегулирует переходное напряжение на нем, позволяя протекать через него большему току, и из-за крутой нелинейной кривой ВАХ он может пропускать широко изменяющиеся токи в узком диапазоне напряжений, ограничивая любые всплески напряжения. .
Значения емкости варистора
Поскольку основная проводящая область варистора между двумя его выводами ведет себя как диэлектрик, ниже своего напряжения ограничения варистор действует как конденсатор, а не резистор.Каждый полупроводниковый варистор имеет значение емкости, которое напрямую зависит от его площади и обратно пропорционально его толщине.
При использовании в цепях постоянного тока емкость варистора остается более или менее постоянной при условии, что подаваемое напряжение не превышает уровень напряжения ограничения и резко падает ближе к максимальному номинальному постоянному напряжению постоянного тока.
Однако в цепях переменного тока эта емкость может влиять на сопротивление корпуса устройства в непроводящей области утечки его ВАХ.Поскольку они обычно подключаются параллельно к электрическому устройству, чтобы защитить его от перенапряжения, сопротивление утечки варисторов быстро падает с увеличением частоты.
Это соотношение приблизительно линейно с частотой и результирующим параллельным сопротивлением, его реактивное сопротивление по переменному току, Xc, может быть рассчитано с использованием обычного 1 / (2πƒC), как для обычного конденсатора. Затем с увеличением частоты увеличивается и ток утечки.
Но наряду с варисторами на основе кремниевых полупроводников, варисторы на основе оксидов металлов были разработаны для преодоления некоторых ограничений, связанных с их собратьями из карбида кремния.
Металлооксидный варистор
Варистор из оксида металла или MOV , для краткости, представляет собой резистор, зависимый от напряжения, в котором материал сопротивления представляет собой оксид металла, в первую очередь оксид цинка (ZnO), спрессованный в материал, подобный керамике. Варисторы на основе оксидов металлов состоят примерно на 90% из оксида цинка в качестве керамического основного материала и других материалов-наполнителей для образования стыков между зернами оксида цинка.
Металлооксидные варисторы в настоящее время являются наиболее распространенным типом устройств ограничения напряжения и доступны для использования в широком диапазоне напряжений и токов.Использование оксида металла в их конструкции означает, что MOV чрезвычайно эффективны в поглощении кратковременных переходных процессов напряжения и имеют более высокие возможности управления энергией.
Как и обычный варистор, металлооксидный варистор начинает проводить при определенном напряжении и прекращает проводимость, когда напряжение падает ниже порогового значения. Основное различие между стандартным варистором из карбида кремния (SiC) и варистором типа MOV заключается в том, что ток утечки через материал оксида цинка MOV представляет собой очень малый ток при нормальных рабочих условиях, а его скорость работы при ограничении переходных процессов намного выше.
MOVобычно имеют радиальные выводы и твердое внешнее синее или черное эпоксидное покрытие, которое очень похоже на дисковые керамические конденсаторы и может быть физически установлено на печатных платах и печатных платах аналогичным образом. Типичный металлооксидный варистор имеет следующую конструкцию:
Конструкция металлооксидного варистора
Чтобы выбрать правильный MOV для конкретного приложения, желательно иметь некоторые сведения об импедансе источника и возможной импульсной мощности переходных процессов.Для входящей линии или переходных процессов, передаваемых по фазе, выбор правильного MOV немного сложнее, поскольку обычно характеристики источника питания неизвестны. В общем, выбор MOV для электрической защиты цепей от переходных процессов и скачков напряжения питания часто является не более чем обоснованным предположением.
Однако металлооксидные варисторы доступны в широком диапазоне напряжений варисторов, от примерно 10 вольт до более 1000 вольт переменного или постоянного тока, поэтому выбор может быть облегчен, зная напряжение питания.Например, при выборе варистора MOV или кремниевого варистора для напряжения его максимальное постоянное среднеквадратичное значение напряжения должно быть чуть выше самого высокого ожидаемого напряжения питания, скажем, 130 вольт для источника питания 120 вольт и 260 вольт для источника питания 230 вольт. поставлять.
Максимальное значение импульсного тока, которое принимает варистор, зависит от длительности переходного импульса и количества повторений импульсов. Можно сделать предположения о ширине переходного импульса, которая обычно составляет от 20 до 50 микросекунд (мкс).Если пикового значения импульсного тока недостаточно, варистор может перегреться и выйти из строя. Таким образом, чтобы варистор мог работать без каких-либо сбоев или деградации, он должен иметь возможность быстро рассеивать поглощенную энергию переходного импульса и безопасно возвращаться в свое предимпульсное состояние.
Применение варистора
Варисторыобладают множеством преимуществ и могут использоваться во многих различных областях применения для подавления переходных процессов в электросети от бытовых приборов и освещения до промышленного оборудования в линиях электропередач как переменного, так и постоянного тока.Варисторы можно подключать непосредственно к источникам питания и через полупроводниковые переключатели для защиты транзисторов, полевых МОП-транзисторов и тиристорных мостов.
Применение варистора
Обзор варистора
В этом руководстве мы увидели, что основная функция резистора, зависимого от напряжения , или VDR, заключается в защите электронных устройств и электрических цепей от скачков и скачков напряжения, например, генерируемых переходными процессами при индуктивном переключении.
Поскольку такие варисторы используются в чувствительных электронных схемах, чтобы гарантировать, что если напряжение внезапно превысит заданное значение, варистор фактически станет коротким замыканием, чтобы защитить цепь, которую он шунтирует, от чрезмерного напряжения, поскольку они способны выдерживать пиковые токи сотни ампер.
Варисторы— это тип резистора с нелинейной неомической токовой характеристикой напряжения, который является надежным и экономичным средством защиты от переходных процессов и скачков напряжения.
Они достигают этого, действуя как блокирующее устройство с высоким сопротивлением при более низких напряжениях и как хорошее проводящее устройство с низким сопротивлением при более высоких напряжениях. Эффективность варистора в защите электрической или электронной схемы зависит от правильного выбора варистора в отношении напряжения, тока и рассеиваемой энергии.
Варисторы на основе оксида металлаили MOV обычно изготавливаются из металлического оксида цинка в форме небольшого диска. Они доступны во многих значениях для определенных диапазонов напряжения.Номинальное напряжение MOV, называемое «напряжением варистора», — это напряжение на варисторе, когда через устройство проходит ток 1 мА. Этот уровень напряжения варистора, по сути, является точкой на кривой ВАХ, когда устройство начинает проводить. Металлооксидные варисторы также могут быть подключены последовательно для увеличения номинального напряжения зажима.
В то время как металлооксидные варисторы широко используются во многих схемах силовой электроники переменного тока для защиты от переходных перенапряжений, существуют также другие типы твердотельных устройств подавления напряжения, такие как диоды, стабилитроны и ограничители, которые все могут использоваться в некоторых цепях переменного или постоянного тока. Приложения для подавления напряжения вместе с варисторами .
Металлооксидный варистор (MOV) — работа, применение, советы по проектированию и руководство по выбору
Металлооксидный варистор или MOV — это круглый компонент синего или оранжевого цвета, который обычно можно обнаружить на стороне входа переменного тока любой цепи источника питания . Варистор из оксида металла можно рассматривать как еще один тип переменного резистора, который может изменять свое сопротивление в зависимости от приложенного к нему напряжения.Когда через MOV проходит большой ток, его сопротивление уменьшается и действует как короткое замыкание. Следовательно, MOV обычно используются параллельно с предохранителем для защиты цепей от скачков высокого напряжения. В этой статье мы узнаем больше о MOV Working и о том, как использовать его в своих проектах, чтобы защитить ваши схемы от скачков напряжения . Мы также узнаем об электрических свойствах MOV и о том, как выбрать MOV в соответствии с вашими проектными требованиями, так что давайте начнем.
Что такое MOV (металлооксидный варистор)?MOV — это просто переменный резистор, но, в отличие от потенциометров, MOV может изменять свое сопротивление в зависимости от приложенного напряжения . Если напряжение на нем увеличивается, сопротивление уменьшается, и наоборот. Это свойство полезно для защиты цепей от скачков высокого напряжения; следовательно, они в основном используются как устройства защиты от перенапряжения в электронной сети. Простой MOV показан на рисунке ниже
. Как работает MOV?В нормальных условиях эксплуатации сопротивление MOV будет высоким, и они будут потреблять очень небольшой ток, но при скачке напряжения в сети напряжение поднимется выше изгиба или напряжения ограничения , и они потребляют больше тока, это рассеивает перенапряжения и защищает оборудование.MOV могут использоваться только для защиты от коротких перенапряжений , они не выдерживают длительных перенапряжений. Если MOV подвергаются повторяющимся скачкам, их свойства могут немного ухудшиться. Каждый раз, когда они испытывают скачок напряжения, напряжение зажима падает немного ниже, что через некоторое время может даже привести к их разрушению. Чтобы избежать подобных рисков, MOV обычно подключаются последовательно с термовыключателем / предохранителем, который может сработать при подаче большого тока. Давайте подробнее обсудим, как MOV работает в цепи.
Как использовать MOV в вашей цепи? ВаристорыMOV, также известные как варисторы, обычно используются вместе с предохранителями, включенными параллельно цепи, которая должна быть защищена. На изображении ниже показано, как использовать MOV в электронной схеме .
Когда напряжение находится в пределах номинальных значений, сопротивление MOV будет очень высоким, и, следовательно, весь ток течет через цепь, а ток через MOV не течет. Но когда в основном напряжении возникает скачок напряжения, он появляется непосредственно на MOV, поскольку он размещен параллельно сети переменного тока.Это высокое напряжение снизит значение сопротивления MOV до очень низкого значения, что сделает его похожим на короткое замыкание.
Это заставляет протекать большой ток через MOV, который перегорает предохранитель и отключает цепь от сетевого напряжения. Во время скачков напряжения поврежденное высокое напряжение очень скоро вернется к нормальным значениям, в этих случаях продолжительность протекания тока будет недостаточно высокой, чтобы сгорел предохранитель, и схема вернется в нормальный режим работы, когда напряжение станет нормальным.Но каждый раз, когда обнаруживается всплеск, MOV на мгновение отключает цепь, закорачивая себя и каждый раз повреждая себя сильным током. Так что, если вы обнаружите, что MOV поврежден в какой-либо силовой цепи, возможно, это связано с тем, что в цепи было много скачков напряжения.
MOV Строительство Варистор на основе оксида металла— это резистор , зависящий от напряжения , который изготовлен из керамических порошков оксидов металлов, таких как оксид цинка, и некоторых других оксидов металлов, таких как оксиды кобальта, марганца, висмута и т. Д.MOV состоит приблизительно из 90% оксида цинка и небольшого количества оксидов других металлов. Керамические порошки оксидов металлов остаются неповрежденными между двумя металлическими пластинами, называемыми электродами.
Гранулы оксидов металлов создают диодный переход между каждым ближайшим соседом. Итак, MOV — это большое количество последовательно соединенных диодов. Когда вы прикладываете небольшое напряжение к электродам, через переходы появляется обратный ток утечки . Первоначально генерируемый ток будет небольшим, но когда на MOV подается большое напряжение, пограничные переходы диодов выходят из строя из-за туннелирования электронов и лавинного пробоя.Внутренняя структура MOV показана на рисунке ниже.
Конструкция металлооксидного варистораВаристор MOV начинает проводить, когда на соединительные провода подается определенное напряжение, и прекращает проводить, когда напряжение падает ниже порогового напряжения . MOV доступны в различных форматах, таких как дисковый формат, устройства с осевыми выводами, блоки и винтовые клеммы, а также устройства с радиальными выводами. MOV всегда следует подключать параллельно, для увеличения мощности передачи энергии, и если вы хотите получить более высокое номинальное напряжение, вы должны подключать их последовательно.
Электрические характеристики MOVДавайте рассмотрим различные электрические характеристики MOV, чтобы лучше понять свойства MOV .
Статическое сопротивление
Кривая статического сопротивления MOV строится со значением сопротивления MOV по оси X и значением напряжения по оси Y.
Кривая статического сопротивленияПриведенная выше кривая представляет собой кривую напряжения и сопротивления MOV, при нормальном напряжении сопротивление находится на пике, но по мере увеличения напряжения сопротивление варистора уменьшается.Эту кривую можно использовать, чтобы понять, какое сопротивление будет на вашем MOV при разных уровнях напряжения.
Характеристики V-I
Согласно закону Ома, ВАХ линейного резистора всегда представляет собой прямую линию, но мы не можем ожидать того же в терминах переменного резистора. Как вы можете видеть на изображении ниже, если есть даже небольшое изменение напряжения, то также значительно изменится ток.
MOV может работать в обоих направлениях, следовательно, он имеет симметричные двунаправленные характеристики.Кривая будет похожа на характеристическую кривую двух последовательно соединенных стабилитронов. Когда MOV не проводит, он имеет высокое сопротивление до определенного напряжения, скажем, 0-200 вольт, кривая имеет линейную зависимость, где ток, протекающий через варистор, почти равен нулю. Когда мы увеличиваем приложенное напряжение в диапазоне 200–250 В, сопротивление уменьшается, варистор начинает проводить ток, и начинает течь ток в несколько микроампер, что не имеет большого значения для кривой.
Как только возрастающее напряжение достигает номинального или ограничивающего напряжения (250 В), варистор становится очень проводящим, через варистор начинает течь ток около 1 мА. Когда переходное напряжение на варисторе равно или превышает напряжение ограничения, сопротивление варистора становится небольшим, что превращает его в проводник из-за лавинного эффекта полупроводникового материала.
Емкость МОВ
Как мы уже знаем, MOV состоит из двух электродов, он действует как диэлектрическая среда и обладает эффектами конденсатора, которые могут повлиять на работу системы, если это не будет принято во внимание.Каждый полупроводниковый варистор будет иметь значение емкости, зависящее от площади, которая также обратно пропорциональна его толщине.
Значение емкости не имеет большого значения, когда речь идет о цепи постоянного тока, поскольку емкость будет оставаться почти постоянной, пока напряжение устройства не достигнет напряжения ограничения. Когда напряжение достигает предельного напряжения, никакого эффекта емкости не будет, так как варистор начнет свое нормальное функционирование.
Когда дело доходит до цепей переменного тока, емкость MOV может влиять на общее сопротивление корпуса MOV, что вызывает ток утечки .Поскольку варистор подключен параллельно защищаемому устройству, сопротивление утечки варистора быстро падает с увеличением частоты. Значение реактивного сопротивления MOV можно рассчитать по формуле
Xc = 1 / 2πfC
Где Xc — емкостное реактивное сопротивление, а f — частота источника переменного тока. Если частота увеличивается, ток утечки также будет увеличиваться, как показано в области непроводящей утечки на кривой V-I, обсужденной выше.
Выбор правильного MOV для защитыВы должны знать о различном количестве параметров MOV, чтобы выбрать правильное устройство для вашего оборудования. Спецификация MOV зависит от следующих
- Максимальное рабочее напряжение: Это установившееся постоянное напряжение, до которого типичный ток утечки будет меньше указанного значения.
- Напряжение ограничения: Это напряжение, при котором MOV начинает проводить и рассеивать импульсный ток.
- Импульсный ток: Это максимальный пиковый ток, который может быть передан устройству без повреждения устройства; в основном это выражается в «текущем состоянии в данный момент». Хотя устройство может выдерживать импульсный ток, производители рекомендуют заменять его в случае возникновения импульсного тока.
- Сдвиг помпажа: Каждый раз, когда устройство испытывает скачок, номинальное напряжение ограничения уменьшается, изменение напряжения после скачка называется смещением помпажа.
- Поглощение энергии: Максимальное количество энергии, которое MOV может рассеять в течение указанного пикового времени импульса определенной формы волны во время всплеска. Это значение можно определить, запустив все устройства в определенной управляемой цепи с определенными значениями. Энергия обычно выражается в стандартных переходных процессах x / y, где x — переходные процессы, а y — время достижения половины пикового значения.
- Время отклика: Это время, в которое варистор начинает проводить ток после выброса, во многих случаях точное время отклика отсутствует.Типичное время отклика всегда равно 100 нс.
- Максимальное напряжение переменного тока: Это максимальное среднеквадратичное линейное напряжение, которое может постоянно подаваться на варистор, максимальное среднеквадратичное значение должно быть выбрано немного выше фактического среднеквадратичного линейного напряжения. Пиковое напряжение синусоидальной волны не должно перекрываться с минимальным варистором, в противном случае это может сократить срок службы компонентов. Производители указывают максимальное напряжение переменного тока, которое мы можем подать на устройство в самом описании продукта.
- Ток утечки: Это величина тока, потребляемого варистором, когда он работает ниже напряжения ограничения, то есть когда в сети нет скачков напряжения. Обычно ток утечки указывается при заданном рабочем напряжении на устройстве.
MOV могут использоваться для защиты различных типов оборудования от различных типов неисправностей. Их можно использовать для защиты однофазной линии от линии и защиты от однофазной линии к линии и между фазой и землей в электрических цепях переменного / постоянного тока.Они могут использоваться для защиты переключения полупроводников в транзисторах, полевых МОП-транзисторах или тиристорах, а также для защиты контактов от электрической дуги в устройствах с моторным приводом.
Когда дело доходит до применения, MOV могут использоваться в цепях, где когда-либо существует риск скачков напряжения или скачков напряжения. MOV в основном используются в адаптерах и полосах с защитой от перенапряжения, в источниках питания, подключенных к сети, в телефонных и других линиях связи, в защите промышленных линий переменного тока высокой энергии, в системах передачи данных или системах питания, в защите общего электронного оборудования, такого как сотовые телефоны. , цифровые фотоаппараты, персональные цифровые помощники, MP3-плееры и ноутбуки.
MOVтакже используются в некоторых случаях, например, в микроволновых смесителях, для модуляции, обнаружения и преобразования частоты, которые не являются наиболее известными приложениями MOV.
Схема защиты MOV — Советы по проектированиюТеперь, когда мы обсудили, что такое MOV и как он используется для защиты вашей схемы от скачков напряжения, давайте закончим статью несколькими советами по проектированию, которые пригодятся вам при проектировании схемы.
- Первым шагом при выборе MOV является определение непрерывного рабочего напряжения, которое будет обеспечиваться на варисторе, вы должны выбрать варистор с максимальным напряжением переменного или постоянного тока, которое соответствует или немного выше приложенного напряжения.Выбор варистора, у которого максимальное номинальное напряжение на 10-15% выше, чем фактическое линейное напряжение, является обычным делом, поскольку линии питания всегда имеют допуск по отклонению напряжения. Это соотношение будет включено в их значения напряжения. В некоторых случаях, если вы предпочитаете добиться чрезвычайно низкого тока утечки, несмотря на минимально возможный уровень защиты, вы можете использовать варистор с более высоким рабочим напряжением.
- Определите количество энергии, поглощаемой варистором в случае перенапряжения. Это можно определить, используя всю абсолютную максимальную нагрузку варистора во время перенапряжения в окружающей среде и спецификации, представленные в техническом паспорте.Вы должны выбрать варистор, который может рассеивать больше энергии, что эквивалентно или немного больше, чем рассеиваемая энергия, необходимая во время выброса, который может произвести схема.
- Рассчитайте пиковый переходный ток или импульсный ток через варистор. Вы должны выбрать варистор с номинальным импульсным током, равным или немного большим, чем номинальный ток, требуемый при событии, которое может возникнуть в цепи, чтобы убедиться, что он функционирует должным образом.
- Подобно всем вышеперечисленным свойствам, вы также должны определить требуемую рассеиваемую мощность и выбрать варистор, который имеет эквивалентную номинальную мощность или в идеале превышает мощность, требуемую в случае, когда цепь может производить.
- Мощность, импульсный ток и номинальная мощность всегда выбираются таким образом, чтобы они превышали ожидаемое событие. Если вы не уверены в факторах события, разумным решением будет выбрать устройство с более высокой мощностью, импульсным перенапряжением. текущие и энергетические рейтинги.
- Последний и самый важный шаг — это выбор модели, которая может обеспечить необходимое напряжение фиксации. Вы можете выбрать напряжение ограничения на основе приблизительного максимального значения напряжения, которое вы позволите входу или выходу вашей схемы видеть во время события.Вы должны убедиться, что ваша цепь сможет выдержать это напряжение, это будет самое высокое напряжение, которое будет испытывать ваша цепь ниже по линии.
an9311
% PDF-1.5 % 210 0 объект > / OCGs [280 0 R] >> / OpenAction 211 0 R / Threads 212 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 214 0 объект > эндобдж 17 0 объект > эндобдж 302 0 объект > поток Acrobat Distiller Command 3.01 для SunOS 4.1.3 и более поздних версий (SPARC) 2010-04-23T18: 14: 56-05: 001999-04-30T12: 36: 16Z2010-04-23T18: 14: 56-05: 00 Adobe Illustrator CS3
MJPbP`t} `{} 6Jc) (G8jI ۅ Ө» cy / vQ # wlFg @ Oa @ ez% 7b.9Dn L8U] Ff] qK [S0j’P` # h`B2 ~ Re «; Db) ٸ Ï # \ $ (9RM6ALpYZaBS% 9G ‘» qZ * avFB _f6 ٹˇ! Ka + 8 온] 4j-ЈDD> [iXBXӧR \ , Удэ-P7KH8C
Учебный курс Фрэнка
Варисторы (MOV)
Варистор или металл оксидный варистор (MOV) — специальный резистор, который используется для защиты цепи от высокого переходного (кратковременного) напряжения. Эти скачки и шипы атакуют оборудование у линии электропередачи и разрушают питание оборудования. Варистор способен сократить эти скачки и шипов и держите их подальше от следующего приложения.
Варистор также известен как резистор, зависимый от напряжения, или VDR.
| Варисторы разные. Напряжение короткого замыкания указано на корпусе. |
Схема варистора. |
Скачки и скачки
Скачок или скачок напряжения — это повышение напряжения, значительно превышающее стандартное. напряжение 230 вольт. Точное определение: Когда увеличение длится 3 нс или более, это называется всплеском.
Когда он длится 1-2 нс, это называется всплеском.
Однако,
если выброс или всплеск достаточно высок, это приведет к повреждению устройства или
машина. И действительно, скачки напряжения в сети могут легко достигать 6000 вольт.
Даже
если повышенное напряжение не сразу сломает вашу машину, это может
подвергать компоненты дополнительной нагрузке и со временем изнашивать их.
Пики на переменном напряжении. | Скачок переменного напряжения. |
Причиной скачков и скачков напряжения в ЛЭП является работа мощных электрических устройств, например, кондиционеров, холодильники и лифты. Это мощное оборудование требует много энергии для включения и выключения двигателей и компрессоров. Этот переключение вызывает внезапные кратковременные потребности в мощности, которые нарушают постоянный поток напряжения в электрической системе.
Эти скачки и шипы могут немедленно или постепенно повредить электронные компоненты и являются общей проблемой в электрических системах большинства зданий.
Помимо линий электропередач, также страдают телефонные линии и антенные кабели. импульсами высокого напряжения, вызванными ударами молнии.
Рекомендуется использовать фильтры для защиты от перенапряжения для всех сложных электронных устройств, электронного оборудования, такого как компьютеры, компоненты развлекательных центров и, конечно, биомедицинское оборудование. Сетевой фильтр обычно продлевает срок службы этих устройств. |
Функция
В нормальных условиях сопротивление варистора очень велико.Когда подключенное напряжение становится выше, чем указано в спецификации варистора сопротивление сразу становится крайне низким. Это обстоятельство используется для защиты электронных приложений от перенапряжения. Варисторы есть просто добавляется ко входу блока питания. При скачках высокого напряжения и появляются шипы, варистор закоротит их и защитит следующие применение. | Характеристическая кривая MOV. Низкое напряжение и низкий ток (высокое сопротивление). Когда напряжение достигает напряжения варистора, ток становится высоким очень быстро (резистор очень низкий. Разъемы короткие. |
Технические характеристики
Варисторы — это вид резисторов, но их характеристики не являются сопротивлением ῼ и мощность Вт. Для варисторов наиболее важными характеристиками являются напряжение зажима. Напряжение зажима
Это
напряжение короткого замыкания варистора. Нижний зажим
напряжение указывает на лучшую защиту.Но с другой стороны напряжение
не должно быть настолько низким, чтобы меньшие изменения мощности разрушили варистор.
Для сети 230 В хорошим выбором будет варистор с ограничивающим напряжением 275 В.
Энергия
поглощение / рассеяние
Это
рейтинг дан в джоулях и показывает, сколько энергии варистор может
впитывать. Более высокое число указывает на большую защиту. Варисторы с
От 200 до 400 джоулей обеспечивают хорошую защиту, обеспечивается лучшая защита
с устройствами на 600 джоулей и более.
Для увеличения поглощения энергии можно поставить два или три варистора.
параллельно.
Время срабатывания
Варисторы
переключаться быстро, но не сразу. Всегда есть очень небольшая задержка, так как
они реагируют на скачок напряжения. Чем больше время отклика, тем
дольше подключенное приложение подвергается скачкам напряжения. Ответ
время 1 нс или быстрее вполне нормально.
Приложение
| Варистор на входе источника питания. |
Варистор просто подключается между линией и нейтраль но после предохранителя.В случае короткого замыкания варисторов предохранитель перегорит и отключит сеть от следующего приложения. | |
Простое решение для эффективной защиты. Оригинальный сильноточный предохранитель следует заменить одним подходящим. с оборудованием. | |
Лучшая защита содержит три варистора: по одному на каждый из три пары проводов (линия, нейтраль и земля). |
Проблемы
Варисторы могут быть разрушен слишком большим количеством скачков. Они немного изнашиваются с каждым всплеском выше порога, и когда-нибудь они полностью разрушены.Перенапряжение также является распространенной проблемой. Варисторы сгорели но тоже дайте предохранителю перегореть и таким образом сохраните подключенное оборудование.
| Неисправен варистор. Слишком большое количество скачков напряжения в течение длительного времени разрушает варисторы. |
Обычный отказ MOV — это перегрев.Это может вызвать возгорание. |
Альтернативы
Газоразрядная трубка или газовая трубка — это своего рода искровой разрядник, который содержит воздух или газовая смесь.Когда скачки напряжения достигают определенного уровня, газ ионизирует газа, что делает его очень эффективным проводником. Он передает ток на линия заземления, пока напряжение не достигнет нормального уровня.
По сравнению с газовые лампы варисторов имеют более высокое напряжение пробоя. Они могут справиться значительно более высокие токи короткого замыкания и выдерживают многократное высокое напряжение удары без самоуничтожения.С другой стороны, время отклика составляет дольше.
Газоуловители обычно используются в телекоммуникационном оборудовании для защитить от ударов молнии.
|
Источники и дополнительная информация
http://en.wikipedia.org/wiki/Varistorhttp://en.wikipedia.org/wiki/Surge_Protector
http://www.nteinc.com/Web_pgs/MOV.html
Варистор на основе оксида металла (MOV), основы, работа, технические характеристики, рабочие характеристики, характеристики
Варистор оксида металла (MOV) Основы варистораВаристор / резистор, зависимый от напряжения (VDR) — это компонент, который имеет вольт-амперные характеристики, которые очень похожи на характеристики диода.Этот компонент используется для защиты электрических устройств от высоких переходных напряжений. Они вставлены в устройства таким образом, чтобы они замыкались при возникновении большого тока из-за высокого напряжения. Таким образом, компоненты устройства, зависящие от тока, будут защищены от внезапного скачка напряжения.
Я уже подробно объяснил работу и применение переменного резистора [варистора]. Чтобы узнать больше об этом, перейдите по ссылке ниже.
СМОТРЕТЬ: ПЕРЕМЕННЫЕ РЕЗИСТОРЫ — РАБОТА И ПРИМЕНЕНИЕ
Следует также отметить, что VDR в основном представляют собой неомические переменные резисторы.В случае омических переменных резисторов обычно используются потенциометры и реостат.
Чтобы узнать больше, пройдите по ссылке ниже.
ПОСМОТРЕТЬ: ПОТЕНЦИОМЕТР И РЕОСТАТ — РАБОТА И СРАВНЕНИЕ
Металлооксидный варистор — основные сведенияMOV — наиболее часто используемый тип варистора. Он называется так, потому что компонент сделан из смеси оксида цинка и оксидов других металлов, таких как кобальт, марганец и т. Д., И находится в неповрежденном состоянии между двумя электродами, которые в основном представляют собой металлические пластины.MOV — это наиболее часто используемый компонент для защиты тяжелых устройств от переходных напряжений. Между каждой границей зерна и его ближайшим соседом образуется диодный переход. Таким образом, MOV — это, по сути, огромное количество диодов, подключенных параллельно друг другу. Они предназначены для работы в параллельном режиме, так как он будет лучше справляться с энергопотреблением. Но если компонент предназначен для обеспечения лучшего номинального напряжения, лучше соединить их последовательно.
Обратный ток утечки появляется через диодные переходы каждой границы, когда к электродам прикладывается внешнее крошечное напряжение.Производимый ток также будет очень небольшим. Но когда на электроды подается большое напряжение, пограничный переход диода выходит из строя в результате сочетания туннелирования электронов и лавинного пробоя. Таким образом, устройство демонстрирует высокий уровень нелинейных вольт-амперных характеристик. Из характеристик следует также отметить, что компонент будет иметь низкое сопротивление при высоких напряжениях и высокое сопротивление при низких напряжениях.
Единственная проблема с этим компонентом заключается в том, что они не могут выдерживать переходное напряжение, превышающее превышенное номинальное.Они имеют тенденцию к ухудшению после определенного уровня. В таком случае их придется время от времени заменять. Когда они поглощают переходное напряжение, они склонны рассеивать его в виде тепла. Когда этот процесс повторяется в течение некоторого времени, устройство начинает изнашиваться из-за чрезмерного нагрева.
Их можно подключать параллельно для повышения энергоэффективности. MOV также могут быть подключены последовательно, чтобы обеспечить более высокое номинальное напряжение или обеспечить номинальное напряжение между стандартными приращениями.
MOV Технические характеристики- Максимальное рабочее напряжение — это максимальное установившееся постоянное напряжение. В этом случае значение типичного тока утечки будет меньше заданного значения.
- Напряжение варистора
- Максимальное напряжение зажима получается, когда к компоненту прикладывается определенный импульсный ток для получения максимального пикового напряжения.
- Импульсный ток
- Сдвиг всплеска относится к изменению напряжения после подачи импульсного тока.
- Поглощение энергии означает максимальную энергию, которая рассеивается для определенной формы сигнала без особых проблем.
- Емкость
- Ток утечки
- Время ответа
- Максимальное среднеквадратичное напряжение переменного тока означает максимальное значение среднеквадратичного напряжения, которое может подаваться на компонент.
- Работа металлооксидного варистора (MOV)
Работа MOV показана на рисунке выше.
Сопротивление MOV очень высокое. Во-первых, давайте рассмотрим, что компонент имеет разомкнутую цепь, как показано на рисунке 1 (а). Компонент начинает проводить ток, как только напряжение на нем достигает порогового значения. Когда оно превышает пороговое значение, сопротивление в MOV сильно падает и достигает нуля. Это показано на рисунке 1 (b). Поскольку в это время устройство имеет очень маленький импеданс из-за высокого напряжения на нем, весь ток будет проходить через сам металлооксидный варистор.Компонент должен быть подключен параллельно нагрузке. Максимальное напряжение, которое будет проходить через нагрузку, будет суммой напряжения, которое появляется на проводке и отключении, заданном для устройства. Также будет добавлено напряжение фиксации на MOV. После того, как переходное напряжение пройдет через компонент, MOV снова будет ждать следующего переходного напряжения. Это показано на рисунке 1 (c).
MOV Производительность
Варистор в основном используется в качестве ограничителя скачков напряжения в сети.Устройство не проводит ток, когда напряжение на нем ниже напряжения ограничения. Но, если через него проходит сильный выброс (молния), который более высок, чем может выдержать варистор, компонент не будет работать. Результирующий ток будет настолько высоким, что повредит MOV.
Производительность варистора со временем снижается, даже если через него проходят небольшие скачки. Срок службы MOV будет объяснен в таблице производителей. Диаграмма будет иметь графики и показания между током, временем, а также количеством переходных импульсов, которые проходят через варистор.
Другая основная причина, которая влияет на производительность MOV, — это класс энергопотребления. При увеличении номинального энергопотребления срок службы варистора изменяется в геометрической прогрессии. Таким образом, произойдет изменение переходных импульсов, которыми может управлять устройство. Это увеличивает фиксирующее напряжение при выходе из строя каждого переходного процесса.
Производительность можно увеличить, подключив несколько варисторов параллельно. Поможет в этом и повышение рейтинга.
Одна из лучших особенностей MOV — время отклика.Шипы закорачиваются через устройство за наносекунды. Но время отклика может зависеть от способа монтажа и индуктивности выводов компонентов.
Цепь, работа и ее характеристики
Пассивное двухконтактное полупроводниковое устройство, которое используется для защиты электронных и электрических цепей, называется варистором. Он защищает от перенапряжения путем ограничения напряжения. Он также известен как резистор, зависящий от напряжения (VDR) или нелинейный резистор. Сопротивление варистора изменяется из-за изменения напряжения на нем.Варисторы представляют собой неомические переменные резисторы с симметричными характеристиками тока и напряжения, применимые как для постоянного, так и для переменного тока. При работе с переменным током они подключаются либо между фазами, либо между фазами и нейтралью. При работе на постоянном токе они подключаются к положительным или отрицательным клеммам для стабилизации постоянного тока, чтобы защитить всю электронную схему от перенапряжения. Варистор из оксида металла — одна из форм варистора, используемого в различных приложениях защиты от перенапряжения. В этой статье подробно описывается металлооксидный варистор (MOV).
Варистор на основе оксида металла — основы
Определение: Наиболее часто используемая форма варистора — это варистор на основе оксида металла, который также является зависимым от напряжения и нелинейным резистором, подключенным к электрическим и электронным схемам для защиты от переключателя. , грозовых скачков и для достижения высокого подавления переходных напряжений.
Варистор с оксидом металла
MOV состоит из оксидов цинка, причем оксиды металлов, такие как кобальт, висмут и марганец, вставлены между двумя металлическими пластинами, которые служат двумя электродами.Сопротивление MOV можно изменять, чтобы защитить цепь источника питания от скачков напряжения из-за высокого напряжения. Он всегда используется в качестве защитного устройства в цепях, где питание берется напрямую от сети переменного тока.
Металлооксидный варистор содержит два электрода и физически выглядит как конденсатор. Он подключается в любом направлении, потому что нет полярности для электродов, таких как резистор. Для повышения энергоэффективности MOV включен параллельно цепи, которая должна быть защищена.Обеспечивая более высокое номинальное напряжение в цепи, она подключается последовательно. Подключение MOV обязательно для защиты схемы от скачков высокого напряжения из-за прямого источника питания от сети. Базовое обозначение варистора или металлооксидного варистора показано ниже.
Цепь металлооксидного варистора
MOV устанавливается между сетью электропитания. Схема, которая должна быть защищена от скачков высокого напряжения, показана ниже. Сопротивление MOV изменяется автоматически в зависимости от напряжения, приложенного к цепи.
MOV Circuit
Как видно из рисунка выше, MOV используется параллельно со схемой, которая должна быть защищена от всплесков. MOV начинает работать из-за напряжения, приложенного к его электродам, и перестает работать из-за меньшего порогового напряжения (приложенное напряжение ниже порогового напряжения). Эти типы варисторов доступны в различных формах, таких как диски, осевые устройства, винтовые и блочные устройства, а также радиальные устройства. Из-за смеси оксидов металлов MOV представляет собой последовательную комбинацию большего количества no.диодов.
Работа металлооксидного варистора (MOV)
Работа металлооксидного варистора (MOV) зависит от приложенного напряжения. Когда приложенное напряжение находится в указанном диапазоне, то MOVa, подключенный параллельно цепи, будет иметь высокое сопротивление, и через него не будет протекать ток. Из-за высокого сопротивления MOV ток течет по цепи и работает в соответствии с приложением. При возникновении грозового перенапряжения или скачков напряжения из-за перенапряжения в сети переменного тока сопротивление MOV уменьшается, а его значение будет низким и станет коротким.
Из-за высокого напряжения через MOV протекает большой ток, что приводит к срабатыванию предохранителя и отключению цепи от сети. Как только происходит скачок напряжения, высокое напряжение (перенапряжение) немедленно возвращается к своим нормальным значениям, и схема выполняет нормальную работу. В таких случаях протекающего тока будет недостаточно для перегорания предохранителя, и продолжительность протекания также будет меньше.
Это означает, что при каждом скачке напряжения MOV автоматически отключает цепь, чтобы предотвратить повреждение от перенапряжения.Если MOV поврежден, то можно сделать вывод, что в цепи произошли различные всплески напряжения.
Фиксирующее напряжение металлооксидного варистора
Во время работы, когда цепь подвергается воздействию высокого импульса переходного напряжения, параллельно установленный MOV фиксирует уровень напряжения, чтобы избежать скачков и грозовых скачков. Чтобы защитить схему и ее компоненты, MOV поглощает потенциально разрушительную энергию и защищает схему от повреждений. Кроме того, MOV будет в непроводящем состоянии, когда он подключен в качестве устройства с шунтирующим режимом при нормальной работе.
Следовательно, напряжение ограничения металлооксидного варистора — это номинальное напряжение, измеренное на нем, в единицах постоянного тока 1 мА. Это означает, что варистор позволяет току 1 мА проходить через него, когда на него подается постоянное напряжение. Варистор работает как изолятор, пока не достигнет номинального напряжения.
Как только приложенное напряжение достигает своего номинального напряжения, оно начинает проводить. Когда приложенное напряжение низкое, обратный ток утечки также будет низким на электродах MOV.Когда приложенное напряжение высокое, происходит лавинный пробой, и сопротивление MOV будет равно или больше его номинального напряжения. MOV отсекает скачки высокого напряжения и скачки напряжения, возникающие из-за внезапных высоких переходных напряжений, и действует как саморегулятор.
MOV Технические характеристики
Чтобы выбрать идеальный MOV для конкретного применения, необходимо знать его характеристики и технические характеристики. Технические характеристики MOV:
Максимальное рабочее напряжение варистора
Это называется установившимся постоянным напряжением.Где ток утечки меньше определенного значения.
Фиксирующее напряжение
MOV начинает проводить ток, и импульсный ток рассеивается.
Импульсный ток
Это максимальный пиковый ток, приложенный к устройству без каких-либо повреждений.
Surge Shift
Снижение напряжения ограничения из-за перенапряжения. Это приводит к разнице в напряжении, называемой скачком напряжения
Поглощение энергии
Рассеивание максимальной энергии MOV из-за скачка напряжения в течение определенного периода времени.Он определяется с использованием конкретных значений схемы и выражается как время переходного процесса в зависимости от времени, необходимого для достижения половины пикового значения.
Максимальное напряжение переменного тока
Это называется максимальным среднеквадратичным линейным напряжением, которое выше действительного среднеквадратичного линейного напряжения. Перекрытие пикового напряжения с напряжением варистора сокращает срок службы компонентов в цепи.
Ток утечки
Он называется током, протекающим через MOV, когда нет скачка напряжения и работает ниже напряжения ограничения.
Характеристики
Общие характеристики MOV :
- Диапазон рабочего напряжения от 18 В до 1200 В
- Макс. сопротивления изоляции будет 1000 Ом
- Время отклика будет меньше 15 нс
- Максимальный ток утечки будет 200микроампер
- Температура эксплуатации и хранения должна быть от -40 ° C до + 140 ° C
- Способен реагировать на переходные процессы -voltage
- Способен поглощать большое количество переходной энергии и должен иметь низкий коэффициент зажима.
Характеристики MOV
MOV — это тип варистора, который действует как компонент защиты или устройство защиты от перенапряжения электронных и электрических цепей. Он отличается от предохранителей и автоматов защиты от сильноточных. Это зависимый от напряжения, нелинейный и переменный резистор, сопротивление которого изменяется автоматически в зависимости от напряжения источника питания от сети.
Рабочие характеристики MOV
MOV следует методу ограничения напряжения, а его ВАХ нелинейны и аналогичны стабилитрону.Вольт-амперные характеристики линейны, когда MOV находится в непроводящем состоянии. Это связано с тем, что сопротивление MOV будет низким и останется стабильным.
При скачке напряжения сопротивление MOV автоматически увеличивается и отключает цепь от сети, и она защищена от наведенных скачков молнии и скачков высокого напряжения. Основное преимущество MOV заключается в том, что он может работать как в условиях прямого, так и обратного смещения. V-I характеристики MOV аналогичны базовому варистору, показанному ниже.
Варисторы на основе оксида металла
Варисторы на основе оксида металла:
- Используются для защиты диодов, ИС, транзисторов, тиристоров или полупроводников симистора
- Используются в бытовой электронике, промышленной электронике, коммуникационной электронике, системах измерения и управления для защиты от перенапряжения
- Используется в бытовых электронных приборах, бензине и газе для защиты от перенапряжения
- Используется в реле и электромагнитном клапане для защиты от перенапряжения
- Используется для подавления перенапряжений, вызванных переключением индуктивных нагрузок, таких как реле, катушки и трансформаторы .
- Используется для защиты от скачков напряжения, вызванных ударами молнии, входящими линиями электропередачи.
- Используется для защиты от перенапряжений, скачков напряжения, межфазного напряжения, переключения и дуги.
Итак, это все о металлооксидном варисторе (MOV) — основах, схеме, работе, ограничивающем напряжении, характеристиках и применении. Вот вам вопрос: «Какое сопротивление MOV?»
Как использовать устройства защиты от электростатического разряда / перенапряжения: дисковые варисторы | Примечание по применению
Преимущества различных типов варисторов
Варисторы могут использоваться в качестве подавителей для защиты устройств и цепей от переходных аномальных напряжений, включая электростатический разряд (электростатический разряд) и удар молнии.
Для защиты от относительно большого импульсного тока (от 100А до 25кА) подходят дисковые варисторы с выводами и дисковые варисторы SMD. Для защиты от повышенного импульсного тока (примерно 25 кА и более) подходят блочные варисторы и ленточные варисторы.
Ниже приведены подробные приложения.
Пример применения: Защита от перенапряжения для входной части импульсного источника питания
Различные типы небольших, легких и высокоэффективных импульсных источников питания часто используются в качестве источников питания электронных устройств.В импульсном источнике питания перед силовой цепью размещается ЭМС-фильтр для предотвращения шума проводимости, который проникает через силовую линию. Однако, поскольку грозовые перенапряжения и коммутационные перенапряжения нельзя предотвратить только с помощью фильтра ЭМС, схема защиты от перенапряжения с использованием дисковых варисторов размещается перед фильтром ЭМС. Комбинации с ограничителями перенапряжения и другими устройствами, а также их схемные конфигурации различаются. Подобные схемы защиты встроены в адаптеры переменного тока, которые используются для портативных компьютеров и т.п.Варисторы также используются для удлинителей и розеток с молниезащитой.
Рис.1 Пример схемы защиты от импульсных перенапряжений для импульсного блока питания
Пример применения: Защита от перенапряжения для светодиодной системы освещения
Светодиодная система освещения состоит из светодиодных матриц с несколькими подключенными светодиодами, драйвера (схемы управления), схемы управления и источника питания светодиодов, а также подсистем, включая источник питания для связи.Многие варисторы микросхемы используются для защиты от электростатических разрядов и защиты от перенапряжения для интерфейсной части, а варисторы необходимы для защиты от электростатических разрядов. Светодиод — это устройство, в котором используется полупроводник, и без защиты он может быть разрушен электростатическим разрядом или скачком напряжения. По этой причине параллельно светодиодному устройству устанавливается варистор.
Рис.2 Защита светодиодного устройства в системе светодиодного освещения
Пример применения: Защита от перенапряжения для индуктивных нагрузок, таких как двигатели
В момент отключения питания устройств с индуктивными нагрузками, использующих катушки, такие как двигатели, соленоиды и электромагнитные клапаны, устройства разряжают магнитную энергию, которая была накоплена в качестве противодействующей электродвижущей силы, и генерируют большое импульсное напряжение.Для защиты устройств от скачков напряжения параллельно нагрузке подключают варистор.
Рис. Защита от перенапряжения для индуктивных нагрузок, таких как двигатели
Пример применения: Защита от перенапряжения для двигателя с электромагнитным тормозом и защита контакта его выключателя
Двигатели переменного тока, которые используются в промышленных устройствах, включают двигатель с тормозом.Электромагнитный тормоз с использованием электромагнита, якоря (подвижной стальной пластины) и пружины может остановить вращение двигателя сразу после выключения переключателя. Однако, поскольку электромагнит представляет собой индуктивную нагрузку, использующую катушку, в момент отключения тока катушка создает противодействующую электродвижущую силу, и возникает большое импульсное напряжение, которое повреждает контакт переключателя. Для поглощения перенапряжения и защиты контакта переключателя подключен варистор.
Рис.4 Защита контакта выключателя двигателя с электромагнитным тормозом
Пример применения: защита от перенапряжения для твердотельного реле (SSR) и защита его выходной клеммы
SSR (твердотельное реле), использующее полупроводниковый элемент (например, тиристор), используется во многих промышленных устройствах с большим током. Это реле, электрически изолированное оптопарой, и, как преимущество, оно может безопасно управлять включением и выключением устройства с помощью сигналов включения и выключения очень небольшого электрического тока источника постоянного тока.Однако из-за того, что включается и выключается большой ток, выходной терминал легко повреждается из-за импульсного перенапряжения. Чтобы подавить это, на выходной стороне параллельно подключают варистор (некоторые SSR имеют встроенные варисторы).
Рис.5 Защита выходной клеммы твердотельного реле (SSR)
Пример применения: Защита от перенапряжения от сброса нагрузки и распада поля
Когда ток, протекающий через индуктивную нагрузку, использующую катушку, такую как двигатель и генератор переменного тока (электрогенератор), отключается, генерируется большое импульсное напряжение из-за создания противодействующей электродвижущей силы.
Сброс нагрузки — это проблема перенапряжения, которая возникает, когда линия аккумуляторной батареи отключена по такой причине, как отключение клеммы аккумуляторной батареи, когда питание подается от генератора переменного тока на аккумулятор. Спад поля — это проблема с отрицательным импульсным напряжением, которое возникает, когда полярность батареи изменяется по ошибке.
Поскольку оба они могут достичь ЭБУ и вызвать неисправность, ЭБУ должны пройти испытание на сброс нагрузки и испытание на спад в поле. Дисковый варистор используется для защиты от перенапряжения.
Рис.6 Защита от сброса нагрузки и перенапряжения варистором
Когда питание от генератора переменного тока подается на аккумулятор, отключение аккумуляторной линии приводит к возникновению большого скачка напряжения. Варистор обходит импульсное напряжение для защиты ЭБУ и других устройств.Испытание на невосприимчивость и испытание на выбросы для блоков управления двигателем (ISO10605)
Оценочные тесты ЭМС для ЭБУ включают тест на невосприимчивость для подтверждения того, что ЭБУ не неисправен, и тест на выбросы для подтверждения того, что ЭБУ спроектирован так, чтобы не генерировать шум, превышающий установленный предел.
Тест на иммунитет | Стандартный | Описание |
---|---|---|
Тест ESD | ISO10605 | Оценивает допуск, применяя ESD |
Испытание на устойчивость к радиочастотам | ISO11452-2, -3, -4 | Оценивает переносимость путем применения сильной радиоволны |
Испытание на самосвал под нагрузкой | ISO7637-2 | Оценивает допуск путем подачи положительного импульсного напряжения |
Тест на распад поля | Оценивает допуск путем подачи отрицательного импульсного напряжения | |
Испытание на выбросы | Стандартный | Описание |
Испытание на излучение | CISPR25 | Оценивает радиационный шум от ЭБУ. |
Испытание на кондуктивные выбросы | Оценивает шум проводимости от ЭБУ. |
Пример применения: Защита от перенапряжения для распределительных коробок и стабилизаторов мощности солнечных систем выработки энергии
Электроэнергия постоянного тока, генерируемая солнечной панелью, отправляется в стабилизатор питания через соединительную коробку, усиливается преобразователем постоянного тока в постоянный, преобразуется в электричество переменного тока с помощью инвертора, а затем отправляется в коммерческую энергосистему.Чтобы защитить его цепь от индуктивного удара молнии и т.п., схемы защиты по напряжению с использованием варисторов вставляются во входную и выходную части соединительной коробки и стабилизатора мощности. Сочетание с ограничителем перенапряжения увеличивает его надежность.
Рис.7 Защита от перенапряжения для распределительных коробок и стабилизаторов мощности солнечных энергосистем
Пример применения: Защита от перенапряжения для важных устройств с помощью грозового трансформатора
Устройство, называемое трансформатором молнии, используется для защиты важных устройств, таких как серверы в центрах обработки данных и телефонные коммутаторы, от грозового перенапряжения.Это комбинация SPD (устройства защиты от перенапряжения или молниезащиты) и специального трансформатора, первичная обмотка и вторичная обмотка которого защищены электростатическим экраном, а скачок напряжения, который не может быть устранен с помощью SPD, проходит через заземленные материалы электростатического экрана и разряжается на земля. Он отлично справляется с синфазным индуктивным разрядом молнии.
Рис.8 Пример защиты от грозовых перенапряжений с грозовым трансформатором
Пример применения: Защита от скачков напряжения в промышленных устройствах
Блочные варисторы и ленточные варисторы — это высокоэнергетические изделия, используемые для источников питания промышленных устройств и устройств связи, силовых распределительных устройств на электростанциях и подстанциях, железнодорожных сигнальных систем и др., И их преимуществом является чрезвычайно высокая стойкость к импульсным токам.Блочный варистор находится в корпусе и имеет винтовые клеммы, а ременной варистор имеет плоские (плоские) клеммы с отверстиями, которые фиксируются винтами (или припаяны). Также используется разрядник для защиты линии переменного тока.
Рис. 9 Пример защиты от скачков напряжения в промышленном устройстве
Связанные страницы
■ Карта продуктов устройств защиты от напряжения
Широкий модельный ряд устройств защиты от напряженияTDK включает как варисторы (оксид цинка), так и разрядники (разрядные трубки).Их можно использовать в различных приложениях от малых до больших токов.
■ Порталы по дисковым варисторам
.