Ограничить перепады напряжения в электрике можно с помощью специальных приборов. К таким приборам относятся варисторы.
Они широко применяются при сборках источников питания. Из этой статьи вы узнаете о работе и областях применения варисторов.
Принцип действия
Варистор является нелинейным резистором, сделанным из металлооксидных либо оксидноцинковых полупроводников. Этот прибор защищает от перенапряжения различные электронные и электрические схемы. Варистор функционирует как на токе, непрерывно изменяющемся по величине и направлению, так и на токе, не изменяющемся по направлению и величине.
Ток утечки –ток, вызванный плохой изоляцией и проходящий по варистору с минимальной силой.
Кроме того, варистор может быть представлен как электроизоляционный элемент с возможностью накапливать электрический заряд, то есть в этом случае ток по нему не будет протекать.
Однако, при установленном значении напряжения +/-60 (из графика) допускается протекание тока.
Одним из свойств варистора является снижение сопротивления с нескольких тысяч до нескольких десятков Ом в ходе повышения действующего на него напряжения больше определенного значения порога.
Если продолжать повышать напряжение, то будет происходить ещё большее уменьшение сопротивления.
Благодаря этому обозначению варистор можно легко обнаружить на схематичных изображениях. Кроме того, используются обозначения: RU либо VA.
Их присоединяют к электроцепи так, чтобы не было пересечений. Это предохраняет эти цепи от разрушений. Варисторы в чём-то схожи с конденсаторами. Однако, отличие в том, что варистор способен подавить перепады напряжения.
То есть, при скачке – энергия не попадает на элемент, а будет распространяться в виде испускаемой теплоты. Переменный резистор перегорит, когда скачок будет максимальным.
Возможны и такие ситуации, когда при сильном скачке варистор может разорваться или же когда его составляющая часть (в виде кристалла) сломается, а катод и анод может закоротить. Это вызовет то, что корпус и остальные комплектующие сгорят.
Поэтому во избежание подобных ситуаций, строго друг за другом в цепи на питающий провод монтируют специальный предохраняющий элемент.
При возникновении импульса и длительной работы варистора перегорит сам предохраняющий элемент с разрывом электроцепи.
Тем самым, варистор способен предохранить разнообразные высокочувствительные электросхемы при образовании перепадов напряжения.
К недостаткам варистора можно отнести возникновение шумов, характеризующихся низким значением частоты. Температурную зависимость вольтамперной кривой также относят к недостаткам.
Устройство
Создаются варисторы при высоких температурах в результате спекания полупроводников (окись цинка/карбида кремния) посредством связующих компонентов (глина, смола, лак, жидкое стекло).
Затем поверхности полученных деталей покрываются металлическим слоем и соединяются с металлическими проволочными выводами.
Конструкция варисторов чаще всего выполнена в форме диска, таблетки или стержня. Последний тип варисторов достаточно широко применяется.
Основные параметры
Переменный резистор относится к радиодеталям, а значит обладает важными техническими параметрами:
- Напряжение, рассчитанное для работы варистора — это номинальный уровень напряжения — Un (НУН). Сила тока, протекающего по переменному резистору, равна одному мА. На значение Un влияет материал, из которого изготовлен варистор.
- Распространяемая переменным резистором мощность на протяжении работоспособности устройства с сохранением всех норм, называется допустимая средняя рассеивающаяся мощность и обозначается символом P.
- Предельное разрешенное значение энергии одного импульса (W). Единицей измерения является Джоуль.
- Ipp, называется наибольший импульсный ток, период нарастания которого длится 8мкс. Общее время действия импульса составляет 20 мкс.
- Та ёмкость, которую измерили в закрытых условиях, обозначается символом Co. В зависимости от прикладываемого напряжения величина ёмкости во время действия прибора будет иметь разное значение. В том случае, когда через переменный резистор будет проходить ток значительной силы, то эта ёмкость снизиться до ноля.
Помимо этих параметров существует ещё 2 типа напряжения:
- Um~ — предельно возможное среднеквадратичное переменное напряжение;
- Um= — предельно возможное постоянное напряжение.
Маркировка и выбор варистора
Во время выбора, а также во время проведения ремонтных работ электротехники должны знать, как маркируются варисторы:
07D 471K
Расшифровывается это так: 07D – обозначает диаметр прибора, 471K – напряжение, которое задано производителем для устройства (Un). От диаметра зависит значение энергии, способная рассеиваться варистором.
Например, чем выше диаметр, тем больше будет величина рассеиваемой энергии.
Также допускается наличие других обозначений, с помощью которых ссылаются на производителей либо сообщают об особенностях варисторов.
Как маркируются варисторы и как эта маркировка расшифровывается, мы рассказали. Теперь следует разобраться с тем, как сделать верный выбор варистора и не ошибиться.
Для этого необходимо знать напряжение прибора и то, с какой силой возникают импульсы. Так, металлооксидные варисторы обладают достаточно большим рабочим диапазоном напряжения (от 10В и более 1000В).
Стоит предполагать какой величины должно быть напряжение, для того чтобы обеспечить прибор защитой. Например, если работать в сети 220В, то необходимо выбирать варисторы со значением прибора Un равным 250-260В.
Ниже перечислены наиболее распространённые величины Un для электросети с переменным током:
- 100В (от 100 до 120)– 271K;
- 200В (от 180 до 220) – 431K;
- 240В (от 210 до 265) – 471K/511K.
Кроме этого, стоит принимать во внимание и различные потемнения, трещины либо следы подгорания на корпусе варисторов. Если что-то из перечисленного есть на корпусе, то такой прибор нельзя использовать.
Применение прибора в быту
Ещё раз вспомним, что предназначение варисторов в защите электроцепей от резких скачков и перенапряжений на электролиниях. Это позволяет применять приборы:
- в силовых цепях;
- в линиях связи;
- при защите выводов электрических приборов.
Со многими случалась ситуация, когда во всём районе у жильцов выходила из работы вся электроаппаратура.
В данном случае, проблема заключается в том, что на линиях электропередач, которые обеспечивают питанием этот район, вместо того чтобы по одному из кабелей протекала фаза, а по-другому ноль, но при поломке по обоим кабелям стала протекать фаза.
И в таких случаях, при появлении фазы на втором кабеле, варистор параллельно соединит блок, который необходимо защитить.
Варисторы также применяют для защиты входных кабелей в большинстве источников питания, за исключением каких-то недорогих моделей. Для подключения компьютера к электропитанию используют сетевые фильтры, с установленными в них варисторами.
Компактные полупроводниковые резисторы применяют в платах различных смартфонов и другой электроникедля их предохранения от статики. Очень широко распространено их использование в электронике автомобилей и приборах для телекоммуникаций.
В электрике при помощи варисторов предохраняют от поломки большинство бытовых приборов, устанавливая их внутри розеток и в вилках.
Поместив переменный резистор в металлический профиль, используемый в электрике и называемый дин-рейкой, можно обеспечить защитой весь дом или квартиру.
Внутри корпусов некоторых устройств встречаются варисторы, обладающими значительной величиной мощности.
По итогу, в этой статье мы простым и понятным языком объяснили с какой целью и в каких ситуациях предохраняют электроцепи при помощи варисторов. Это надёжный и простой способ обезопасить электрокабеля от перепадов в напряжении.
В выборе прибора следует учитывать размер и основные параметры, о которых мы говорили ранее. Если у вас остались какие-то вопросы по данной теме, то вы можете задать их в комментариях.
