Τι είναι το βαρίστορ και γιατί χρειάζεται;

Αρχή λειτουργίας

Ένα βαρίστορ είναι μια συσκευή ημιαγωγών με συμμετρικό μη γραμμικό χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης. Σύμφωνα με τη μορφή του, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το βαρίστορ λειτουργεί τόσο σε εναλλασσόμενο όσο και σε συνεχές ρεύμα. Ας το εξετάσουμε με περισσότερες λεπτομέρειες.

Στην κανονική κατάσταση, το ρεύμα μέσω του βαρίστορ είναι εξαιρετικά μικρό, καλείται ρεύμα διαρροής. Μπορεί να θεωρηθεί ως διηλεκτρικό εξάρτημα με συγκεκριμένη ηλεκτρική χωρητικότητα και μπορούμε να πούμε ότι δεν περνά ρεύμα. Όμως, σε μια συγκεκριμένη τάση (στην εικόνα είναι + - 60 Volts), αρχίζει να περνά ρεύμα.

Με άλλα λόγια, η αρχή λειτουργίας του βαρίστορ σε προστατευτικά κυκλώματα μοιάζει με ένα διάκενο σπινθήρα, μόνο σε μια συσκευή ημιαγωγών δεν εμφανίζεται εκκένωση τόξου, αλλά αλλάζει η εσωτερική αντίστασή του. Με μείωση της αντίστασης, το ρεύμα από μονάδες microamps αυξάνεται σε εκατοντάδες ή χιλιάδες αμπέρ.

Η υπό όρους γραφική εικόνα του βαρίστορ στα κυκλώματα:

Ο χαρακτηρισμός του στοιχείου στα διαγράμματα μοιάζει με μια συμβατική αντίσταση, αλλά διαγράφεται διαγώνια από μια γραμμή στην οποία μπορεί να εφαρμοστεί το γράμμα U. Για να βρείτε αυτό το στοιχείο στον πίνακα ή στο κύκλωμα, προσέξτε τις υπογραφές, τις περισσότερες φορές υποδεικνύονται ως RU ή VA.

Η εμφάνιση του βαρίστορ:

Ένα βαρίστορ εγκαθίσταται παράλληλα με το κύκλωμα για να το προστατεύσει. Επομένως, με έναν παλμό τάσης του προστατευμένου κυκλώματος, η ενέργεια δεν εισέρχεται στη συσκευή, αλλά διαχέεται με τη μορφή θερμότητας στο βαρίστορ. Εάν η ενέργεια παλμού είναι πολύ υψηλή, το βαρίστορ θα καεί. Όμως η ιδέα καίγεται θολή, υπάρχουν δύο επιλογές ανάπτυξης. Είτε το βαρίστορ θα σπάσει απλά, είτε ο κρύσταλλός του θα καταρρεύσει και τα ηλεκτρόδια θα βραχυκυκλωθούν. Αυτό θα οδηγήσει σε εξάντληση των τροχιών και των αγωγών, ή θα υπάρξει πυρκαγιά στα στοιχεία του περιβλήματος και σε άλλα μέρη.

Για να αποφευχθεί αυτό μπροστά από το βαρίστορ, μια ασφάλεια εγκαθίσταται σε σειρά με ολόκληρο το κύκλωμα στο καλώδιο σήματος ή τροφοδοσίας. Στη συνέχεια, σε περίπτωση παλμού ισχυρής τάσης και μακροχρόνιας λειτουργίας ή εξάντλησης του βαρίστορ, η ασφάλεια θα καεί επίσης, σπάζοντας το κύκλωμα.

Με λίγα λόγια, γιατί απαιτείται ένα τέτοιο εξάρτημα - οι ιδιότητές του προστατεύουν το ηλεκτρικό κύκλωμα από καταστροφικές υπερτάσεις που μπορεί να προκύψουν τόσο στις γραμμές πληροφοριών όσο και στις ηλεκτρικές γραμμές, για παράδειγμα κατά την εναλλαγή ισχυρών ηλεκτρικών συσκευών. Θα συζητήσουμε αυτό το ζήτημα λίγο παρακάτω.

Συσκευή

Τα βαρίστορ είναι διατεταγμένα πολύ απλά - στο εσωτερικό υπάρχει ένας κρύσταλλος από υλικό ημιαγωγών, συνήθως είναι το οξείδιο του ψευδαργύρου (ZiO) ή το καρβίδιο του πυριτίου (SiC). Η συμπιεσμένη σκόνη αυτών των υλικών υποβάλλεται σε επεξεργασία υψηλής θερμοκρασίας (ψημένη) και επικαλύπτεται με διηλεκτρικό περίβλημα.Υπάρχουν είτε εκδόσεις με αξονικούς ακροδέκτες για τοποθέτηση σε οπές σε πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος, καθώς και σε θήκη SMD.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει καθαρά την εσωτερική δομή του βαρίστορ:

κύριες παράμετροι

Για να επιλέξετε σωστά το βαρίστορ, πρέπει να γνωρίζετε τα κύρια τεχνικά χαρακτηριστικά του:

1. Η τάση ταξινόμησης, μπορεί να οριστεί ως Un. Αυτή είναι μια τάση στην οποία ένα ρεύμα 1 mA αρχίζει να ρέει μέσω του βαρίστορ, με μια επιπλέον περίσσεια, το ρεύμα αυξάνεται σαν χιονοστιβάδα. Αυτή η παράμετρος υποδεικνύεται στη σήμανση βαρίστορ.
2. Ονομαστική απορρόφηση ισχύος P. Καθορίζει πόσο ένα στοιχείο μπορεί να διαχέεται διατηρώντας τα χαρακτηριστικά του.
3. Μέγιστη ενέργεια μιας μόνο ώθησης W. Μετρημένη σε Joules.
4. Μέγιστος τρέχων παλμός Ipp. Ενώ το μέτωπο μεγαλώνει μέσα σε 8 μs, και η συνολική του διάρκεια είναι 20 μs.
5. Κλειστή χωρητικότητα - Co. Δεδομένου ότι σε κλειστή κατάσταση το βαρίστορ είναι ένα είδος πυκνωτή, επειδή τα ηλεκτρόδια του διαχωρίζονται από ένα μη αγώγιμο υλικό, έχει μια ορισμένη χωρητικότητα. Αυτό είναι σημαντικό όταν η συσκευή χρησιμοποιείται σε κυκλώματα υψηλής συχνότητας.

Διακρίνονται επίσης δύο τύποι στρες:

• Um ~ είναι η μέγιστη αποτελεσματική ή μεταβλητή rms.
• Um = είναι η μέγιστη σταθερά.

Σήμανση και επιλογή βαρίστορ

Στην πράξη, για παράδειγμα, κατά την επιδιόρθωση μιας ηλεκτρονικής συσκευής, πρέπει να εργαστείτε με τη σήμανση βαρίστορ, συνήθως γίνεται με τη μορφή:

20D 471Κ

Τι είναι και πώς να το καταλάβετε; Οι πρώτοι χαρακτήρες 20D είναι η διάμετρος. Όσο μεγαλύτερη και παχύτερη είναι, τόσο περισσότερη ενέργεια μπορεί να διαλύσει το βαρίστορ. Περαιτέρω το 471 είναι τάση ταξινόμησης.

Ενδέχεται να υπάρχουν άλλοι πρόσθετοι χαρακτήρες, που συνήθως υποδηλώνουν τον κατασκευαστή ή το χαρακτηριστικό του εξαρτήματος.

Τώρα ας δούμε πώς να επιλέξουμε σωστά το βαρίστορ, έτσι ώστε να εκτελεί σωστά τη λειτουργία του. Για να επιλέξετε ένα στοιχείο, πρέπει να γνωρίζετε στο κύκλωμα με ποια τάση και τύπο ρεύματος θα λειτουργήσει. Για παράδειγμα, μπορούμε να υποθέσουμε ότι για την προστασία συσκευών που λειτουργούν σε κύκλωμα 220V, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε βαρίστορ με τάση ταξινόμησης ελαφρώς υψηλότερη (έτσι ώστε να λειτουργεί όταν η ονομαστική τιμή υπερβαίνει σημαντικά), δηλαδή 250-260V. Αυτό είναι βασικά λάθος.

Το γεγονός είναι ότι στα κυκλώματα AC 220V είναι η πραγματική τιμή. Εάν δεν αναφερθείτε σε λεπτομέρειες, τότε το πλάτος του ημιτονοειδούς σήματος προς τη ρίζα είναι 2 φορές μεγαλύτερη από την πραγματική τιμή, δηλαδή 1,41 φορές. Ως αποτέλεσμα, η τάση πλάτους στις εξόδους μας είναι 300-310 V.

240 * 1,1 * 1,41 = 372 V.

Όπου 1,1 είναι ο παράγοντας ασφαλείας.

Σε αυτούς τους υπολογισμούς, το στοιχείο θα αρχίσει να λειτουργεί όταν η τρέχουσα τάση πηδά πάνω από 240 βολτ, οπότε η τάση ταξινόμησης πρέπει να είναι τουλάχιστον 370 βολτ.

Ακολουθούν τυπικές αξιολογήσεις βαρίστορ για δίκτυα AC με τάση:

• 100V (100 ~ 120) - 271k;
• 200V (180 ~ 220) - 431k;
• 240V (210 ~ 250) - 471k;
• 240V (240 ~ 265) - 511k.

Οικιακή χρήση

Ο σκοπός των βαρίστορ είναι η προστασία του κυκλώματος κατά τους παλμούς και υπέρταση στη γραμμή. Αυτή η ιδιότητα επέτρεψε στα υπό εξέταση στοιχεία να βρουν την εφαρμογή τους ως προστασία:

• γραμμές επικοινωνίας ·
• πληροφορίες εισόδου ηλεκτρονικών συσκευών ·
• κυκλώματα ισχύος.

Τα περισσότερα φθηνά τροφοδοτικά δεν εγκαθιστούν προστατευτικά. Αλλά σε καλά μοντέλα, τα βαρίστορ εγκαθίστανται στην είσοδο.

Επιπλέον, όλοι γνωρίζουν ότι ο υπολογιστής πρέπει να είναι συνδεδεμένος στην τροφοδοσία μέσω ενός ειδικού καλωδίου επέκτασης με ένα κουμπί - φίλτρο δικτύου. Δεν φιλτράρει μόνο παρεμβολές, αλλά και τα βαρίστορ εγκαθίστανται σε κανονικά κυκλώματα φίλτρου.

Συχνά, οι ηλεκτρολόγοι συνιστούν την προστασία των κινεζικών λαμπτήρων LED εγκαθιστώντας ένα βαρίστορ παράλληλα με το φυσίγγιο. Άλλες συσκευές προστατεύουν επίσης, ορισμένες τοποθετούν το βαρίστορ σε μια πρίζα ή σε ένα βύσμα για την προστασία του συνδεδεμένου εξοπλισμού.

Για να προστατεύσετε ολόκληρο το διαμέρισμα - μπορείτε να εγκαταστήσετε το βαρίστορ σε dyn-rail, σε καλές συσκευές στην περίπτωση που είναι πραγματικά ισχυρά βαρίστορ με διάμετρο γροθιάς.Ένα παράδειγμα μιας τέτοιας συσκευής είναι το SPE-1, το οποίο φαίνεται στην παρακάτω φωτογραφία:

Εν κατακλείδι, θα ήθελα να σημειώσω ότι ο σκοπός του βαρίστορ είναι να προστατεύσει οποιοδήποτε ηλεκτρικό κύκλωμα. Η αρχή της λειτουργίας βασίζεται σε μια αλλαγή στην αντίσταση της δομής του ημιαγωγού υπό την επίδραση της υψηλής τάσης. Η τάση στην οποία ένα ρεύμα 1 mA αρχίζει να ρέει μέσω του στοιχείου ονομάζεται ταξινόμηση. Αυτό και η διάμετρος του στοιχείου είναι οι κύριες παράμετροι κατά την επιλογή. Ίσως έχουμε εξηγήσει με σαφήνεια τι είναι ένα βαρίστορ και γιατί είναι απαραίτητο, κάντε ερωτήσεις στα σχόλια εάν δεν καταλαβαίνετε κάτι.

Στο τέλος, προτείνουμε να παρακολουθείτε χρήσιμα βίντεο σχετικά με το θέμα του άρθρου:

Σίγουρα δεν ξέρετε:

• Τι είδους παρεμβολές υπάρχει στο δίκτυο;
• Αρχή λειτουργίας SPD
• Πώς να φτιάξετε ένα προστατευτικό κύματος
• Πώς να ελέγξετε μια αντίσταση στο σπίτι