Варистор - що це таке? Варистори: принцип роботи, типи і застосування

Варистор – що це таке, де він застосовується, і навіщо необхідний? Даний елемент електронних схем досить рідко використовується, тому його назва не на слуху. Давайте виправимо це і ознайомимося з його роботою і принципом пристрою.

Загальна інформація

Електроустановки володіють ізоляцією, яка відповідає номінальній напрузі. Реальний показник може відрізнятися від теоретичного значення. Але робота буде забезпечуватися в разі, якщо відхилення невелика і знаходиться в межах дозволеного діапазону. І все ж електрообладнання часто виходить з ладу через імпульсу напруги. Так називають різке зміна характеристики в певній точці, коли слід відновлення до початкового рівня за невеликий проміжок часу. Імпульси можуть бути грозові та комутаційні. Щоб захиститися від таких перепадів, використовують різні пристрої, серед яких вентильні розрядники, фільтри, ланцюжки і багато інших розробок. Але найбільш успішним виявився варистор. Що це таке? Так називають ефективний і дешевий засіб захисту від імпульсів, яке базується на нелінійних напівпровідникових резисторах. Принцип їх дії простий: варистор вмикається паралельно до нього обладнання в нормальному режимі на нього впливає робоча напруга захищається пристрою. Коли настає екстрена ситуація, то він починає функціонувати як ізолятор. Їх відмінною рисою є симетрична і добре виражена нелінійну вольт-амперна характеристика.

Дії варистора

Коли виникає імпульс, то пристрій в силу нелінійності характеристики швидко зменшує свій опір (до часток Ома) і шунтує навантаження. Таким чином, вона захищається, а поглинена енергія розсіюється у вигляді тепла. Під час таких процесів у варисторах може протікати струм величиною в кілька тисяч ампер. Враховуючи практично безінерційність пристрою, після того, як імпульс погашений, він знову стає приладом з великим опором. Таким чином, в нормальних умовах він не впливає на роботу електрообладнання. Але їсти будуть імпульси небезпечної напруги, то будьте впевнені – вони срежутся. Це забезпечує схоронність навіть слабкої ізоляції.

Найпопулярніші зразки

Говорячи про варистор, що це таке, не можна обійти стороною матеріали, з яких він виготовляється. Найбільше поширення отримали ті пристрої, які зроблені з використанням оксиду цинку. Це обумовлено декількома причинами:

Простота виготовлення.

Цинк має хорошу здатність до поглинання високоенергетичних імпульсів напруги.

Створюються вони за «керамічної технології, яка включає в себе пресування, випал, нанесення електродів і електроізоляції, пайку висновків і монтаж вологозахисних покриттів. Завдяки простоті виготовлення вони можуть створюватися навіть під індивідуальні замовлення.

Маркування

Ми вже достатньо уваги приділили вивченню того, чим є варистор. Маркування цього приладу складна, і тому при придбанні пристрою про нього можна судити за даними, розміщеним на корпусі. Розглянемо на такому прикладі: є CNR-06D400K. CNR – це назва типу, в даному випадку перед нами металлооксидний варистор. 06 – він має діаметр до 6 міліметрів. D – перед нами дисковий варистор. 400 – напруга спрацьовування. K – ця буква говорить про те, що допуск можливого відхилення має похибка в 10%. Якщо говорити про комп'ютерної техніки, то у них варистори розраховані на 470В. Погодьтеся, чимало. Але ж існує не один варистор! Маркування цих деталей проводиться кожним великим виробником по-своєму, тому універсальних і стандартизованих правил розпізнавання немає. Тому потрібно користуватися допомогою або продавців, або вдаватися до послуг довідників.

Зображення

Якщо ми не хочемо, щоб техніка згоріла, то нам важливий варистор. Позначення на схемі виглядає як у звичайного резистора, тільки є ще коса лінія і літера U. Вона говорить про те, що робочі характеристики безпосередньо залежать від величини напруги. Але може й по-іншому виглядати варистор. Позначення на схемі для нього задається як RU, після чого зазначаються цифри. Число є порядковим номером, а ось літери позначають назву пристрою: резистор-варистор. Також можуть бути інформаційні позначення. Це можна віднести до популярної вітчизняної продукції, яка виготовляється на заводі «Прогрес» в Ухті. Їх варистор на схемі може бути промаркований літерами від А до Р.

Перевірка працездатності елемента

Ось у нас в руках є варистор. Як перевірити його працездатність? Починати завжди необхідно з зовнішнього огляду пристрою. Необхідно уважно пошукати на корпусі сколи, тріщини, почорніння або сліди нагару. Якщо є зовнішні дефекти, то вже одне це говорить про те, що елемент необхідно замінити або не використовувати взагалі. Якщо при огляді не було виявлено проблем, можна приступати до перевірки мультиметром. У цьому випадку тестер необхідно переключити на режим виміру максимального опору. Ось найпростіший спосіб дізнатися, робочий чи варистор. Як перевірити його працездатність, ми вже розглянули, тепер давайте обговоримо, як підбирати необхідні елементи.

Оптимальний робочий режим

В силу високої лінійності пристрою знайти найкращі параметри для схеми – завдання не з легких. Для цього застосовуються досить складні і численні розрахунки. Велику важливість у цьому випадку відіграє робочий струм, значення якого повинно бути мінімальним і не вести до перегріву пристрою. Але тут доводиться балансувати. Адже якщо використовувати занадто малою робочий струм, то збільшиться обмеження напруги, і пристрій не буде виконувати свою основну функцію. У якості "ледачого" варіанти можна взяти на озброєння такий принцип: робоче постійна напруга не повинна перевищувати 085 від порога варистора. Але цей простий підхід на практиці є малоприменимим. Адже робота варистора специфічна, і бажаний результат, а також рамки обмеження повинні підбиратися під кожен конкретний випадок.

Вибір і установка

Про те, що варистори повинні розміщуватися паралельно захищається електроустаткування, ми вже говорили. Найбільш кращим місцем монтажу варисторів вважається місце після комутаційного апарата (якщо дивитися з боку навантаження, яку необхідно захистити). В якості прикладу вже готового рішення можна навести продукцію раніше згаданого заводу «Прогрес» з назвою «Імпульс-1». Такий варистор призначений для того, щоб його закріплювали на електрощиті. Завдяки йому можна просто реалізувати схему захисту трифазних навантажень з'єднання «зірка» або «трикутник». Або в якості альтернативи вибрати захист 3 електроустановок, які живляться від трифазної мережі.

Параметри

Говорячи про варистор, що це таке, не можна обійти увагою його характеристики, які важливі в роботі:

Класифікаційне напруга. Так називають величину, при якій струм 1 мА протікає через пристрій.

Максимальне допустиме змінну напругу. Під цим розуміється величина, при якій варистор спрацьовує і починає виконувати покладені на нього захисні функції.

Максимальна допустима постійна напруга. Те ж, що і з попереднім варіантом. Але в даному випадку цей параметр стосується роботи з постійним струмом.

Максимальна напруга обмеження. Це величина, при якій варистор може працювати без пошкоджень. Як правило, вказується окремо для різних значень струму. Якщо перевищити цю величину, то варистор трісне навпіл або навіть розлетиться на шматки.

Максимальна поглинається енергія. Вказується в джоулях. Є величиною максимальної енергії імпульсу, яка може бути розсіяна варистором у вигляді тепла без загрози зруйнувати сам пристрій.

Час спрацьовування. Це проміжок, за який пристрій переходить з одного стану в інше, якщо було перевищено максимальну допустиму напругу. Як правило, вимірюється в десятках наносекунд.

Допустиме відхилення. Це величина, зміна на яку кваліфікаційного напруги варистора вважається нормою. Завжди вказується у відсотках. Як можна було зрозуміти зі статті раніше, цей параметр позначається буквою в кінці маркування.

Використання

Давайте розглянемо, наприклад, мережу на 220 Вольт. Для неї оптимальними будуть пристрої, у яких напруга спрацьовування знаходиться в діапазоні 275-420В (але тут є деякі технічні нюанси, які ми чіпати не будемо). В якості мережного фільтра використовується три варистора. Вони блокують проникнення імпульсів по ланцюгу фази і нуля. А чому їх три? Іноді буває таке, що в новинах проскакують повідомлення про проблеми, внаслідок яких електроніки втратили тисячі людей. Таке буває, коли замість нуля і фази по проводах йде тільки остання. Для апаратури це майже завжди вірна смерть. Але наявність варистора на нулі дозволяє успішно захищати від таких ситуацій. В якості показового прикладу можна навести мобільні телефони. Щоб вони не перегоріли, використовують мініатюрні багатошарові варистори. Крім цього, їх можна зустріти в телекомунікаційному обладнанні та автомобільній електроніці.