Varistor je elektrický prvek, jehož odpor se může měnit v závislosti na dodávaném napětí.
Princip činnosti varistoru
Odpor varistoru závisí na napětí, které je k němu přiváděno. Odpor varistoru je zpravidla až do prahové hodnoty vysoký (více než 1-2 megaohmy). Při překročení prahové hodnoty napětí se odpor varistoru rychle snižuje. Tato vlastnost varistoru je vynikající při ochraně elektroniky před přepětím vysokého napětí. Koneckonců, pulzní proud v tomto případě prochází varistorem a je rozptýlen ve formě tepla.
Pokud je však prahová hodnota napětí udržována po dlouhou dobu, varistor se přehřívá a „shoří“.
„Hoří“ v uvozovkách, protože varistor často exploduje. Nebo se zkratuje a pak může dojít ke vznícení. Za tímto účelem je před varistor umístěna pojistka.
Mimochodem, při výměně pojistky doporučujeme zároveň zkontrolovat varistor. Je velmi běžné, že pojistka selže kvůli vybitému varistoru. Pokud to neuděláte, při příštím přepětí riskujete více než varistor a pojistku.
Můj osobní výběr DIY pájecích sad z Aliexpress pro pájení od jednoduchých za 153 až 2500 rublů. Dceři je 5 let – potřebuje si zvyknout na páječku))) – ať se na to zatím alespoň podívá – běžte se podívat, jedna LED kostka stojí hodně
Aby se předešlo požárům, termistory se začaly pájet do varistorů. Termistor absorbuje přebytečnou tepelnou energii, což dále chrání vaše zařízení před spalováním. Takové varistory se prodávají okamžitě smontované.
Výroba varistorů
To vše vysvětluje zařízení varistoru. Varistor se skládá z polovodiče a různých spojovacích materiálů. Běžnou kombinací je karbid křemíku a epoxidová pryskyřice. Jsou roztaveny při vysokých teplotách. Poté je povrch varistoru potažen kovem a výstupy jsou připájeny.
Schopnost varistoru vést přes sebe vysoké napětí zajišťuje materiál – křemík. Krystaly karbidu křemíku při zahřívání výrazně snižují svůj odpor. A proud jimi může snadno procházet.
Stále běžnější jsou však varistory z oxidu zinečnatého. Jsou jednodušší na výrobu a mohou jimi procházet impulsy vyššího napětí. Technika jejich výroby je podobná jako při výrobě keramických varistorů.
Aplikace varistoru
Varistory se používají ve většině spotřební elektroniky po celém světě. Lze je nalézt téměř v každé elektronice. Nacházejí se také v automobilové elektronice, mobilních a domácích spotřebičích, síťových filtrech a počítačovém hardwaru.
Mimochodem, dobrý zdroj se od čínského liší tím, že první má varistor. Proto je dobrý napájecí zdroj mnohem odolnější a opravitelný.
Řemeslníci také používají varistory při montáži svých padělků z LED lamp. A speciální řemeslníci je zvládají umístit do zásuvek a zástrček. Pokud máte doma problém s přepětím, můžete vymyslet mnoho, jak ochránit svou elektroniku.
Rozsah jejich použití je široký. Může se jednat o instalace s napětím 20 kV a s napětím 3V. Může se jednat o síť se střídavým proudem nebo se stejnosměrným proudem. Varistory lze nalézt skutečně téměř všude.
Jaké vlastnosti tedy varistor má?
K popisu varistoru se zpravidla používají následující parametry:
Varistorová kapacita v uzavřeném stavu. Během provozu se jeho hodnota může změnit. Při zvláště vysokém proudu klesá téměř na nulu. Označeno jako Co.
Maximální energie v joulech, kterou může varistor absorbovat v jednom pulzu. Označený W.
Maximální hodnota pulzního proudu při 8/20 ms. Označeno jako Ipp.
Střední kvadratická hodnota střídavého napětí v obvodu. Označeno jako Um.
Mezní napětí při stejnosměrném proudu. Označeno jako Um=.
Pro přibližné výpočty provozního napětí doporučujeme použít hodnotu Un maximálně 0,6 se střídavým proudem a 0,8 se stejnosměrným proudem.
V sítích 220V se používají varistory s minimálním klasifikačním napětím (Un) od 380 do 430 V.
Při výběru bychom neměli zapomínat na kapacitu varistoru. Zpravidla záleží na velikosti varistoru. Varistor TVR 20 431 má tedy kapacitu 900 pF a TVR 05 431 – 80 pF. Tyto hodnoty lze vždy nalézt v referenčním materiálu.
Ve schématech je varistor označen následovně:
RU je označení samotného varistoru. Číslo vedle RU je pořadové číslo. To znamená, jaký počet varistorů je v obvodu? Písmeno U vlevo dole na šikmém procházejícím varistorem znamená, že tento prvek má schopnost měnit napětí. Na schématech jsou také často vyznačeny varistorové značky. O značení a jeho dekódování si povíme níže.
Varistorová ochrana zařízení
Varistorová ochrana se používá v domácích spotřebičích. Mohou být zapájeny do samotné desky nebo vyvedeny a zajištěny samostatnými dráty. Varistory musí být zapojeny paralelně. Zapojovat je do série prostě nedává smysl. V tomto případě proud jednoduše neprotéká obvodem.
Jak funguje varistorová ochrana?
Například blízko vašeho domu udeřil blesk. Nebo se mohla zachytit do elektrického vedení. V síti došlo k přepětí. Varistor jej pohltí a pokud je pulz příliš silný/dlouhý, varistor odumírá.
To znamená, že varistor zaručuje, že vaše citlivá elektronika nespálí přepětím. Je však třeba pamatovat na to, že varistor se může stát zkratovým bodem během dlouhodobého provozu při maximálním napětí.
Výše jsme popsali několik způsobů, jak se tomu vyhnout. Použijte varistory s termistory nebo zapojte do obvodu pojistky.
Abychom vše co nejvíce zjednodušili: při nízkém napětí je varistor blokovací zařízení, při vysokém napětí je to vodivé zařízení.
Výběr varistoru
Chcete-li účinně a spolehlivě chránit své zařízení, musíte si vybrat varistor moudře.
K ochraně domácích spotřebičů se zpravidla používají varistory s prahovou hodnotou napětí od 275 do 430 V. Při výběru varistorů s přihlédnutím k jiným hodnotám (kapacita atd.) se nebudeme podrobně zabývat. Je zde mnoho nuancí, které jednoduše nelze vzít v úvahu ve formátu tohoto článku. Pro přesnější výběr varistoru můžeme doporučit použití příruček o varistorech. Označují všechny vlastnosti, které má konkrétní varistor. To vám umožní vybrat ten nejvhodnější pro vaše cíle a záměry.
Dalším důležitým parametrem při výběru varistoru je rychlost odezvy. Zpravidla je u většiny varistorů asi 25 ns. Ne vždy to ale stačí.
Pak jsou pro vás vhodné varistory s kratší dobou odezvy. Nedosažitelným ideálem z hlediska rychlosti odezvy jsou varistory vyráběné technologií vícevrstvé struktury SIOV-CN. Jejich rychlost odezvy může být menší než 1 ns.
Takové varistory jsou nezbytné pro ochranu před statickou elektřinou. V domácích spotřebičích se takové varistory prakticky nepoužívají.
Varistor nastavený na nulu může sloužit jako záruka životnosti vašeho zařízení při jakémkoliv přepětí. Samozřejmě s přihlédnutím k tomu, že je instalován i na fázi.
Slyšeli jste pravděpodobně o případech, kdy mnoha lidem vyhořela elektronika najednou? To se děje právě díky tomu, že vodiči prochází pouze fáze. Proti tomu chrání i varistor.
Výhody použití varistoru
Varistor je jako útočná puška Kalašnikov. Jednoduché, spolehlivé, levné. A všude rozšířený. Vždy to bude fungovat a nezklame vás. Rozsah jeho aplikace je obrovský. Jak jsme psali výše, od 20 kV do 3V. No, nezapomeňte na dobu odezvy. 25ns pro průměrný varistor je docela dobrý. A existují případy s rychlostí odezvy pod 0,5 ns.
Ale jako všechno na tomto světě má varistor také své nevýhody.
Patří mezi ně nízkofrekvenční hluk během provozu, velká kapacita varistoru (od 70 do 3000 pF) a tendence materiálů varistorů zastarávat.
Výhody varistoru převažují nad nevýhodami. Proto se tak rozšířil. Stejně jako útočná puška Kalašnikov.
Jak zkontrolovat varistor?
Zde jsou 3 metody dostupné téměř každému:
- Inspekce
- Zkontrolujte varistor multimetrem
- Zazvoňte na řetěz.
Začněme tím nejjednodušším způsobem – podívejte se na varistor
Abyste se k němu dostali, budete muset domácí spotřebič rozebrat a vyčistit jej od prachu. Zde budete potřebovat šroubovák a kartáč. Hlavním problémem napájecích zdrojů je prach.
Poškozený varistor lze rozpoznat podle prasklin v pouzdře, bobtnání a zjevných známek vystavení vysokým teplotám. (Minimálně mírně roztavené tělo, maximálně – stopy zkratu).
Varistor je z vnější strany potažen, obvykle keramickým nebo epoxidovým povlakem. Při přehřátí varistoru povlak praskne.
Multimetr
Testování varistoru pomocí multimetru je celkem jednoduché. Na multimetru jsme nastavili limit měření. Točíme na maximum, obvykle 2 megaohmy (2MOhm, 2M, méně často 2000K). Při měření by měl multimetr ukazovat odpor blíže k nekonečnu. Často ukazuje 1-2 megaohmy.
Při měření se varistoru nedotýkejte rukama! V tomto případě vám multimetr ukáže odpor vašeho těla, nikoli varistor.
Zvonění
Při zvonění budete muset odpájet jednu z nožiček varistoru z obvodu. Volání by mělo probíhat z různých směrů. Pracovní varistor nezvoní, což je pochopitelné. Neprotéká jím žádný proud. Odpor to nedovoluje.
Varistorové značení
Pokud je váš varistor vadný, znalost označení varistoru vám velmi pomůže při jeho výměně. Samotné označení je umístěno na pouzdru a je to soubor latinských písmen a číslic. Navzdory různým výrobcům se označení varistorů většinou příliš neliší a jsou celkem dobře čitelné.
Jako příklad uvádíme 2 různé varistory od různých výrobců:
- CNR-12D182K
- ZNR V12182U.
První číslo 12 udává průměr varistoru v milimetrech. Druhé číslo je 182K otevírací napětí. 18 – napětí, 2 – koeficient. CNR je označení materiálu varistoru. V tomto konkrétním příkladu je varistor vyroben z oxidů kovů.
K – používá se k označení třídy přesnosti. To znamená, že pokud je na těle varistoru napsáno – 275K, pak K je přesnost 10% a 275 je otevírací napětí. A otevírací napětí se vypočítá následovně – 275 + – 27,5.
To znamená, že například náš varistor 20D471K lze nahradit varistorem TVR20471. Nebo jakýkoli jiný analog varistoru. Například – SAS471D20. Stačí znát základní principy označování.
Pravda, s domácími varistory to nepůjde. Budete muset použít referenční materiály. Naše varistory jsou označeny následovně: CH2-1, VR-1 a CH2-2. Například: CH-2 – varistory z oxidu zinečnatého. Ale to lze zjistit pouze z referenčních materiálů.
Navzdory výše popsaným zásadám označování důrazně doporučujeme při výběru varistoru použít referenční literaturu. Označuje všechny potřebné vlastnosti varistoru, včetně těch, které nelze rozpoznat podle označení.
Co dělat, když jsou značky na varistoru vymazány?
Megaohmetr vám pomůže zjistit, pro jaké napětí je váš varistor navržen. Chcete-li zkontrolovat varistor, musíte jej připojit k meggeru a spustit jej v rámci limitů. To znamená, že pokud je varistor 470V, měl by být zkontrolován na 500V.
Existuje způsob použití napájecího zdroje. Je pravda, že to vyžaduje napájecí zdroj s nastavitelným napětím a maximálním proudem. Síla proudu musí být nastavena tak, aby se varistor nespálil. A jak jsme psali výše, mají tendenci explodovat.
Proto by měl být před připojením vizuálně zkontrolován. Pokud jsou na tělese varistoru praskliny, otoky a je na pohled vidět, že se roztavilo, tak takový varistor rozhodně nefunguje. Často se ale jedná o trhliny. Materiál varistorů je náchylný ke stárnutí, to je třeba mít stále na paměti. Takto poškozené varistory se nesmí kontrolovat. Nejsou to dělníci.
V elektronice existuje skupina součástek, jejichž úkolem je omezovat napěťové rázy. Jedním z těchto prvků je varistor. Nejčastěji lze toto zařízení nalézt ve většině dobrých napájecích zdrojů. V tomto článku si povíme, jak varistory fungují a kde se používají.
Princip
Varistor je polovodičová součástka se symetrickou nelineární charakteristikou proud-napětí. Na základě jeho tvaru můžeme usoudit, že varistor pracuje ve střídavém i stejnosměrném proudu. Pojďme se na to podívat podrobněji.
Za normálních podmínek je proud přes varistor extrémně malý, nazývá se svodový proud. Lze jej považovat za dielektrickou součástku s určitou elektrickou kapacitou a dá se říci, že nepropouští proud. Ale při určitém napětí (na obrázku je to + – 60 voltů) začne procházet proud.
Jinými slovy, princip činnosti varistoru v ochranných obvodech připomíná jiskřiště, pouze v polovodičovém zařízení nedochází k obloukovému výboji, ale mění se jeho vnitřní odpor. Jak se odpor snižuje, proud se zvyšuje z několika mikroampérů na stovky nebo tisíce ampér.
Konvenční grafické znázornění varistoru ve schématech:
Označení prvku na schématech připomíná běžný rezistor, ale úhlopříčně přeškrtnuté čárou, na kterou lze vytisknout písmeno U. Chcete-li tento prvek na desce nebo v obvodu najít, věnujte pozornost štítkům, nejčastěji jsou jsou označeny jako RU nebo VA.
Paralelně s obvodem je instalován varistor, který jej chrání. Když tedy dojde k napěťovému impulsu chráněného obvodu, energie nevstoupí do zařízení, ale je rozptýlena ve formě tepla na varistoru. Pokud je energie pulzu příliš vysoká, varistor se spálí. Koncept ale vyhoří, možnosti vývoje jsou dvě. Buď se varistor jednoduše rozbije na kousky, nebo se zničí jeho krystal a dojde ke zkratování elektrod. To způsobí spálení kolejí a vodičů nebo vzplanutí prvků pouzdra a dalších částí.
Aby se tomu zabránilo, je před varistor instalována pojistka v sérii s celým obvodem na signálním nebo napájecím vodiči. Pak v případě silného napěťového impulzu a dlouhodobého provozu nebo vyhoření varistoru shoří i pojistka a dojde k přerušení obvodu.
K čemu taková součástka zkrátka je?Její vlastnosti umožňují chránit elektrický obvod před škodlivými rázy napětí, které se mohou vyskytnout jak na informačních linkách, tak na elektrických vedeních např. při spínání výkonných elektrospotřebičů. Tento problém probereme trochu níže.
Zařízení
Varistory jsou navrženy zcela jednoduše – uvnitř je krystal z polovodičového materiálu, nejčastěji je to oxid zinečnatý (ZiO) nebo karbid křemíku (SiC). Lisovaný prášek z těchto materiálů je podroben vysokoteplotní úpravě (vypalován) a pokryt dielektrickým pláštěm. Jsou dostupné buď ve verzích s axiálními vývody, pro montáž do otvorů na desce plošných spojů, nebo v SMD pouzdru.
Níže uvedený obrázek jasně ukazuje vnitřní strukturu varistoru:
Základní parametry
Chcete-li vybrat správný varistor, musíte znát jeho hlavní technické vlastnosti:
- Klasifikační napětí může být označeno jako Un. To je napětí, při kterém začne varistorem protékat proud 1 mA, s dalším přebytkem se proud lavinovitě zvyšuje. Právě tento parametr je uveden v označení varistoru.
- Jmenovitý ztrátový výkon P. Určuje, jak moc může prvek disipovat při zachování svých charakteristik.
- Maximální energie jednoho pulzu W. Měřeno v joulech.
- Maximální pulzní proud Ipp. Nehledě na to, že fronta stoupá do 8 μs a její celkové trvání je 20 μs.
- Kontejner v uzavřeném stavu – Co. Jelikož je varistor v uzavřeném stavu jako kondenzátor, protože jeho elektrody jsou odděleny nevodivým materiálem, má určitou kapacitu. To je důležité, když se zařízení používá ve vysokofrekvenčních obvodech.
Existují také dva typy stresu:
- Um~ – maximální efektivní nebo střední kvadratická proměnná;
- Um= — maximální konstanta.
Označení a výběr varistoru
V praxi se například při opravě elektronického zařízení musí pracovat s označením varistoru, obvykle se vyrábí ve tvaru:
20D 471K
Co to je a jak tomu rozumět? První znaky v 20D jsou průměr. Čím větší a tlustší je, tím více energie může varistor rozptýlit. Dále, 471 je klasifikační napětí.
Mohou být přítomny další doplňkové symboly, obvykle označující výrobce nebo vlastnosti součásti.
Nyní pojďme zjistit, jak vybrat správný varistor, aby správně plnil svou funkci. Chcete-li vybrat součástku, musíte v obvodu vědět, s jakým napětím a typem proudu bude pracovat. Lze například předpokládat, že pro ochranu zařízení pracujících v obvodu 220V je nutné použít varistor s klasifikačním napětím o něco vyšším (aby fungoval při výrazném překročení jmenovité hodnoty), tedy 250-260V. . To je zásadně špatně.
Faktem je, že ve střídavých obvodech je efektivní hodnota 220V. Pokud nejdete do detailů, pak je amplituda sinusového signálu v kořeni 2krát větší než efektivní hodnota, tedy 1,41krát. V důsledku toho je amplitudové napětí v našich zásuvkách 300-310 V.
Kde 1,1 je bezpečnostní faktor.
Při takových výpočtech začne prvek pracovat, když efektivní napětí vyskočí na více než 240 voltů, což znamená, že jeho klasifikační napětí musí být alespoň 370 voltů.
Níže jsou uvedeny typické jmenovité hodnoty varistorů pro AC sítě s napětím:
- 100V (100~120)– 271k;
- 200V (180~220) – 431k;
- 240V (210~250) – 471k;
- 240V (240~265) – 511k.
Použití v domácnosti
Účelem varistorů je ochrana obvodu při impulsech a přepětí na vedení. Tato vlastnost umožnila příslušným prvkům najít uplatnění jako ochrana:
- komunikační linky;
- informační vstupy elektronických zařízení;
- silových obvodů.
Většina levných napájecích zdrojů neinstaluje žádnou ochranu. Ale u dobrých modelů jsou na vstupu instalovány varistory.
Navíc každý ví, že počítač musí být připojen k napájení přes speciální prodlužovací kabel s tlačítkem – přepěťovou ochranou. Nejenže filtruje rušení, ale varistory jsou instalovány i v běžných filtračních obvodech.
Elektrikáři často doporučují chránit čínské LED lampy instalací varistoru paralelně k zásuvce. Chrání také další zařízení; některá instalují varistor do zásuvky nebo zástrčky, aby chránila připojená zařízení.
Pro ochranu celého bytu můžete nainstalovat varistor na DIN lištu, v dobrých zařízeních jsou v pouzdře umístěny skutečné výkonné varistory o průměru pěsti. Příkladem takového zařízení je OIN-1, který je zobrazen na fotografii níže:
Na závěr bych rád poznamenal, že účelem varistoru je chránit jakýkoli elektrický obvod. Princip činnosti je založen na změně odporu polovodičové struktury vlivem vysokého napětí. Napětí, při kterém prvkem začne protékat proud 1 mA, se nazývá klasifikace. Toto a průměr prvku jsou hlavní parametry při výběru. Snad jsme jasně vysvětlili, co je varistor a k čemu je potřeba, zeptejte se v komentářích, pokud vám něco není jasné.
Nakonec doporučujeme sledovat užitečná videa k tématu článku:
Asi nevíš:
Zveřejněno 14.08.2018 Aktualizováno 14.08.2018 Alexandrem (administrátorem)
