Варистор. Назначение, устройство и принцип работы

Варистор — это двухполюсное полупроводниковое устройство, которое защищает электрические и электронные устройства от переходных перенапряжений. Его сопротивление зависит от приложенного входного напряжения.

Слово варистор образовалось из двух слов «переменный» (variable) и резистор. Он также известен как резистор, зависящий от напряжения (voltage-dependent resistor VDR), сопротивление которого изменяется автоматически в зависимости от напряжения на нем.

Он всегда подключается параллельно с защищаемым устройством, так как его основная задача это защита электрической цепи от скачков напряжения.

На рисунке ниже показано представление варистора на электрических схемах:

Или более привычное нам изображение другого стандарта:

Они в основном используются для защиты цепи от колебаний высокого напряжения.

Устройство варистора

Варисторы «образуются», когда кристаллы карбида кремния или оксидов металлов вдавливаются в керамический материал.

Затем спекание материала проводится при высокой температуре после его высыхания. Электрические характеристики устройства зависят от температуры и атмосферных условий.

Чтобы иметь хорошо проводимые электрические контакты, контакты материала металлизированы серебром или медью. Затем провода припаиваются к контактам.

На рисунке ниже показан дисковый варистор:

В настоящее время это наиболее распространенные ограничители напряжения, которые можно использовать для широкого диапазона напряжений. Это нелинейное устройство, которое поглощает разрушающую энергию и рассеивает ее в виде тепла, чтобы предотвратить повреждение системы.

Обычно при его изготовлении используется оксид цинка, поэтому его также называют варистором на основе оксида металла.

На рисунке ниже показана структура металлооксидного варистора:

Здесь полупроводниковый элемент на 90% состоит из оксида цинка, а остальное — наполнитель, который образует соединение. Стандартный карбид кремния отличается от металлооксидного варистора тем, что MOV демонстрирует меньший ток утечки и его рабочая скорость выше.

Эксплуатация и характеристика варистора

Прежде чем приступить к изучению его работы, давайте сначала поймем связь между напряжением и сопротивлением варисторов.

На рисунке ниже показана зависимость сопротивления от напряжения для варистора:

Варисторы проявляют необычное поведение в случае изменения сопротивления. Здесь, как мы видим, когда напряжение малое, сопротивление на нем высокое. Но сопротивление быстро падает с ростом напряжения выше номинального напряжения (нелинейная зависимость).

Давайте теперь рассмотрим подробную работу варистора:

Когда на устройство подается малое напряжение, оно обеспечивает высокое сопротивление, из-за которого через него протекает очень малый ток. Когда напряжение увеличивается — ток увеличивается ввиду падения сопротивления элемента.

В этом и есть ключевая особенность работы варисторов. Таким образом, при малых напряжениях устройство ведет себя как изолятор, а с повышением напряжения начинает вести себя как проводник.

На рисунке ниже показана вольт-амперная характеристика варистора:

Как мы видим на графике, пока напряжение срабатывания не будет достигнуто, устройство остается в непроводящем состоянии. Таким образом, мы можем видеть линейную зависимость между напряжением и током. В это время через него протекает ток утечки очень малого значения из-за высокого сопротивления.

Однако после превышения напряжением уровня срабатывания варистор меняет свое состояние и становится проводником. Таким образом, мы видим, что сопротивление стало очень малым, и через него течет большой ток, даже после того, как напряжение ограничено после номинального напряжения.

Достоинства варисторов

• Обеспечивает превосходную защиту от перенапряжения.
• Поскольку он не показывает полярный эффект, легко достичь двунаправленности.

Недостатки варисторов

• Его стоимость довольно высока.

Применение варисторов

Они имеют очень широкое применение в защитных устройствах, таких как защита линий связи, защита микропроцессоров и источников питания, кабельного телевидения от и других электронных схем от перенапряжения.

Варистор. Принцип действия и применение

Слово “Варистор” является аббревиатурой и комбинацией слов “.Варистор – Переменный резистор”, резистор с переменным сопротивлением, которое определяет режим его работы. Его буквальный перевод с английского (переменный резистор) может ввести в некоторое заблуждение – сравнение с потенциометром или реостатом.

Содержание

Варистор. Принцип и применение

Варистор Варисторы – это пассивные, биполярные, полупроводниковые приборы, которые используются для обеспечения защиты электрических и электронных схем. В отличие от предохранителя или автоматического выключателя, который обеспечивает защиту по току, варистор обеспечивает защиту от перенапряжения стабилизированным напряжением, подобно стабилизированному диоду.

Слово “варистор” является аббревиатурой и комбинацией слов “Варистор – переменный резистор”, резистор с переменным сопротивлением, которое, в свою очередь, определяет режим его работы. Его буквальный перевод с английского (переменный резистор) может ввести в некоторое заблуждение – сравнение с потенциометром или реостатом.

Однако, в отличие от потенциометра, сопротивление которого можно изменить вручную, варистор изменяет свое сопротивление автоматически при изменении напряжения на его контактах, что делает его сопротивление зависимым от напряжения, другими словами, его можно назвать нелинейным резистором.

В настоящее время резистивный элемент варистора изготавливается из полупроводникового материала. Это позволяет использовать его как в цепях переменного, так и постоянного тока.

Варистор очень похож по размеру и внешнему виду на конденсатор, и его часто путают с ним. Однако конденсатор не может подавлять пики напряжения так же, как варистор.

Не секрет, что когда в цепи питания устройства происходит скачок высокого напряжения, результаты часто бывают катастрофическими. Поэтому использование варистора играет важную роль в защите чувствительных электронных схем от перенапряжений и высоковольтных переходных процессов.

Скачки напряжения возникают в различных электрических цепях, независимо от того, питаются ли они переменным или постоянным током. Они часто возникают в самой схеме или поступают из внешних источников. Высоковольтные скачки могут быстро нарастать и достигать нескольких тысяч вольт, и именно от них должны быть защищены электронные компоненты цепи.

Одним из наиболее распространенных источников таких импульсов являются индуктивные всплески, вызванные коммутационными катушками, выпрямительными трансформаторами, двигателями постоянного тока, пики напряжения при переключении люминесцентных ламп и т. д.

Варисторы могут работать в широком диапазоне напряжений, который начинается с очень низкого значения 3 В и доходит до 200 В. Что касается тока элемента, то диапазон составляет от 0,1 до 1 А. Эти значения тока действительны только для низковольтных технических устройств.

В нормальном режиме работы варистор имеет очень высокое сопротивление, отсюда и его название, и действует подобно стабилизатору, пропуская нижние пороговые напряжения без изменений.

Однако, когда напряжение на варисторе (любой полярности) превышает номинал варистора, его эффективное сопротивление значительно уменьшается при увеличении напряжения, как показано выше.

Из закона Ома мы знаем, что вольт-амперная характеристика (IV) фиксированного резистора представляет собой прямую линию, пока R остается постоянным. Тогда ток прямо пропорционален разности потенциалов на концах резистора.

Но кривая IV варистора не является прямой линией, поскольку небольшое изменение напряжения вызывает значительное изменение тока. Типичная нормализованная кривая напряжение-ток для стандартного варистора показана ниже.

В первом случае деталь отпаивается от платы и ее сопротивление измеряется мультиметром. Переключатель должен быть установлен на максимальный диапазон измерения (достаточно 2 мегаом). Не прикасайтесь к варистору руками во время измерения, так как прибор покажет сопротивление корпуса. Если мультиметр показывает высокие значения, то ВЧ-элемент неисправен, а если нет, то замените его. После замены установите на место корпус и включите сетевой фильтр.

Типы и принцип работы

Полупроводниковые резисторы классифицируются по напряжению, поскольку это определяет область их применения. Существует только 2 типа:

1. Высоковольтные, с рабочим напряжением до 20 кВ.
2. Низковольтные, с напряжением от 3 В до 200 В.

Первый защищает силовые цепи, машины и установки; второй – радиодетали в низковольтных цепях. Принцип действия варисторов одинаков и не зависит от их типа.

В исходном состоянии он имеет высокое сопротивление, которое уменьшается при превышении номинального напряжения. Из этого следует, что, согласно закону Ома для данного участка цепи, значение тока увеличивается по мере уменьшения значения сопротивления. Варистор в этом случае работает в режиме стабилизирующего диода. При проектировании устройства и для правильной работы необходимо учитывать емкость варистора, значение которой прямо пропорционально площади его поверхности и обратно пропорционально толщине.

Чтобы выбрать подходящий элемент для защиты от перегрузки в цепях питания устройства, необходимо знать величину сопротивления источника на входе и мощность импульсов, генерируемых при коммутации. Максимальный ток, протекающий через варистор, определяет продолжительность и период повторения амплитуд напряжения.

При нормальной работе варистор имеет очень высокое сопротивление, поэтому его действие похоже на действие стабилизирующего диода. Однако, когда напряжение на варисторе превышает номинальное значение, его эффективное сопротивление значительно уменьшается, как показано на рисунке выше.

При нормальной работе варистор имеет очень высокое сопротивление, поэтому его работа похожа на работу стабилизатора. Однако, когда напряжение на варисторе превышает номинальное значение, его эффективное сопротивление значительно уменьшается, как показано на рисунке выше.

Из закона Ома мы знаем, что ток и напряжение имеют прямую зависимость при постоянном сопротивлении. Из этого следует, что ток прямо пропорционален разности потенциалов на концах резистора.

Но вольт-амперная характеристика варистора не является прямой, поэтому небольшое изменение напряжения вызывает значительное изменение тока. Кривая напряжение-ток для типичного варистора показана ниже:

Из вышеизложенного видно, что варистор имеет симметричную двунаправленную характеристику, т.е. Варистор работает в обоих направлениях (квадрант Ι и ΙΙΙ) синусоиды, аналогично работе стабилизатора.
Когда нет скачков напряжения, в квадранте IV присутствует постоянный ток, это ток утечки всего в несколько мкА, протекающий через варистор.

Благодаря своему высокому сопротивлению варистор не оказывает влияния на цепь питания, пока напряжение находится на номинальном уровне. Номинальное напряжение (номинальное напряжение) – это напряжение, которое должно быть приложено к выводам варистора, чтобы через него протекал ток 1 мА. Значение этого напряжения, в свою очередь, зависит от материала, из которого изготовлен варистор.

При превышении классификационного напряжения варистор переходит из изоляционного состояния в электропроводящее. Когда импульсное напряжение, приложенное к варистору, становится больше номинального, его сопротивление резко уменьшается из-за лавинного эффекта в полупроводниковом материале. Небольшой ток утечки, протекающий через варистор, быстро увеличивается, но в то же время напряжение на варисторе остается чуть выше напряжения самого варистора. Другими словами, варистор стабилизирует напряжение на себе, пропуская через себя больший ток, который может достигать сотни ампер.

Варистор – это электронный прибор, сопротивление которого нелинейно изменяется в зависимости от приложенного к нему напряжения. Его вольт-амперные характеристики (ВА) аналогичны характеристикам двунаправленных диодов Зенера. Варистор состоит в основном из оксида цинка ZNO с небольшим количеством висмута, кобальта, магния и других элементов. Металлооксидные варисторы (Metal Oxide Varistor или MOV) спекаются в процессе производства в керамический полупроводник с кристаллической микроструктурой, которая обеспечивает очень высокое рассеивание энергии, поэтому варисторы часто используются для защиты от скачков напряжения, вызванных ударами молнии, связанных с переходными процессами, с индуктивными нагрузками, электростатическими разрядами в цепях переменного и постоянного тока и в промышленных линиях электропередачи. Кроме того, варисторы используются в сетях постоянного тока, например, в низковольтных источниках питания или в автомобильных системах. Процесс изготовления варисторов позволяет придавать им различные формы. Однако наиболее распространенной формой варисторов является диск с радиальными выводами.

Характеристики варистора

Корпус варистора представляет собой изотропную гранулированную структуру из оксида цинка ZnO (рис. 1). Гранулы отделены друг от друга, и их разделяющая граница имеет характер SVC, аналогичный p-n-переходу в полупроводниках. Эти интерфейсы имеют очень низкую проводимость при низких напряжениях, которая нелинейно возрастает с увеличением напряжения на варисторе.

Рисунок 1: Фотография электронного микроскопа, показывающая гранулированную структуру варистора

Симметричный VAR показан на рис. 2. Это делает варистор отличным подавителем пиков напряжения. Когда в цепи возникают такие скачки, сопротивление варистора многократно уменьшается от почти непроводящего до высокопроводящего, снижая импульс напряжения до безопасного для цепи значения. Таким образом, потенциально опасная энергия перенапряжения поглощается варистором и защищает чувствительные к перенапряжению компоненты.

Рисунок 2: Симметричная форма волны варистора

Эффект проводимости возникает там, где микропузырьки варистора вступают в контакт друг с другом. Поскольку количество гранул в объеме варистора очень велико, энергия, поглощаемая варистором, намного больше, чем энергия, которая может пройти через один p-n-переход в диоде Зенера. Когда ток протекает через варистор, весь протекающий заряд равномерно распределяется по всему объему. Поэтому количество энергии, которую может поглотить варистор, напрямую зависит от его объема. Значение рабочего напряжения варистора и максимального тока зависит от расстояния между электродами, между которыми размещены гранулы оксида цинка. Однако существует множество других технологических факторов, влияющих на эти электрические параметры: технология грануляции и спекания, которая влияет на размер гранул и их контактную поверхность, комбинация металлических выводов, покрытие варисторов, добавки сплавов. Например, диапазон рабочих температур дисковых варисторов зависит от типа покрытия диска: для варисторов с эпоксидным покрытием диапазон составляет -55 … 85°C, для варисторов с фенольным покрытием серии Littelfuse Varistors ВАРИСТОРЫ СЕРИИ C-IIIЭтот диапазон расширен до 125°C. Большинство варисторов поверхностного монтажа также имеют расширенный диапазон рабочих температур.

Давайте рассмотрим подробнее, как работают варисторы.

В своем теле он содержит гранулы среднего размера d между металлическими контактами (Рисунок 3).

Рисунок 3: Схематическое изображение микроструктуры металлооксидного варистора

Гранулы проводящего оксида цинка со средним размером гранул d разделены межзерновыми границами.

При проектировании варистора на заданное номинальное напряжение Vn основным параметром является количество гранул n, заключенных между контактами, что, в свою очередь, влияет на размер варистора. На практике этот материал характеризуется градиентом напряжения В/мм, измеренным в направлении, коллинеарном с нормалью к плоскости варистора. Для контроля состава и условий производства градиент должен быть постоянным. Поскольку физический размер варисторов имеет определенные ограничения, сочетание примесей в составе устройства позволяет получить заданный размер зерна и достичь желаемого результата.

Основным свойством варистора ZnO является почти постоянное падение напряжения на границах гранул по всему объему гранул. Наблюдения показывают, что, независимо от типа варистора, падение напряжения на границе зерен всегда составляет 2…3 В. Падение напряжения на границе гранул также не зависит от размера самих гранул. Таким образом, если не принимать во внимание различные методы производства и сплав оксида цинка, напряжение варистора будет зависеть от его толщины и размера гранул. Эта зависимость может быть легко выражена в следующей форме (уравнение 1):

alt=”49954″ width=”300″ height=”49″ />, (1)

где d – средний размер гранул.

,

Получаем данные, представленные в таблице 1.

Таблица 1: Зависимость параметров конструкции варистора от напряжения

Напряжение на варисторе Vn – это напряжение на вольт-амперной характеристике, при котором происходит переход от слабопроводящего состояния в линейной части диаграммы к нелинейному высокопроводящему состоянию. По взаимному согласию для стандартизации измерений был выбран ток 1 мА.

Хотя варисторы могут поглощать большое количество энергии в течение нескольких микросекунд, они не могут оставаться в проводящем состоянии в течение длительного времени. Поэтому в некоторых случаях, когда, например, напряжение в сети повышается до уровня отключения в течение длительного времени, варистор сильно нагревается. Перегрев может привести к пожару (Рисунок 4). Для защиты от этого явления были введены термисторы. Варистор со встроенным термистором защищен от перегрева, что продлевает срок его службы и защищает устройство от возможного возгорания.

Рисунок 4: Эффект увеличения напряжения в сети на более длительный период времени

Проведем сравнительный анализ наиболее популярных варисторов производства Littelfuse, Epcos и Fenghua с рабочим напряжением 250 и 275 В (среднеквадратичное значение переменного тока) и диаметром диска 10, 14 и 20 мм.

Как видно из таблицы 2, энергия, рассеиваемая варистором, зависит не только от его размера, но и от технологии изготовления и материалов, используемых для изготовления серии. Следует отметить, что серия промышленного класса C-III изготовленные компанией Littelfuse, заняли первое место. UltraMOV Серия также показала очень хорошие результаты, не уступая своим конкурентам, т.е. Расширенный Epcos. Также можно отметить, что варисторы C-III с меньшим размером (D = 14 мм) имеют более высокое рассеивание энергии, чем стандартная серия конкурентов с большим размером (D = 20 мм), а разница в рассеивании энергии между качественными варисторами при D = 20 мм и стандартными варисторами при D = 10 мм может отличаться на порядок.

Таблица 2: Сравнительный анализ наиболее популярных варисторов производства Littelfuse, Epcos и Fenghua

Имя	Производитель	Серия	D, мм	VRMS, V	Imax (8/20 мкс), A	Wmax (2 мсек), J
V275LA40CP	Littelfuse	C-III	20	275	10000	320
V250LA40CP	Littelfuse	C-III	20	250	10000	300
B72220S2271K101, S20K275E2	Epcos	AdvanceD	20	275	10000	215
B72220S2251K101, S20K250E2	Epcos	AdvanceD	20	250	10000	195
V20E275P	Littelfuse	UltraMOV®	20	275	6500	190
V20E250P	Littelfuse	UltraMOV®	20	250	6500	170
B72220S0271K101, S20K275	Epcos	Стандартный	20	275	8000	151
V275LA20CP	Littelfuse	C-III	14	275	6500	145
FNR-20K431	Фэнхуа	Общий	20	275	6500	140
B72220S0251K101, S20K250	Epcos	Стандартный	20	250	8000	140
V250LA20CP	Littelfuse	C-III	14	250	6500	135
FNR-20K391	Фэнхуа	Общий	20	250	6500	130
B72214S2271K101, S14K275E2	Epcos	AdvanceD	14	275	6000	110
V14E275P	Littelfuse	UltraMOV®	14	275	4500	110
B72214S2251K101, S14K250E2	Epcos	AdvanceD	14	250	6000	100
V14E250P	Littelfuse	UltraMOV®	14	250	4500	100
FNR-14K431	Фэнхуа	Общий	14	275	4500	75
B72214S0271K101, S14K275	Epcos	Стандартный	14	275	4500	71
FNR-14K391	Фэнхуа	Общий	14	250	4500	70
V275LA10CP	Littelfuse	C-III	10	275	3500	70
B72214S0251K101, S14K250	Epcos	Стандартный	14	250	4500	65
V250LA10CP	Littelfuse	C-III	10	250	3500	60
B72210S2271K101, S10K275E2	Epcos	AdvanceD	10	275	3500	55
V10E275P	Littelfuse	UltraMOV®	10	275	2500	55
B72210S2251K101, S10K250E2	Epcos	AdvanceD	10	250	3500	50
V10E250P	Littelfuse	UltraMOV®	10	250	2500	50
FNR-10K431	Фэнхуа	Общий	10	275	2500	45
B72210S0271K101, S10K275	Epcos	Стандартный	10	275	2500	43
FNR-10K391	Фэнхуа	Общий	10	250	2500	40
B72210S0251K101, S10K250	Epcos	Стандартный	10	250	2500	38

Обзор варисторов Littelfuse по сериям и применению приведен в таблице 3.

Принцип работы варисторов довольно прост. Рассмотрим ситуацию, в которой варистор защищает от перенапряжения. Он подключается параллельно защищаемой цепи. В нормальном режиме работы он имеет высокое сопротивление, и ток через него очень мал. Он обладает диэлектрическими свойствами и не влияет на работу схемы. При возникновении перенапряжения варистор немедленно изменяет свое сопротивление с очень высокого на очень низкое и перегружает нагрузку. Известно, что ток идет по пути наименьшего сопротивления, поэтому варистор поглощает этот импульс и рассеивает энергию в атмосферу в виде тепла. Как только напряжение стабилизируется, сопротивление снова увеличивается, и варистор “запирается”. Надеюсь, что даже чайник понял принцип работы. Если что-то непонятно, рекомендуем посмотреть видео.

Заключение

Варистор – достаточно надежный и дешевый элемент, своего рода симплекс и универсал. Он может работать в различных условиях (цепи переменного и постоянного тока, высокие частоты) и выдерживать большие перегрузки.

Он используется во всех электрических приложениях, а не только в качестве сетевого фильтра. Варисторы используются в качестве: регуляторов и стабилизаторов, ограничителей перенапряжения. Недостатки: высокий уровень шума на низких частотах, а также из-за внешних условий и старения могут изменяться его параметры.

Читайте далее:

• Основные параметры выпрямительных диодов; Школа для инженеров-электриков: Электротехника и электроника.
• Полупроводниковые диоды.
• Обратный ток. Что такое возвратный ток?.
• Диоды Шоттки – устройство, типы, характеристики и применение; Школа электротехники: электротехника и электроника.
• Шаговые двигатели: свойства и практические схемы управления. Часть 2.
• Принцип работы транзисторов Мосфета.
• Типы контактных соединений.

Принцип работы, конструкция и применение

Обычно в электронных схемах мы сталкиваемся с токами и напряжениями порядка миллиампер и милливольт. Электронные схемы имеют очень высокое входное сопротивление и очень чувствительны. Наши обычные методы защиты от перегрузки по току или защиты от перенапряжения здесь неприменимы. Нам нужно быстрое и чувствительное устройство. Варистор — это устройство, которое отвечает нашим требованиям и очень эффективно контролирует скачки напряжения, тем самым защищая нашу цепь. Название этого может быть получено из переменного резистора. Силовые электронные устройства, работающие с большими токами, также защищены варисторами. Хотя доступны многие типы варисторов, мы ограничимся варистором на основе оксида металла, широко известным как MOV.

Определение: Как следует из названия, это переменный резистор, но в отличие от реостата или потенциометра, где точка гадюки должна физически перемещаться вручную или автоматически для изменения сопротивления. Варистор представляет собой полупроводниковый прибор, который становится проводящим после достижения порогового значения напряжения. Поскольку он зависит от напряжения, его также называют резистором, зависящим от напряжения, или VDR. Это неполярное устройство, и его можно использовать как для переменного, так и для постоянного напряжения. Различные символы, обычно используемые для варисторов, приведены ниже.

Символы варистора

Принцип работы варистора

Чтобы понять принцип работы варистора, давайте сначала разберемся, как в цепи/системе возникают скачки и скачки напряжения. Большинство шипов переключаются. Когда мы отключаем индуктивную цепь, создается скачок высокого напряжения из-за (L.di/dt). Этот скачок создается из-за внезапного высвобождения энергии, запасенной в индуктивности. Согласно эмпирическому правилу, говорят, что включение перенапряжения в два раза превышает ток, а выключение перенапряжения — в два раза больше напряжения. Такие перенапряжения также могут оказать неблагоприятное воздействие на все оборудование, находящееся поблизости.

Варистор обеспечивает путь с высоким сопротивлением к низкому напряжению и путь с низким сопротивлением к высокому напряжению. Это изменение сопротивления в зависимости от напряжения видно из кривой статического сопротивления варистора. Эта характеристика нелинейна и не подчиняется закону Ома.

Изменение сопротивления

В случае высокого напряжения происходит бросок тока через варистор из-за уменьшенного сопротивления, что возвращает напряжение в допустимые пределы. Чтобы понять его работу, давайте посмотрим на изображение, показывающее подключение варистора, который всегда параллелен защищаемой цепи. Это делается для того, чтобы обеспечить альтернативный путь тока, чтобы зафиксировать напряжение.

Принципиальная схема

Характеристики варистора

Из характеристик VI можно сделать следующие выводы.

Характеристики

• Характеристики идентичны в обратном и прямом направлении (первый и третий квадранты одинаковы)
• За пределами безопасной/рабочей зоны увеличение тока резкое и крутое. На этом этапе варистор переходит из изолирующего состояния в проводящее.
• И в непроводящем состоянии ведет себя как конденсатор. Поскольку это начинает проводить максимальный импульсный ток, который будет принимать варистор, зависит от ширины импульса и его повторений. Если он выйдет за свои пределы и не сможет рассеять генерируемое тепло, он перегреется и взорвется.

Конструкция варистора

Металлооксидный варистор (MOV) состоит из изоляционного материала, который представляет собой оксид цинка (ZnO). Этот оксид цинка спрессован с образованием поддона керамического типа. Только около 10% некоторого наполнителя используется для правильного формирования соединения, а остальные 90% составляют оксид цинка.

Конструкция варистора

Конструкция имеет два вывода, а внешняя оболочка выполнена из твердой эпоксидной смолы. Он очень похож на дисковый конденсатор. Другие детали конструкции приведены ниже

Важно отметить, что перед использованием варистор необходимо правильно выбрать из широкого спектра. Основным критерием является напряжение, которое должно быть на 15-20 процентов выше рабочего напряжения.

Преимущества и недостатки варистора

Преимущества

• Это очень чувствительное и быстродействующее устройство защиты от перенапряжения.
• Поскольку это биполярное устройство, его можно использовать как для переменного, так и для постоянного тока.

Недостатков

• Это довольно дорого.
• Может выйти из строя, если скорость нарастания напряжения и пик слишком велики.
• Не обеспечивает никакой защиты от перегрузки по току.

Применение

приложений варистора :

• Он может использоваться для защиты от перенапряжения между линиями.
• Может использоваться для защиты линии от перенапряжения.
• Отлично подходит для защиты полупроводников.
• Его можно подключить между замыкающими и размыкающими контактами для защиты переключателя от импульсных перенапряжений, которые в противном случае могут привести к повторному пробоям.

Узнайте больше о токоизмерительных клещах.

Часто задаваемые вопросы

1). Как проверить варистор?

Его можно проверить, подключив его к источнику переменного напряжения и определив напряжение, при котором он меняет свое состояние с изолирующего на проводящее. Это напряжение должно соответствовать спецификациям. В противном случае в цепи мы можем просто увидеть ее проводимость с помощью мультиметра

2). У варистора есть полярность?

Не имеет полярности, так как является биполярным устройством и может использоваться как на переменном, так и на постоянном токе. Его конструкция симметрична.

3). Что происходит, когда варистор выходит из строя?

Варистор выходит из строя, если скорость нарастания напряжения и пик слишком велики, в этом случае бросок тока превысит свои пределы и произойдет разрыв. Он также может выйти из строя из-за деградации и показать непрерывность даже при низком напряжении.

4). Как работает варистор MOV?

Он работает, пропуская допустимое напряжение и создавая короткое замыкание, если напряжение превышает его пределы, тем самым обеспечивая испытание основного оборудования.

5) Что такое напряжение варистора?

Напряжение варистора — это напряжение, при превышении которого он переходит из изолирующего состояния в проводящее. Как правило, это напряжение на варисторе, если через него проходит ток силой один миллиампер.

Таким образом, речь идет об обзоре варистора, который необходим для защиты дорогостоящего электронного и электрического оборудования и устройств. Его правильный выбор является ключом к его применению. Металлооксидный варистор (MOV) превзошел все другие варисторы, такие как диоды Зенера и т. д., и широко используется в настоящее время. Вот вопрос к вам, какие бывают типы варисторов?

Металлооксидный варистор (MOV) Обзор: работа и применение

1. Введение

Круглая деталь синего или оранжевого цвета, которую обычно можно заметить на входе переменного тока любой цепи питания, представляет собой металлооксидный варистор или MOV. Металлооксидный варистор можно рассматривать как еще одну форму переменного резистора, который может изменять свое сопротивление в зависимости от приложенного к нему напряжения. Когда большой ток проходит через MOV, он уменьшает значение его сопротивления и действует как короткое замыкание. Поэтому для защиты цепей от скачков высокого напряжения MOV обычно используются в сочетании с предохранителем. В этом посте мы узнаем больше о работе с MOV и о том, как использовать его для защиты ваших цепей от скачков напряжения в ваших проектах. Мы также узнаем об электрических свойствах MOV и о том, как выбрать MOV в соответствии с вашими требованиями к конструкции, так что давайте начнем.

2. Определение MOV

MOV — это просто переменный резистор, но MOV может регулировать свое сопротивление в зависимости от приложенного напряжения, в отличие от потенциометров. Сопротивление уменьшается и наоборот, если напряжение на нем увеличивается. Это свойство полезно для защиты цепей от скачков высокого напряжения, поэтому они часто используются в электронных сетях в качестве устройств защиты от перенапряжения. Базовый MOV показан на изображении ниже.

3. Работа MOV

Сопротивление MOV будет сильным в нормальных условиях эксплуатации, и они будут потреблять очень небольшой ток, однако, когда в сети есть всплеск, напряжение увеличится выше колена или напряжения фиксации, и они будут потреблять больше тока , рассеивая всплеск и защищая оборудование.

MOV можно использовать только для защиты от кратковременных перенапряжений, они не справляются с длительными перенапряжениями. Их свойства могут немного ухудшиться, если варисторы подвергаются повторным скачкам напряжения. Всякий раз, когда они сталкиваются с перенапряжением, фиксирующее напряжение падает несколько ниже, что также может привести к их разрушению через некоторое время. MOV часто соединяют последовательно с тепловым выключателем/предохранителем, который может сработать, если потребляется большой ток, чтобы предотвратить подобные риски. Давайте поговорим подробнее о том, как работает MOV в цепи.

 

4. Использование MOV в цепи

Параллельно с цепью, которая должна быть охвачена, MOV, также известные как варисторы, широко используются вместе с предохранителями. На рисунке ниже показано, как использовать MOV в схеме для электроники.

Сопротивление MOV будет очень высоким, когда напряжение ниже номинального предела, и тогда весь ток протекает через цепь, а ток через MOV не течет. Но когда скачок напряжения возникает в основном напряжении, когда оно расположено параллельно сети переменного тока, оно появляется прямо на MOV. Значение сопротивления MOV будет уменьшено до очень низкого значения из-за этого высокого напряжения, что сделает его похожим на короткое замыкание.

Это приводит к протеканию большого тока через MOV, который может сжечь предохранитель и изолировать цепь от напряжения сети. Неисправное высокое напряжение очень быстро вернется к нормальным значениям во время скачков напряжения, в таких ситуациях длина протекающего тока не будет достаточно большой, чтобы перегорел предохранитель, и когда напряжение станет нормальным, схема вернется в нормальный режим работы. Но каждый раз, когда наблюдается всплеск, MOV ненадолго отключает цепь, закорачивая себя и каждый раз повреждая себя большим током. Но если вы обнаружите, что MOV поврежден в какой-либо цепи питания, вероятно, через цепь прошло несколько скачков напряжения.

 

5. Конструкция  MOV

Металлооксидный варистор представляет собой зависящее от напряжения сопротивление, изготовленное 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 примерно на 90% из оксида цинка и ограниченного количества оксидов других металлов. Между двумя металлическими пластинами, известными как электроды, сохраняются керамические порошки оксидов металлов.

Диодный переход между каждым ближайшим соседом создается зернами оксидов металлов. Итак, MOV — это большое количество последовательно соединенных диодов. Обратный ток утечки возникает через переходы при подаче на электроды небольшого напряжения. Первоначально создаваемый ток будет небольшим, но из-за туннелирования электронов и лавинного пробоя краевые переходы диода разрушаются при приложении высокого напряжения к MOV. На рисунке ниже показана внутренняя структура MOV.

Когда через соединительные провода подается определенное напряжение, варистор MOV начинает проводить и прекращает проводить, когда напряжение падает ниже порогового напряжения. MOV доступны в различных форматах, таких как дисковые форматы, устройства с осевым выводом, блоки и винтовые клеммы, а также устройства с радиальным выводом. Для увеличения пропускной способности MOV всегда следует подключать параллельно, а если вы хотите получить более высокое номинальное напряжение, вам следует соединить их последовательно.

 

6. Электрические характеристики MOV

Чтобы лучше понять свойства MOV, давайте рассмотрим различные электрические характеристики MOV.

•  Статическое сопротивление

Кривая статического сопротивления MOV строится со значением сопротивления MOV по оси X и значением напряжения по оси Y.

Приведенная выше кривая представляет собой кривую напряжения и сопротивления MOV; сопротивление максимально при стандартном напряжении, но сопротивление варистора уменьшается при повышении напряжения. Эту кривую можно использовать, чтобы понять, какое сопротивление будет у вашего MOV при различных уровнях напряжения.

 

•  ВАХ  

Кривая ВАХ линейного резистора всегда представляет собой прямую линию, согласно закону Ома, но в отношении переменного резистора мы не можем предположить то же самое.

MOV может работать в обоих направлениях, поэтому он имеет двунаправленные симметричные характеристики. Кривая будет выглядеть идентично характеристической кривой двух встречно соединенных стабилитронов. Кривая имеет линейную зависимость, когда MOV не работает, когда ток, протекающий через варистор, почти равен нулю, при высоком сопротивлении до определенного напряжения, скажем, 0-200 Вольт. Сопротивление уменьшается, когда мы увеличиваем приложенное напряжение в диапазоне 200-250В, и варистор начинает проводить и начинает течь несколько микроампер тока, что не делает большой разницы в кривой.

Варистор становится высокопроводящим, когда возрастающее напряжение превышает номинальное или фиксирующее напряжение (250 В), через варистор начинает протекать ток около 1 мА. Сопротивление варистора становится малым, когда переходное напряжение на варисторе равно или превышает напряжение фиксации, которое превращает его в проводник из-за лавинного эффекта полупроводникового материала.

 

•  Емкость MOV

Поскольку мы уже узнали, что MOV состоит из двух электродов, он работает как диэлектрическая среда и имеет конденсаторные эффекты, которые, если их не учитывать, могут повлиять на работу системы. функционирование. В зависимости от области, которая также обратно пропорциональна его толщине, каждый полупроводниковый варистор будет иметь значение емкости.

Когда речь идет о цепи постоянного тока, значение емкости не имеет большого значения, поскольку емкость будет оставаться почти постоянной до тех пор, пока напряжение устройства не превысит напряжение фиксации. Когда напряжение превышает напряжение фиксации, емкостного эффекта не будет, поскольку варистор начнет свою нормальную работу.

Емкость MOV может повлиять на общее сопротивление корпуса MOV, которое вызывает ток утечки в цепях переменного тока. Сопротивление утечки варистора быстро уменьшается по мере увеличения частоты, поскольку варистор подключается параллельно системе, которую нужно покрыть. Значение реактивного сопротивления MOV можно определить по формуле

Xc=1/2πfC

Где Xc — емкостное реактивное сопротивление, а частота сети переменного тока равна f. Ток утечки, как видно из непроводящей области утечки кривой вольт-амперной характеристики, описанной выше, также будет увеличиваться при увеличении частоты.

 

7. Как выбрать hoos e  Подходящий MOV для защиты

Чтобы правильно выбрать MOV для вашего оборудования, вы должны знать о различном количестве параметров MOV. Спецификация MOV зависит от следующей информации:

• Максимальное рабочее напряжение: это установившееся напряжение постоянного тока, при котором типичный ток утечки ниже указанного вами значения.

• Напряжение фиксации: это напряжение, при котором импульсный ток начинает проходить и рассеиваться MOV.

• Импульсный ток: максимальный пиковый ток, который может быть подан на устройство без причинения ему вреда; это часто выражается для данного времени в «текущем». Производители предлагают демонтировать систему в случае броска тока, хотя устройство может справиться с броском тока.

• Сдвиг всплеска: Если в системе наблюдается всплеск, номинальное ограничивающее напряжение уменьшается, смещением всплеска называют изменение напряжения после всплеска.

• Поглощение энергии: максимальное количество энергии, которое может быть рассеяно MOV во время выброса за заданный пиковый период импульса определенной формы волны. Вы можете оценить это значение, запустив все устройства с уникальными значениями внутри конкретной регулируемой цепи. В стандартном переходном режиме x/y энергия обычно выражается, где x — переходный подъем, а y — время для достижения своего полупикового значения.

• Время отклика: Это время, в которое варистор начинает работать после выброса напряжения, в некоторых случаях точное время отклика отсутствует. Стандартное время отклика всегда устанавливается равным 100 нс.

• Максимальное напряжение переменного тока: это максимальное среднеквадратичное напряжение сети, которое может постоянно подаваться на варистор, максимальное среднеквадратичное значение должно быть выбрано таким, чтобы оно было немного выше фактического среднеквадратичного напряжения сети. Пиковое напряжение синусоиды не должно перекрываться с минимальным напряжением варистора, иначе это может сократить срок службы компонентов. В самом описании продукта производители могут указать максимальное напряжение переменного тока, которое мы можем подавать в систему.

• Ток утечки: Когда варистор работает ниже напряжения фиксации, это величина тока, потребляемая варистором, когда в сети нет перенапряжения. Ток утечки обычно определяется в системе при заданном рабочем напряжении.

 

8. Применение MOV

MOV можно использовать для защиты различного оборудования от различных типов неисправностей. Их можно использовать в электрических цепях переменного/постоянного тока для однофазной линейной защиты, а также однофазной линейной защиты и защиты между линией и землей. Их можно использовать в устройствах с электроприводом для полупроводниковой коммутационной защиты в транзисторах, полевых МОП-транзисторах или тиристорной и контактной дуговой защите.

MOV можно использовать в цепях везде, где есть вероятность скачков или скачков напряжения, когда дело доходит до реализации. MOV часто используются в адаптерах и полосах с защитой от перенапряжения, источниках питания, подключенных к сети, телефонных и других контактных линиях, промышленной защите линий переменного тока высокой мощности, сетях передачи данных или силовых сетях, общей защите электронных устройств, таких как мобильные телефоны, цифровые камеры, цифровые персональные помощники, MP3-плееры и портативные компьютеры.

В некоторых случаях также используются MOV, такие как микроволновые смесители для модуляции, обнаружения и преобразования частоты, которые не являются наиболее распространенными приложениями MOV.

 

9. Цепь защиты  защитного варистора

Теперь, когда мы поговорили о том, что такое варистор и как он используется для защиты цепи от скачков напряжения, давайте завершим статью несколькими советами по проектированию, которые помогут быть полезным при разработке схемы.

Вы должны выбрать варистор с самым высоким переменным или постоянным напряжением, которое соответствует приложенному напряжению или немного превышает его. Первым шагом при выборе MOV является определение постоянного рабочего напряжения, которое будет подаваться через варистор. Обычно выбирают варистор с максимальным номинальным напряжением на 10-15 процентов выше, чем фактическое напряжение сети, поскольку линии питания часто допускают отклонение напряжения.

В некоторых ситуациях, если вы предпочитаете добиться исключительно низкого тока утечки, несмотря на самый низкий доступный уровень безопасности, вы можете использовать варистор с более высоким рабочим напряжением. Это соотношение будет включено в их значения напряжения.

• Узнайте количество энергии, которое потребляет варистор в случае волны. Это можно рассчитать, используя всю абсолютную максимальную нагрузку варистора во время скачка напряжения окружающей среды и требования, указанные в техническом описании. Вы можете выбрать варистор, который может рассеивать больше энергии, равной или немного большей, чем рассеяние энергии, которое схема может генерировать во время скачка напряжения.

• Использование варистора для измерения пикового переходного тока или импульсного тока. Чтобы убедиться, что он работает правильно, вы должны выбрать варистор, у которого номинальный импульсный ток равен или немного превышает номинальный ток, требуемый событием, которое вызовет цепь.