Şebekeye dahil olan her elektronik cihaz, akım veya gerilim eşik değerlerinin aşılmasına karşı korumaya ihtiyaç duyar. Akım koruması için çeşitli sigortalar ve devre kesiciler kullanılır, ancak cihazı aşırı voltajdan korumak için çoğunlukla varistörler kullanılır. Bu yazıda varistörün çalışma prensibini, bu elektronik bileşenin özelliklerini, avantajlarını ve dezavantajlarını ele alacağız.
İçerik
Varistör nedir ve nerede kullanılır?
varistör - Üzerine uygulanan voltaja bağlı olarak elektrik direncini değiştirebilen yarı iletken malzemeden yapılmış değişken bir dirençtir.
Böyle bir elektronik bileşenin çalışma prensibi, geleneksel bir direnç ve potansiyometreden farklıdır. Standart direnç Devredeki voltajdan bağımsız olarak herhangi bir zamanda sabit bir direnç değerine sahip olan potansiyometre, kontrol düğmesini çevirerek direnci manuel olarak değiştirmenizi sağlar. Ancak varistörün doğrusal olmayan simetrik bir akım-voltaj karakteristiği vardır ve direnci tamamen devredeki gerilime bağlıdır.
Bu özelliğinden dolayı varistörler, voltaj türünden bağımsız olarak elektrik şebekelerini, makineleri ve ekipmanları ve ayrıca elektronik bileşenleri, panoları ve mikro devreleri korumak için yaygın ve etkili bir şekilde kullanılır. Düşük üretim maliyetlerine sahiptirler, kullanımda güvenilirdirler ve yüksek yüklere dayanabilirler.
Varistörler hem 20 kV'a kadar yüksek gerilim tesisatlarında, hem de 3 ile 200 V arasındaki alçak gerilim tesisatlarında gerilim sınırlayıcı olarak kullanılır. Aynı zamanda hem alternatif akımlı hem de doğru akımlı ağlarda çalışabilirler. Akım ve voltajın yanı sıra aşırı gerilim koruma cihazlarında düzenlemek ve stabilize etmek için kullanılırlar. Ağ filtrelerinin, güç kaynaklarının, cep telefonlarının tasarımında kullanılır, SPD ve diğer SPE'ler.
Çalışma türleri ve prensibi
Normal koşullar altında çalışırken, varistör, voltaj bir eşik değerini aştığında düşebilecek büyük bir dirence sahiptir. Yani, devredeki voltaj önemli ölçüde artarsa, varistör yalıtkan bir durumdan elektriksel olarak iletken bir duruma geçer ve yarı iletkendeki çığ etkisinden dolayı kendi içinden büyük bir akım geçirerek voltajı stabilize eder.
Varistörler yüksek ve alçak gerilim ile çalışabilir ve buna göre aynı çalışma prensibine sahip iki grup cihaza ayrılır:
- Yüksek voltaj: 20 kV'a kadar akım değerlerine sahip devrelerde çalışabilme (şebeke ve ekipmanların koruyucu sistemlerinde, aşırı gerilim koruma cihazlarında kullanılır).
- Alçak gerilim: Bu tip bileşenlerin anma gerilimi 3 ila 200 V arasında değişir (elektronik cihazları ve ekipman bileşenlerini 0,1 - 1A akımla korumak için kullanılır ve güç kaynağının giriş veya çıkışına kurulur).
Varistör yanıt süresi güç dalgalanması yaklaşık 25 ns'dir, bu mükemmel bir değerdir, ancak bazı durumlarda yetersizdir. Bu nedenle, elektronik bileşenlerin üreticileri, yanıt süresi 0,5 ns olan bir smd direnci üretmek için bir teknoloji geliştirdiler.
Her çeşit varistör, silikon karbür veya çinko oksitten, bu malzemenin bir bağlayıcı (reçine, kil, cam) ile yüksek sıcaklıkta sinterlenmesiyle yapılır. Bir yarı iletken eleman alındıktan sonra, bağlantı için lehimleme metal uçları ile her iki tarafta metalize edilir.
İşaretleme, ana özellikler ve parametreler
Her varistör üreticisi, ürününü belirli bir şekilde etiketler, bu nedenle oldukça fazla sayıda atama seçeneği ve bunların yorumları vardır. En yaygın Rus varistörü K275'tir ve popüler yabancı yapım bileşenler 7n471k, kl472m ve diğerleridir.
CNR-10d751k varistörünün tanımı aşağıdaki gibi deşifre edilebilir: CNR – metal oksit varistörü; d - bileşenin bir disk biçiminde olduğu anlamına gelir; 10 diskin çapıdır; 751 – bu cihaz için tepki voltajı (hesaplama, ilk iki basamağı 10 ile üçüncü basamağa eşit güce çarparak gerçekleşir, yani 75 çarpı 10 birinci dereceye, 750 V elde ederiz); k - herhangi bir yönde %10 olan nominal voltajın izin verilen sapması (l - %15, M - %20, P - %25).
Varistörlerin ana özellikleri aşağıdaki parametrelerdir:
sınıflandırma gerilimi - varistörden akan belirli akım değerlerinde voltaj (tipik olarak bu değer 1mA'dır). Bu ayar koşulludur ve cihaz seçimini etkilemez;
İzin verilen maksimum voltaj - voltaj aralığı (RMS veya RMS), varistörün direncini düşürmeye başladığı;
Maksimum absorpsiyon enerjisi - varistörün yaydığı ve tek bir darbeye maruz kaldığında bozulmadığı enerjinin değerini gösteren bir özellik (joule cinsinden ölçülür);
Maksimum dalgalanma akımı – mevcut darbenin yükselme süresini ve süresini normalleştirir (amper cinsinden ölçülür);
Kapasite kapalı durumda ve belirli bir frekansta ölçülen çok önemli bir parametredir (varistöre büyük bir akım uygulanırsa sıfıra düşer);
Hata payı - her iki yönde nominal potansiyel farkından sapma (yüzde olarak belirtilir).
Tepki Süresi - varistörün kapalı durumdan açık duruma geçtiği zaman aralığı (genellikle birkaç on nanosaniye).
Varistörlerin avantajları ve dezavantajları
Doğrusal olmayan bir direncin (varistör) önemli bir avantajı, yüksek frekanslarda ve ağır yüklerde kararlı ve güvenilir çalışmasıdır. 3 V ila 20 kV arasındaki voltajlarla çalışan birçok cihazda kullanılır, üretimi nispeten basit ve ucuzdur ve operasyonda verimlidir. Ek önemli faydalar şunlardır:
- yüksek tepki hızı (nanosaniye);
- uzun hizmet ömrü;
- voltaj düşüşlerini izleme yeteneği (ataletsiz yöntem).
Bu elektronik bileşenin birçok avantajı olmasına rağmen, çeşitli sistemlerde kullanımını etkileyen dezavantajları da vardır. Bunlar şunları içerir:
- çalışma sırasında düşük frekanslı gürültü;
- bileşen yaşlanması (zaman içinde parametre kaybı);
- büyük kapasitans: gerilime ve elemanın tipine bağlıdır, 70 ila 3200 pF aralığındadır ve cihazın performansını etkiler;
- maksimum voltaj değerlerinde, güç dağılmaz - önemli ölçüde aşırı ısınır ve uzun vadeli maksimum voltaj değerlerinde arızalanır.
varistör seçimi
Belirli bir cihaz için doğru varistörü seçmek için, güç kaynağının özelliklerini bilmeniz gerekir: geçici darbelerin direnci ve gücü. İzin verilen maksimum akım değeri, diğer şeylerin yanı sıra, maruz kalma süresi ve tekrar sayısı ile belirlenir, bu nedenle, düşük tahmin edilen bir tepe akım değerine sahip bir varistör takarken, hızlı bir şekilde başarısız olur.Kısacası, cihazın etkin bir şekilde korunması için, nominal değere göre küçük bir marjı olan bir voltaja sahip bir varistör seçmek gerekir.
Ayrıca, böyle bir elektronik bileşenin sorunsuz çalışması için, emilen termal enerjinin yayılma hızı ve hızlı bir şekilde normal çalışma durumuna geri dönme yeteneği çok önemlidir.
Diyagramdaki tanım ve varistörü bağlama seçenekleri
Üzerinde şemalar varistör genellikle belirtilen, normal bir direnç gibi, ancak eğik çizginin yanına bir U eklenmiş. Bu özellik, şemalarda, bu elemanın devredeki gerilime bir direnç bağımlılığı olduğunu gösterir. Ayrıca bağlantı şeması bu eleman, bir seri numarası (RU1, RU2 ... vb.) eklenerek iki harf R ve U ile işaretlenmiştir.
Varistörleri bağlamak için çok sayıda seçenek vardır, ancak tüm yöntemler için ortak olan şey, bu bileşenin güç devresine paralel bağlanmasıdır. Bu nedenle gerilim darbelerinin tehlikeli değerlerinin olmaması durumunda varistörden geçen akımın değeri (büyük direnç değerlerinden dolayı) küçüktür ve sistem performansını hiçbir şekilde etkilemez. Aşırı gerilim oluştuğunda, varistör direnci küçük değerlere değiştirir, yük şöntlenir ve emilen enerji çevreleyen alana dağılır.
Benzer makaleler:
