วาริสเตอร์คืออะไร, พารามิเตอร์ทางเทคนิคหลัก, ใช้สำหรับอะไร

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แต่ละเครื่องที่รวมอยู่ในเครือข่ายต้องการการป้องกันเกินค่าเกณฑ์ของกระแสหรือแรงดันไฟ ฟิวส์และเบรกเกอร์แบบต่างๆ ใช้สำหรับการป้องกันกระแสไฟ แต่วาริสเตอร์ส่วนใหญ่มักใช้เพื่อป้องกันอุปกรณ์จากแรงดันไฟเกิน ในบทความนี้ เราจะพิจารณาหลักการทำงานของวาริสเตอร์ ลักษณะ ข้อดีและข้อเสียของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์นี้

วาริสเตอร์คืออะไรและใช้ที่ไหน

วาริสเตอร์ - นี่คือตัวต้านทานแบบปรับได้ที่ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งสามารถเปลี่ยนความต้านทานไฟฟ้าได้ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้

หลักการทำงานของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ดังกล่าวแตกต่างจากตัวต้านทานและโพเทนชิออมิเตอร์ทั่วไป มาตรฐาน ตัวต้านทาน มีค่าความต้านทานคงที่ตลอดเวลาโดยไม่คำนึงถึงแรงดันไฟฟ้าในวงจร โพเทนชิออมิเตอร์ช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนความต้านทานด้วยตนเองโดยหมุนปุ่มควบคุม แต่วาริสเตอร์นั้นมีลักษณะแรงดันกระแสไฟที่ไม่สมมาตรเชิงเส้น และความต้านทานของมันขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าในวงจรทั้งหมด

เนื่องจากคุณสมบัตินี้ วาริสเตอร์จึงถูกใช้อย่างกว้างขวางและมีประสิทธิภาพในการปกป้องเครือข่ายไฟฟ้า เครื่องจักรและอุปกรณ์ ตลอดจนส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ แผงวงจร และไมโครเซอร์กิต โดยไม่คำนึงถึงประเภทของแรงดันไฟฟ้า มีต้นทุนการผลิตต่ำ มีความน่าเชื่อถือในการใช้งาน และสามารถรับน้ำหนักได้มาก

วาริสเตอร์ใช้ทั้งในการติดตั้งแรงดันสูงถึง 20 kV และในการติดตั้งแรงดันต่ำตั้งแต่ 3 ถึง 200 V เป็นตัวจำกัดแรงดันไฟฟ้า ในขณะเดียวกันก็สามารถทำงานได้ทั้งในเครือข่ายที่มีกระแสสลับและกระแสตรง ใช้เพื่อควบคุมและรักษาเสถียรภาพของกระแสและแรงดันไฟ เช่นเดียวกับในอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก ใช้ในการออกแบบตัวกรองเครือข่าย, แหล่งจ่ายไฟ, โทรศัพท์มือถือ, SPD และ SPE อื่นๆ

ประเภทและหลักการทำงาน

เมื่อทำงานภายใต้สภาวะปกติ วาริสเตอร์จะมีความต้านทานสูง ซึ่งสามารถลดลงได้เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินค่าเกณฑ์ นั่นคือถ้าแรงดันไฟฟ้าในวงจรเพิ่มขึ้นอย่างมาก วาริสเตอร์จะส่งผ่านจากสถานะฉนวนไปยังสถานะที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและเนื่องจากผลกระทบจากหิมะถล่มในเซมิคอนดักเตอร์ทำให้แรงดันไฟฟ้าคงที่โดยส่งกระแสไฟขนาดใหญ่ผ่านตัวมันเอง

วาริสเตอร์สามารถทำงานได้ด้วยไฟฟ้าแรงสูงและต่ำ ดังนั้นจึงแบ่งออกเป็นสองกลุ่มของอุปกรณ์ที่มีหลักการทำงานเหมือนกัน:

1. ไฟฟ้าแรงสูง: สามารถทำงานในวงจรที่มีค่ากระแสสูงถึง 20 kV (ใช้ในระบบป้องกันของเครือข่ายและอุปกรณ์ในอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชาก)
2. แรงดันไฟฟ้าต่ำ: แรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสำหรับส่วนประกอบประเภทนี้จะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 3 ถึง 200 V (ใช้เพื่อป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และส่วนประกอบอุปกรณ์ด้วยกระแสไฟ 0.1 - 1A และติดตั้งที่อินพุตหรือเอาต์พุตของแหล่งพลังงาน)

เวลาตอบสนองวาริสเตอร์ที่ ไฟกระชาก คือประมาณ 25 ns ซึ่งเป็นค่าที่ดีเยี่ยม แต่ในบางกรณีไม่เพียงพอ ดังนั้นผู้ผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์จึงได้พัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการผลิตตัวต้านทาน smd ซึ่งมีเวลาตอบสนอง 0.5 ns

วาริสเตอร์ทุกประเภททำจากซิลิกอนคาร์ไบด์หรือซิงค์ออกไซด์โดยการเผาวัสดุนี้ด้วยสารยึดเกาะ (เรซิน ดินเหนียว แก้ว) ที่อุณหภูมิสูง หลังจากได้รับชิ้นส่วนเซมิคอนดักเตอร์ จะมีการเคลือบโลหะทั้งสองด้านด้วยตะกั่วบัดกรีสำหรับเชื่อมต่อ

การทำเครื่องหมาย ลักษณะสำคัญ และพารามิเตอร์

ผู้ผลิตวาริสเตอร์แต่ละรายจะติดฉลากผลิตภัณฑ์ด้วยวิธีใดวิธีหนึ่ง ดังนั้นจึงมีตัวเลือกการกำหนดและการตีความจำนวนมากพอสมควร วาริสเตอร์รัสเซียที่พบบ่อยที่สุดคือ K275 และส่วนประกอบที่ผลิตในต่างประเทศที่เป็นที่นิยมคือ 7n471k, kl472m และอื่น ๆ

การกำหนดวาริสเตอร์ CNR-10d751k สามารถถอดรหัสได้ดังนี้: CNR – วาริสเตอร์ของโลหะออกไซด์ d - หมายความว่าส่วนประกอบอยู่ในรูปของดิสก์ 10 คือเส้นผ่านศูนย์กลางของดิสก์ 751 – แรงดันตอบสนองสำหรับอุปกรณ์นี้ (การคำนวณเกิดขึ้นจากการคูณสองหลักแรกด้วย 10 ยกกำลังเท่ากับหลักที่สาม นั่นคือ 75 คูณ 10 ถึงระดับแรกเราได้ 750 V) k - ค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดซึ่งคือ 10% ในทิศทางใดก็ได้ (l - 15%, M - 20%, P - 25%)

ลักษณะสำคัญของวาริสเตอร์คือพารามิเตอร์ต่อไปนี้:

การจัดประเภทแรงดันไฟฟ้า - แรงดันที่ค่าบางอย่างของกระแสที่ไหลผ่านวาริสเตอร์ (โดยทั่วไปค่านี้คือ 1mA). การตั้งค่านี้มีเงื่อนไขและไม่ส่งผลต่อการเลือกอุปกรณ์

แรงดันไฟสูงสุดที่อนุญาต – ช่วงแรงดันไฟฟ้า (RMS หรือ RMS) ซึ่งวาริสเตอร์เริ่มลดความต้านทานลง

พลังงานการดูดซึมสูงสุด - ลักษณะที่แสดงค่าของพลังงานที่วาริสเตอร์กระจายไปและไม่ล้มเหลวเมื่อสัมผัสกับพัลส์เดียว (วัดเป็นจูล);

กระแสไฟกระชากสูงสุด – ปรับเวลาที่เพิ่มขึ้นและระยะเวลาของพัลส์ปัจจุบันให้เป็นปกติ (วัดเป็นแอมแปร์);

ความจุ เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญมาก ซึ่งวัดด้วยสถานะปิดและความถี่ที่กำหนด (ลดลงเป็นศูนย์หากกระแสขนาดใหญ่ถูกนำไปใช้กับวาริสเตอร์);

ความอดทน - ส่วนเบี่ยงเบนจากความต่างศักย์เล็กน้อยในทั้งสองทิศทาง (ระบุเป็นเปอร์เซ็นต์).

เวลาตอบสนอง - ช่วงเวลาที่วาริสเตอร์ผ่านจากสถานะปิดไปเป็นเปิด (โดยปกติสองสามสิบนาโนวินาที).

ข้อดีและข้อเสียของวาริสเตอร์

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของตัวต้านทานแบบไม่เชิงเส้น (วาริสเตอร์) คือการทำงานที่เสถียรและเชื่อถือได้ที่ความถี่สูงและโหลดหนัก มันถูกใช้ในอุปกรณ์จำนวนมากที่ทำงานด้วยแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 3 V ถึง 20 kV ซึ่งค่อนข้างง่ายและราคาถูกในการผลิตและการทำงานที่มีประสิทธิภาพ ประโยชน์ที่สำคัญเพิ่มเติมคือ:

• ความเร็วในการตอบสนองสูง (นาโนวินาที);
• อายุการใช้งานยาวนาน
• ความสามารถในการตรวจสอบแรงดันตกคร่อม (วิธีเฉื่อย)

แม้ว่าส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์นี้มีข้อดีมากมาย แต่ก็มีข้อเสียที่ส่งผลต่อการใช้งานในระบบต่างๆ ซึ่งรวมถึง:

• เสียงความถี่ต่ำระหว่างการทำงาน
• อายุของส่วนประกอบ (สูญเสียพารามิเตอร์เมื่อเวลาผ่านไป);
• ความจุขนาดใหญ่: ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าและประเภทขององค์ประกอบอยู่ในช่วง 70 ถึง 3200 pF และส่งผลต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์
• ที่ค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุด พลังงานจะไม่กระจาย - มันร้อนมากเกินไปอย่างมีนัยสำคัญและล้มเหลวที่ค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุดในระยะยาว

การเลือกวาริสเตอร์

ในการเลือกวาริสเตอร์ที่เหมาะสมกับอุปกรณ์เฉพาะ คุณจำเป็นต้องทราบคุณสมบัติของแหล่งพลังงาน: ความต้านทานและพลังของพัลส์ชั่วคราว ค่ากระแสสูงสุดที่อนุญาตจะถูกกำหนด เหนือสิ่งอื่นใด ตามระยะเวลาของการเปิดรับแสงและจำนวนครั้งของการทำซ้ำ ดังนั้น เมื่อติดตั้งวาริสเตอร์ที่มีค่ากระแสไฟสูงสุดที่ประเมินต่ำไป มันจะล้มเหลวอย่างรวดเร็วกล่าวโดยย่อ เพื่อการปกป้องอุปกรณ์อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องเลือกวาริสเตอร์ที่มีแรงดันไฟฟ้าซึ่งมีระยะขอบเล็กน้อยถึงค่าเล็กน้อย

นอกจากนี้ สำหรับการทำงานที่ปราศจากปัญหาของส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ดังกล่าว อัตราการกระจายของพลังงานความร้อนที่ดูดซับและความสามารถในการกลับสู่สถานะการทำงานปกติอย่างรวดเร็วนั้นมีความสำคัญมาก

การกำหนดบนไดอะแกรมและตัวเลือกสำหรับการเชื่อมต่อวาริสเตอร์

บน แผนงาน ปกติวาริสเตอร์ หมายถึงเช่นเดียวกับตัวต้านทานปกติ แต่มี U ที่เพิ่มถัดจากเครื่องหมายทับ คุณลักษณะนี้ระบุในไดอะแกรมว่าองค์ประกอบนี้มีความต้านทานขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าในวงจร ยังบน แผนภาพการเดินสายไฟ องค์ประกอบนี้ถูกทำเครื่องหมายด้วยตัวอักษร R และ U สองตัวด้วยการเพิ่มหมายเลขซีเรียล (RU1, RU2 ... ฯลฯ )

มีตัวเลือกมากมายสำหรับการเชื่อมต่อวาริสเตอร์ แต่สิ่งที่พบได้ทั่วไปสำหรับวิธีการทั้งหมดคือส่วนประกอบนี้เชื่อมต่อแบบขนานกับวงจรไฟฟ้า ดังนั้นหากไม่มีค่าพัลส์แรงดันที่เป็นอันตราย กระแสที่ไหลผ่านวาริสเตอร์จะมีค่าเล็กน้อย (เนื่องจากค่าความต้านทานสูง) และไม่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของระบบแต่อย่างใด เมื่อเกิดแรงดันไฟเกิน วาริสเตอร์จะเปลี่ยนความต้านทานเป็นค่าน้อย โหลดจะถูกแบ่ง และพลังงานที่ดูดซับจะกระจายไปยังพื้นที่โดยรอบ

บทความที่คล้ายกัน: