Чем заменить варистор: Чем заменить варистор в блоке питания

Чем заменить варистор в блоке питания

Учимся ремонтировать кинескопные, LED и ЖК телевизоры вместе.

03.11.2017 Lega95 1 Комментарий

Всем привет. На днях в ремонт принесли сгоревший компьютерный блок питания Zalman ZM500-GS. Со слов хозяина, компьютер перестал включаться после перепада напряжения.

Проверка неисправности блока питания

Для подтверждения неисправности, подключил блок питания к сети, а разъем ATX (самый широкий на 24 контакта) подключил к тестеру блоков питания. Диагноз подтвердился, блок питания не подавал признаков жизни.

Проверка работоспособности тестером для компьютерных блоков питания

Разборка блока питания и поиск неисправности

Ремонт начал с разборки, и проверки предохранителя. При проверке, мультиметр показал бесконечность, что свидетельствует о обрыве предохранителя.

Блок питания после разборки. Расположение предохранителя на плате.

Зачастую, сгоревший предохранитель является лишь следствием, а причину поломки предстоит еще найти. Для этих целей, я использовал лампу накаливания номиналом 100Вт, подкинув ее вместо предохранителя. В нормальном состоянии, она должна загореться (в момент зарядки сетевых конденсаторов), а потом притухнуть. В дежурном режиме, когда потребление блока питания небольшое, лампа может немного загораться, после чего погаснуть. Такое поведение будет циклично повторятся.

Если лампа ярко загорается, то это может говорить о том, что короткое замыкание в первичной цепи, или же на выходах блока питания есть излишняя нагрузка.

Подкинув лампу, та ярко загорелась.

Лампа накаливания ярко горит при подключении.

Что бы проверить, выдает ли блок питания какие то напряжения, я снова подключил тестер к его выходу. В итоге, тот показал присутствие выходных напряжений .

Выходные напряжения с блока питания

Это был хороший знак, осталось лишь определить причину повышенного потребления тока. Сначала, я было подумал на диодный мост, но в самом начале схемы,немного присмотревшись, я увидел подгоревший варистор. Его неисправность было тяжело заметить, так как он был закрыт термоизоляционной трубкой, сняв которую все стало на свои места. Варистор был прогоревший, и явно вышедший из строя.

Варистор после выпаивания с платы

После снятия термоизоляционной трубки все стало на свои места

Падение напряжения на варисторе. В идеале тестер не должен ничего показать.

Информация о варисторах

Для новичков, немного расскажу о варисторах. Варистор — это такой тип резисторов, которые меняют свое сопротивление, в зависимости от напряжения, которое к них подается.

Покажу на примере.

Схема работы варистора при нормальном напряжении

Предположим, что в схеме установлен варистор, к примеру который начинает срабатывать от 270 вольт. Пока напряжение ниже данного значения, сопротивление варистора слишком велико, и напряжение свободно питает плату, минуя варистор.

Схема, как отрабатывает варистор при завышенном напряжении

При подаче около 300 вольт, сопротивление варистора резко уменьшается, после чего он начинает принимать всю нагрузку на себя. При этом, завышенное напряжение не попадает на схему, в чем и проявляется эффект защиты платы.

Когда варистор срабатывает, то вся нагрузка передается на предохранитель, после чего тот сгорает, и спасает плату от дальнейших перегрузок.

Так и случилось в моем примере. Варистор сгорел, чем спас плату блока пттания. Номинал варистора в моей плате был TVR10431. Это варистор, классификационное напряжение которого является 430 вольт. По даташиту, данный варистор начинает срабатывать при напряжении 270 вольт переменного тока.

Результат ремонта

Заменив предохранитель, и установив варистор с донора, блок питания был собран, и протестирован.

Если при ремонте кондиционера вы обнаружили на плате сгоревший предохранитель не спешите его тут же менять, вначале выясните причину по которой он сгорел.

Скорее всего это произошло из-за скачков напряжения в сети.

При измерении в сети напряжение питания оно постоянно колеблется,причём не всегда в пределах безопасных для кондиционеров.

Плюс к этому в сети всегда присутствуют короткие импульсы напряжением в несколько киловольт. Происходит это из-за постоянного отключения и включения индуктивной и ёмкостной нагрузки (электродвигатели,трансформаторы и т. д.), а также из-за атмосферного электричества.

Кондиционеры, как и любую другую электронную технику защищают на этот случай варисторами. Точнее электронную начинку кондиционера-плату управления.

Стандартная схема подключения варистора

параллельно защищаемой нагрузке подключают варистор VA1, а перед ним ставят предохранитель F1:

Принцип действия варистора

По сути варистор представляет собой нелинейный полупроводниковый резистор, проводимость которого зависит от приложенного к нему напряжения. При нормальном напряжении варистор пропускает через себя пренебрежительно малый ток, а при определённом пороговом напряжении он открывается и пропускает через себя весь ток. Таким образом он фильтрует короткие импульсы, если же импульс будет более длинным, и ток идущий через варистор превысит номинальный ток срабатывания предохранителя, то он попросту сгорит, обесточив и защитив нагрузку.

Маркировка варисторов

Существует огромное количество варисторов разных производителей, с разным пороговым напряжение срабатывания и рассчитанные на разный ток. Узнать какой стоял варистор можно по его маркировке. Например маркировка варисторов CNR:

CNR-07D390K , где:

• CNR- серия, полное название CeNtRa металлоксидные варисторы
• 07- диаметр 7мм
• D – дисковый
• 390 – напряжение срабатывания, рассчитываются умножением первых двух цифр на 10 в степени равной третьей цифре, то есть 39 умножаем на 10 в нулевой степени получатся 39 В, 271-270 В и т. д.
• K – допуск 10 %, то есть разброс напряжения может колебаться от номинального на 10 % в любую сторону.

Как же найти на плате варистор?

По схеме приведённой выше, видно что этот элемент находится рядом с предохранителем в месте прихода на плату проводов питания. Обычно это диск жёлтого или тёмно-зелёного цвета.

На фото варистор указан красной стрелкой. Можно было подумать что варистор это синяя деталь, покрытая чёрной копотью, но на увеличении видно трещины на корпусе варистора, от которого покрылись нагаром расположенные рядом детали.Хорошо это видно и с обратной стороны, где написаны условные обозначения. Даже если их не будет, распознать варистор можно, зная что он подсоединён параллельно нагрузке или по маркировке на его корпусе.

VA1- это варистор, а синяя деталь рядом это конденсатор-С70.

Не путайте их, по форме они одинаковые, так что ориентируйтесь на маркировку и условные обозначения на плате.

После того как вы нашли варистор, его нужно выпаять, чтобы потом на его место установить новый.Для выпаивания варисторов я обычно использую газовый паяльник, потому что не всегда в месте ремонта есть электропитание – на строящемся объекте, на крыше, например.Ещё очень удобно пользоваться оловоотсосом -разогреть место пайки и оловоотсосом удалить расплавившийся припой.

Но для этих целей вполне подойдёт пинцет или обычные плоскогубцы-нужно захватить ножку детали и вытянуть когда припой расплавится.Если у вас плохо плавится припой, то скорее всего он на плате высокотемпературный-так называемый бессвинцовый (может заметили на моей плате надпись PbF – плюмбум фри). В этом случае нужно или увеличить температуру жала паяльника или же капнуть сверху другого более низкотемпературного, место пайки расплавится и можно будет удалить деталь. После этого вставляем новый варистор и припаиваем его.

Для пайки очень удобно пользоваться припоем в виде проволоки у которого внутри уже есть флюс.

Ещё обратите внимание, что большинство плат – двусторонние, поэтому припаивать ножки детали нужно с обеих сторон платы, так как нередко бывает что ножка детали выполняет роль перемычки между дорожками с разных сторон платы.

После замены варистора остаётся только поставить новый предохранитель и установить плату на место.

Обычно в платах кондиционера стоят варисторы на напряжение 470 В, и предохранители номиналом от 0.5 А до 5 А. Поэтому рекомендую всегда иметь при себе небольшой запас этих деталей.

Для тех, кто хочет нагляднее увидеть процесс , выкладываю видео урок:

Для тех кому требуется отремонтировать плату, путём замены варистора, помогут наши сервисные специалисты, цены смотрите здесь.

Учимся ремонтировать кинескопные, LED и ЖК телевизоры вместе.

03.11.2017 Lega95 1 Комментарий

Всем привет. На днях в ремонт принесли сгоревший компьютерный блок питания Zalman ZM500-GS. Со слов хозяина, компьютер перестал включаться после перепада напряжения.

Проверка неисправности блока питания

Для подтверждения неисправности, подключил блок питания к сети, а разъем ATX (самый широкий на 24 контакта) подключил к тестеру блоков питания. Диагноз подтвердился, блок питания не подавал признаков жизни.

Проверка работоспособности тестером для компьютерных блоков питания

Разборка блока питания и поиск неисправности

Ремонт начал с разборки, и проверки предохранителя. При проверке, мультиметр показал бесконечность, что свидетельствует о обрыве предохранителя.

Блок питания после разборки. Расположение предохранителя на плате.

Зачастую, сгоревший предохранитель является лишь следствием, а причину поломки предстоит еще найти. Для этих целей, я использовал лампу накаливания номиналом 100Вт, подкинув ее вместо предохранителя. В нормальном состоянии, она должна загореться (в момент зарядки сетевых конденсаторов), а потом притухнуть. В дежурном режиме, когда потребление блока питания небольшое, лампа может немного загораться, после чего погаснуть. Такое поведение будет циклично повторятся.

Если лампа ярко загорается, то это может говорить о том, что короткое замыкание в первичной цепи, или же на выходах блока питания есть излишняя нагрузка.

Подкинув лампу, та ярко загорелась.

Лампа накаливания ярко горит при подключении.

Что бы проверить, выдает ли блок питания какие то напряжения, я снова подключил тестер к его выходу. В итоге, тот показал присутствие выходных напряжений .

Выходные напряжения с блока питания

Это был хороший знак, осталось лишь определить причину повышенного потребления тока. Сначала, я было подумал на диодный мост, но в самом начале схемы,немного присмотревшись, я увидел подгоревший варистор. Его неисправность было тяжело заметить, так как он был закрыт термоизоляционной трубкой, сняв которую все стало на свои места. Варистор был прогоревший, и явно вышедший из строя.

Варистор после выпаивания с платы

После снятия термоизоляционной трубки все стало на свои места

Падение напряжения на варисторе. В идеале тестер не должен ничего показать.

Информация о варисторах

Для новичков, немного расскажу о варисторах. Варистор — это такой тип резисторов, которые меняют свое сопротивление, в зависимости от напряжения, которое к них подается.

Покажу на примере.

Схема работы варистора при нормальном напряжении

Предположим, что в схеме установлен варистор, к примеру который начинает срабатывать от 270 вольт. Пока напряжение ниже данного значения, сопротивление варистора слишком велико, и напряжение свободно питает плату, минуя варистор.

Схема, как отрабатывает варистор при завышенном напряжении

При подаче около 300 вольт, сопротивление варистора резко уменьшается, после чего он начинает принимать всю нагрузку на себя. При этом, завышенное напряжение не попадает на схему, в чем и проявляется эффект защиты платы.

Когда варистор срабатывает, то вся нагрузка передается на предохранитель, после чего тот сгорает, и спасает плату от дальнейших перегрузок.

Так и случилось в моем примере. Варистор сгорел, чем спас плату блока пттания. Номинал варистора в моей плате был TVR10431. Это варистор, классификационное напряжение которого является 430 вольт. По даташиту, данный варистор начинает срабатывать при напряжении 270 вольт переменного тока.

Результат ремонта

Заменив предохранитель, и установив варистор с донора, блок питания был собран, и протестирован.

Ремонт компьютерных блоков питания — FoxKom – Профессиональный ремонт компьютеров и ноутбуков в Таганроге

Меры предосторожности

Ремонт импульсных БП, довольно опасное занятие, особенно если неисправность касается горячей части БП. Поэтому делаем всё вдумчиво и аккуратно, без спешки, с соблюдением техники безопасности.Силовые конденсаторы могут длительное время держать заряд, поэтому не стоит прикасаться к ним голыми руками сразу после отключения питания. Ни в коем случае не стоит прикасаться к плате или радиаторам при подключенном к сети блоке питания.Для того чтобы избежать фейерверка и сохранить ещё живые элементы следует впаять 100 ватную лампочку вместо предохранителя. Если при включении БП в сеть лампа вспыхивает и гаснет — все нормально, а если при включении лампа зажигается и не гаснет – где-то короткое замыкание.

Проверять блок питания после выполненного ремонта следует вдали от легко воспламеняющихся материалов.

Инструментарий:

• Паяльник, припой, флюс. Рекомендуется паяльная станция с регулировкой мощности или пара паяльников разной мощности. Мощный паяльник понадобиться для выпаивания транзисторов и диодных сборок, которые находятся на радиаторах, а так же трансформаторов и дросселей. Паяльником меньшей мощности паяется разная мелочевка.
• Отсос для припоя и (или) оплетка. Служат для удаления припоя.
• Отвертка
• Бокорезы. Используются для удаления пластиковых хомутов, которыми стянуты провода.
• Мультиметр
• Пинцет
• Лампочка на 100Вт
• Очищенный бензин или спирт. Используется для очистки платы от следов пайки.

Устройство БП

Немного о том, что мы увидим, вскрыв блок питания.

Внутреннее изображение блока питания системы ATX A – диодный мост, служит для преобразования переменного тока в постоянный B – силовые конденсаторы, служат для сглаживания входного напряжения Между B и C – радиатор, на котором расположены силовые ключи C — импульсный трансформатор, служит для формирования необходимых номиналов напряжения, а также для гальванической развязки между C и D – радиатор, на котором размещены выпрямительные диоды выходных напряжений D – дроссель групповой стабилизации (ДГС), служит для сглаживания помех на выходе E – выходные, фильтрующие, конденсаторы, служат для сглаживания помех на выходе Распиновка разъема 24 pin и измерение напряжений.

Знание контактов на разъеме ATX нам понадобится для диагностики БП. Прежде чем приступать к ремонту следует проверить напряжение дежурного питания, на рисунке этот контакт отмечен синим цветом +5V SB, обычно это фиолетовый провод. Если дежурка в порядке, то следует проверить наличие сигнала POWER GOOD (+5V), на рисунке этот контакт помечен серым цветом, PW-OK. Power good появляется только после включения БП. Для запуска БП замыкаем зеленый и черный провод, как на картинке. Если PG присутствует, то, скорее всего блок питания уже запустился и следует проверить остальные напряжения. Обратите внимание, что выходные напряжения будут отличаться в зависимости от нагрузки. Так, что если увидите на желтом проводе 13 вольт, не стоит беспокоиться, вполне вероятно, что под нагрузкой они стабилизируются до штатных 12 вольт.

Если у вас проблема в горячей части и требуется измерить там напряжения, то все измерения надо проводить от общей земли, это минус диодного моста или силовых конденсаторов.

Визуальный осмотр

Первое, что следует сделать, вскрыть блок питания и произвести визуальный осмотр.

Если БП пыльный вычищаем его. Проверяем, крутится ли вентилятор, если он стоит, то это, скорее всего и является причиной выхода из строя БП. В таком случае следует смотреть на диодные сборки и ДГС. Они наиболее склонны к выходу из строя из- за перегрева.

Далее осматриваем БП на предмет сгоревших элементов, потемневшего от температуры текстолита, вспученных конденсаторов, обугленной изоляции ДГС, оборванных дорожек и проводов.

Первичная диагностика

Перед вскрытием блока питания можно попробовать включить БП, чтобы наверняка определиться с диагнозом. Правильно поставленный диагноз – половина лечения.

Неисправности:

• БП не запускается, отсутствует напряжение дежурного питания
• БП не запускается, но дежурное напряжение присутствует. Нет сигнала PG.
• БП уходит в защиту,
• БП работает, но воняет.
• Завышены или занижены выходные напряжения

Предохранитель

Если вы обнаружили, что сгорел плавкий предохранитель, не спешите его менять и включать БП. В 90% случаев вылетевший предохранитель это не причина неисправности, а её следствие. В таком случае в первую очередь надо проверять высоковольтную часть БП, а именно диодный мост, силовые транзисторы и их обвязку.

Варистор

Задачей варистора является защита блока питания от импульсных помех. При возникновении высоковольтного импульса сопротивление варистора резко уменьшается до долей Ома и шунтирует нагрузку, защищая ее и рассеивая поглощенную энергию в виде тепла. При перенапряжении в сети варистор резко уменьшает свое сопротивление, и возросшим током через него выжигается плавкий предохранитель. Остальные элементы блока питания при этом остаются целыми.

Варистор выходит из строя из-за скачков напряжения, вызванными например грозой. Так же варисторы выходят из строя, если по ошибке вы переключили БП в режим работы от 110в. Вышедший из строя варистор обычно определить не сложно. Обычно он чернеет и раскалывается, а на окружающих его элементах появляется копоть. Вместе с варистором обычно перегорает предохранитель. Замену предохранителя можно производить только после замены варистора и проверки остальных элементов первичной цепи.

Диодный мост

Диодный мост представляет собой диодную сборку или 4 диода стоящие рядом друг с другом. Проверить диодный мост можно без выпаивания, прозвонив каждый диод в прямом и обратном направлениях. В прямом направлении падение тока должно быть около 500мА, а в обратном звониться как разрыв.

Диодные сборки измеряются следующим образом. Ставим минусовой щуп мультиметра на ножку сборки с отметкой «+», а плюсовым щупом прозваниваем в направления указанных на картинке.

Конденсаторы

Вышедшие из строя конденсаторы легко определить по выпуклым крышкам или по вытекшему электролиту. Конденсаторы заменяются на аналогичные. Допускается замена на конденсаторы немногим большие по ёмкости и напряжению. Если из строя вышли конденсаторы в цепи дежурного питания, то блок питания будет включаться с n-ого раза, либо откажется включаться совсем. Блок питания с вышедшими из строя конденсаторами выходного фильтра будет выключаться под нагрузкой либо так же полностью откажется включаться, будет уходить в защиту.

Иногда, высохшие, деградировавшие, конденсаторы выходят из строя, без каких либо видимых повреждений. В таком случае следует, предварительно выпаяв конденсаторы проверить их емкость и внутренние сопротивление. Если емкость проверить нечем, меняем все конденсаторы на заведомо рабочие.

Резисторы

Номинал резистора определятся по цветовой маркировке. Резисторы следует менять только на аналогичные, т.к. небольшое отличие в номиналах сопротивления может привести к тому, что резистор будет перегреваться. А если это подтягивающий резистор, то напряжение в цепи может выйти за пределы логического входа, и ШИМ не будет генерировать сигнал Power Good. Если резистор сгорел в уголь, и у вас нет второго такого же БП, чтобы посмотреть его номинал, то считайте, что вам не повезло. Особенно, это касается дешевых БП, на которые, практически не возможно достать принципиальных схем.

Диоды и стабилитроны

Проверяются прозвонкой в обе стороны. Если звонятся в обе стороны как К.З. или разрыв, то не исправны. Сгоревшие диоды следует менять на аналогичные или сходные по характеристикам, внимание обращаем на напряжение, силу тока и частоту работы.

Транзисторы, диодные сборки

.

Транзисторы и диодный сборки, которые установлены на радиатор, удобнее всего выпаивать вместе с радиатором. В «первичке» находятся силовые транзисторы, один отвечает за дежурное напряжение, а другие формируют рабочие напряжения 12в и 3,3в. Во вторичке на радиаторе находятся выпрямительные диоды выходных напряжений (диоды Шоттки).

Проверка транзисторов заключается в «позвонке» р-п-переходов, также следует проверить сопротивление между корпусом и радиатором. Транзисторы не должны замыкать на радиатор. Для проверки диодов ставим минусовой щуп мультиметра на центральную ногу, а плюсовым щупом тыкаем в боковые. Падение тока должно быть около 500мА, а в обратном направление должен быть разрыв.

Если все транзисторы и диодные сборки оказались исправные, то не спешите запаивать радиаторы обратно, т.к. они затрудняют доступ к другим элементам.

ШИМ

Если ШИМ визуально не поврежден и не греется, то без осциллографа его проверить довольно сложно. Простым способом проверки ШИМ, является проверка контрольных контактов и контактов питания на пробой.

Для этого нам понадобиться мультиметр и дата шит на микросхему ШИМ. Диагностику ШИМ следует проводить, предварительно выпаяв её. Проверка производится прозвоном следующих контактов относительно земли (GND): V3.3, V5, V12, VCC, OPP. Если между одним из этих контактов и землей сопротивление крайне мало, до десятков Ом, то ШИМ под замену.

Дроссель групповой стабилизации (ДГС)

Выходит из строя из-за перегрева (при остановке вентилятора) или из-за просчетов в конструкции самого БП (пример Microlab 420W). Сгоревший ДГС легко определить по потемневшему, шелушащемуся, обугленному изоляционному лаку. Сгоревший ДГС можно заменить на аналогичный или смотать новый. Если вы решите смотать новый ДГС, то следует использовать новое ферритовое кольцо, т.к. из за перегрева старое кольцо могло уйти по параметрам.

Трансформаторы

Для проверки трансформаторов их следует предварительно выпаять. Их проверяют на короткозамкнутые витки, обрыв обмоток, потерю или изменение магнитных свойств сердечника.

Чтобы проверить трансформатор на предмет обрыва обмоток достаточно простого мультиметра, остальные неисправности трансформаторов определить гораздо сложнее и рассматривать их мы не будем. Иногда пробитый трансформатор можно определить визуально.

Опыт показывает, что трансформаторы выходят из строя крайне редко, поэтому их нужно проверять в последнюю очередь.

Профилактика вентилятора

После удачного ремонта следует произвести профилактику вентилятора. Для этого вентилятор надо снять, разобрать, почистить и смазать.

Отремонтированный блок питания следует длительное время проверить под нагрузкой. Прочитав эту статью, вы самостоятельно сможете произвести легкий ремонт блока питания, тем самым сэкономив пару монет и избавить себя от похода в сервисный центр или магазин.

Применение компонентов Epcos — компоненты защиты

Автор: Д-Р МАРИТА ТЖАРКС-СОБХАНИ

Электроника вошла в нашу повседневную жизнь и все больше определя­ет эффективность и конкурентоспособность компаний и продукции по всему миру. Но она является благом только до тех пор, пока электрон­ное оборудование работает надежно и безопасно. Компания ЕРСOS предлагает необходимые компоненты защиты для каждого применения.

Каждый год выход из строя электрического и электронного оборудования из-за несоответ­ствующей защиты приносит убытки на миллиарды долларов. Наибольшую опасность представляют чрезмерно высокие температуры, напряжение и ток. Последствия такого воздействия — от раздражаю­щих сбоев в игровой электронике, возникновения серьезных экономических потерь из-за остановки промышленного предприятия до аварий, которые представляют угрозу для жизни человека.

Срок службы оборудования сокращается при его работе вблизи или свыше верхнего предела тем­пературы. Броски напряжения и превышение темпе­ратуры могут также вызывать преждевременный выход из строя интегральных схем. Системы обра­ботки данных особенно подвержены подобному воз­действию. Следовательно, защита электронного оборудования является критически важным требо­ванием рынка и, в то же время, обязательством по отношению к потребителям. Чтобы всегда пред­лагать наиболее надежные и экономичные решения на мировом рынке, необходимы годы опыта, соот­ветствующая квалификация и инновационные усилия. И компания ЕРСOS имеет то, что она заслужи­вает: показатели продаж и проводимые исследова­ния предпочтений потребителей подтверждают, что она является лидером мирового рынка в области за­щитных компонентов для электроники, таких как га­зонаполненные разрядники для защиты от перенап­ряжений, термисторы и варисторы.

Компания ЕРСOS является единственным в мире поставщиком, который предлагает широкий ассор­тимент разрядников от маломощных до сверхмощ­ных типов (70 В…5кВ/0.5…60кА), имеющих техни­ческую аттестацию практически от всех операторов электроэнергетической сети.

Разрядники в основном используются для защи­ты абонентских линий, оборудования систем связи и обработки данных, а также линий питания пере­менного тока. Огромным преимуществом разряд­ников является их большой запас перегрузочной способности по току. Другими положительными характеристиками разрядников являются их чрезвы­чайно низкая собственная емкость, составляющая менее 2 пФ, и малый ток утечки, составляющий менее 10 нА. Эти цифры справедливы также и при высоких температурах, поэтому газонапол­ненные разрядники для защиты от перенапряжений практически не оказывают влияния на работу систе­мы и могут использоваться на линиях передачи данных, работающих на самых высоких скоростях. При применении новых технологий передачи, таких как DSL (Digital Subscriber Line — цифровая абонент­ская линия), которые требуют еще более высокого уровня защиты для сетей связи, эти разрядники обеспечивают высокую перегрузочную способность по току разряда (2.5…40 кА), низкое импульсное напряжение пробоя (менее 450 В) и чрезвычайно низкую собственную емкость (около 1 пФ) одновре­менно с высоким сопротивлением изоляции (более 1 ГОм).

Объединение газонаполненных разрядников для защиты от перенапряжений и варисторов обеспечивает оптимальную защиту для телекомму­никационного оборудования на центральных теле­фонных станциях и абонентских линиях. Этот гиб­ридный компонент, сочетающий высокую нагрузочную способность по току, присущую газо­вым разрядникам, с высоким быстродействием, свойственным варистору, надежно ограничивает пе­реходные напряжения до приемлемых значений ни­же 350 В (при скорости нарастания напряжения dv/dt, равной 1 кВ/мкс) и защищает от токов перег­рузки вплоть до 20 кА (форма импульса 8/20 мкс) или 1000 А (форма импульса 10/1000 мкс).

Гибридный прибор также обеспечивает надеж­ную защиту от бросков напряжения на линиях элект­ропитания. Варисторы подключаются последова­тельно и ограничивают ток, протекающий через разрядники для защиты от перенапряжений, который в противном случае достигал бы неприем­лемо высоких значений из-за низкого внутреннего сопротивления линии электропитания. В результате два компонента защиты идеально дополняют друг друга. Кроме того, такой гибридный компонент за­нимает меньше пространства, чем решения на диск­ретных компонентах. Компания EPCOS также пред­лагает несколько типов разрядников, выпускаемых в корпусах для поверхностного монтажа (SMD).

Термисторы используются в качестве датчиков температуры, а также для защиты и переключения. NTC-термисторы (термисторы с отрицательным температурным коэффициентом) защищают от бросков тока в любом оборудовании, содержащем импульсные источники питания (SMPS). Эти огра­ничители пускового тока могут выполнять все функ­ции постоянных резисторов, а также значительно снижать потребление мощности оборудования, в котором они используются. Кроме того, они легче, более компактные и подходят для автоматического размещения.

NTC-термисторы, в основном, применяются в им­пульсных источниках питания для компьютеров и пе­риферийных устройств, аппаратуре игровой элект­роники, флюоресцентных лампах и балластах для мощных газоразрядных ламп. NTC-термисторы за­щищают компоненты, подключенные последова­тельно, например, диоды и переключатели, а также обеспечивают плавный запуск электродвигателей, работающих при постоянных токах до 20 А.

Широкий ассортимент NTC-термисторов с раз­личными размерами дисков и значениями сопро­тивления позволяет обеспечить оптимальный под­бор термисторов для конкретного применения. Этот ассортимент включает как дисковые термисторы с диаметром 8.5 мм и максимальной рассеиваемой мощностью 1.4 Вт при 25°С , так и термисторы с ди­аметром 26 мм и максимальной рассеиваемой мощ­ностью вплоть до 6.7 Вт. Диапазон сопротивлений составляет от 1 до 80 Ом, а максимально-допусти­мые токи — от 1.3 до 20 А. NTC-термисторы могут использоваться как в цепях переменного, так и пос­тоянного тока при напряжениях вплоть до 265 В.

NTC-датчики также контролируют внутреннюю температуру в высокопроизводительных приводах. NTC-термистор располагается на плате управления. Если температура превышает оговоренное макси­мально-допустимое значение, которое обычно составляет 55°С, он может подключить вентилятор охлаждения, снизить скорость работы накопителя на жестких дисках или даже произвести его полное отключение. Высокоточные NTC-термисторы ком­пании EPCOS с допуском до ±0.2 К в диапазоне температур от 0 до 70°С обеспечивают точный конт­роль температуры. Их точность задается при помо­щи параметра В, который определяет крутизну характеристики R(T) (зависимость сопротивления от температуры), а также допуск по сопротивлению и дрейф сопротивления после пайки. Компания EPCOS предлагает термисторы, имеющие разброс значения коэффициента В ±5% при дрейфе сопро­тивления после пайки менее 1%.

NТС-термисторы обеспечивают двой­ную защиту. Напри­мер, в электродвига­телях или источниках питания они исполь­зуются в качестве датчиков температу­ры, которые своевре­менно предупрежда­ют о критичных тем­пературах и защища­ют оборудование от перегрева. В каче­стве ограничителей пускового тока они предотвращают об­рыв предохранителей и защищают нагрузки.

NТС-термисторы компании ЕРСOS выпускаются в широком ассортименте размеров, из различных ма­териалов и с различным исполнением выводов.

РТС-термисторы (термисторы с положительным температурным коэффициентом) защищают обору­дование от перегрузки по току и чрезмерного повы­шения температуры. Их уникальное свойство состо­ит в том, что в холодном состоянии они имеют низкое сопротивление, а при разогреве их сопро­тивление резко возрастает. РТС-термистор подклю­чается последовательно с нагрузкой. Когда чрез­мерный ток протекает через РТС-термистор, его сопротивление резко возрастает, ограничивая ток до безопасного уровня. РТС-термисторы имеют преимущество перед обычными предохранителями, поскольку обладают способностью восстанавливать свое первоначальное состояние. Как только неисп­равность устраняется, они охлаждаются, их сопро­тивление падает и они полностью восстанавливают свои защитные функции без необходимости заме­ны. Небольшие электрические моторы, карты телефонных линий, выходные каскады небольших усилителей и многие другие нагрузки, таким обра­зом, могут быть экономично защищены от пере­грузки по току.

Устройство защиты телекоммуникационной пары (Теlесоm Раiг Ргоtестог — ТТР) представляет собой новейший модуль компании ЕРСОS для за­щиты абонентских линий, содержащий два РТС-тер­мистора в общем 4-выводном корпусе. Он может ус­танавливаться методом поверхностного монтажа и позволяет сэкономить до 40% пространства по сравнению с обычными решениями. Два термистора в одном корпусе предоставляют дополнительные преимущества с точки зрения стоимости и размещения компонентов. Электрическая прочность изоляции между двумя дисками термисторов составля­ет более 3000 В. Кроме того, два РТС-термистора согласованы по сопротивлению, что обеспечивает симметрию линий связи. В ТТР могут применяться различные дисковые РТС-термисторы, таким обра­зом, обеспечивается широкий диапазон сопротив­лений.

РТС-термисторы для тепловой защиты ис­пользуются в электрических двигателях, трансфор­маторах и многих других приложениях, в которых высокие температуры представляют опасность для компонентов или пользователей. Миниатюризация источников питания приводит к необходимости ре­гулирования температуры. Для таких применений компания ЕРСОS предлагает РТС-термисторы для поверхностного монтажа. Если предел температу­ры превышается, сопротивление РТС-термистора резко возрастает. В результате падение напряжения на термисторе уменьшает выходное напряжение, эффективно защищая источник питания от перегре­ва. РТС-термисторы компании ЕРСОS для тепловой защиты выпускаются также и в выводных корпусах (с проволочными выводами и выводами под винт).

Компания ЕРСОS является одним из немногих поставщиков во всем мире, который предлагает полный ассортимент варисторов в виде дисков с ра­диальными выводами, блочных варисторов, варис­торов с ленточными выводами и мощных варисто­ров, а также варисторов для поверхностного монтажа (SМD). Варисторы являются универсаль­ными компонентами: они применяются в автомо­бильной, бытовой и промышленной электронике, в медицинской технике и мобильной связи. Варисто­ры защищают от перенапряжений, которые могут быть вызваны как внутренними причинами, напри­мер, переключением индуктивных нагрузок или иск­рением, так и внешними воздействиями, такими как разряды молний, сильные электромагнитные поля или контакт после электростатического заряда.

Дисковые варисторы защищают импульсные источники питания и другие чувствительные нагруз­ки от бросков напряжения на входе. Дисковые ва­ристоры, в основном, используются в бытовой тех­нике, игровой и промышленной электронике. Они подключаются параллельно с защищаемой элект­ронной схемой и в случае возрастания напряжения образуют шунт с низким сопротивлением. Это пре­дотвращает дальнейшее увеличение напряжения и повреждение нагрузки. Дисковые варисторы отли­чаются высоким поглощением энергии, вплоть до 410 Дж. Их перегрузочная способность по току при форме импульса 8/20 мкс составляет в зависимос­ти от диаметра диска от 0.4 до 12 кА, и они могут выдерживать напряжения от 11 до 1100 В (RМS). Дисковые варисторы имеют низкие токи утечки, ко­торые остаются неизменными в течение длительного периода, обеспечивая, таким образом, продол­жительный срок службы и высокую надежность.

Для применений, требующих еще более высокой перегрузочной способности по току, компания ЕРСОS предлагает серию АdvаnсеD/SuреriоR дисковых варисторов, которые имеют те же разме­ры, что и стандартные диски, но могут поглощать то­ки перегрузки, величина которых больше на 45% (например, S07к150 StаndаrdD — 1200 А, серия АdvаnсеD — 1750 А при форме импульса 8/20 мкс). Поскольку обе серии имеют то же расстояние между выводами, варисторы АdvапсеD могут заме­нить компоненты StаndаrdD без необходимости из­менения разводки печатной платы или конструкции схемы.

Специальные варисторы телекоммуникаци­онного и автомобильного назначения могут вы­держивать большие пусковые токи, поглощать боль­шое количество энергии, особенно при аварийном отключении нагрузки, и работать при температурах вплоть до 125°С.

Новой разработкой компании ЕРСОS являются варисторы серии ЕnеrgеtiQ, которые имеют квадратную, а не круглую форму. Эта конструкция обеспечивает максимальную защиту от тока перег­рузки при минимуме занимаемого пространства. Диапазон номинальных напряжений варисторов ЕnеrgеtiQ — от 130 до 680 В. Они идеальны для при­менения в миниатюрных устройствах или там, где очень важна габаритная высота (например, на полосковых линиях). Промышленные установки и уста­новки, находящиеся в зданиях, требуют защиты с еще более высоким уровнем ограничения по току перегрузки, например, для защиты от разрядов мол­ний. Для этой цели могут использоваться дисковые и ленточные варисторы, соединенные последова­тельно. Входной ток ограничивается ленточными варисторами серии L/LS 40. Уменьшенные токи, посту­пающие на линию, затем ограничиваются дисковыми варисторами. Ленточные варисторы се­рии L/LS 40 имеют более высокую перегрузочную способность по току, в частности 40 кА при форме импульса 8/20 мкс, и более высокую поглощающую способность вплоть до 550 Дж.

Компания ЕРСОS также предлагает широкий ассортимент мощных варисторов с диаметрами от 32 до 99 мм для фарфоровых или силиконовых разрядников и может поставлять необходимые типы этих варисторов для классов 1…5 в соответ­ствии со стандартом IЕС 60099-4.

Многослойные варисторы для поверхностного монтажа наиболее часто используются для защиты от электростатического разряда (ЕSD). Эти варисторы стали применяться по всему миру в качестве стандартных для ЕSD-защиты в мобиль­ной связи. Они выполняют все функции диода для подавления выбросов напряжения (Тгаnsient Vоltage Suppressor — ТVS) и имеют множество дополнительных преимуществ:

• Дальнейшая миниатюризация. Стандартная вер­сия варистора для поверхностного монтажа типо­размера 0603 является только третьей по размеру по сравнению с ТVS-диодами. Более того, функции фильтрации и защиты можно реализовать с по­мощью одного компонента, в результате общее ко­личество применяемых компонентов сокращается.
• Более низкая стоимость. Многослойные варисто­ры для поверхностного монтажа менее дороги, пос­кольку они являются двунаправленными компонен­тами. Для получения двунаправленной защиты с помощью ТVS-диодов необходимо использовать ли­бо два диода, либо соответственно больший по раз­мерам и более дорогой компонент, состоящий из двух элементов в одном корпусе.
• Меньшее время отклика. Благодаря уменьшенным размерам и многослойной конструкции, SMD-варисторы имеют более низкую паразитную индуктив­ность, что приводит к сокращению времени отклика до значения менее 0.5 не. Время отклика ТVS-дио­дов составляет от 0.8 до 3 мс.
• Экономия энергии. SMD-варисторы имеют суще­ственно более низкий ток утечки, чем диоды. Компа­ния ЕРСОS предлагает также версии с особенно низкими токами утечки, что очень важно для порта­тивной аппаратуры игровой электроники.
• Проще при использовании в разработках. SMD-ва­ристоры не подвержены влиянию окружающей температуры вплоть до 125°С, в то время как пара­метры ТVS-диодов ухудшаются при температуре свыше 25°С.
• Более легкая сборка. SMD-варисторы являются двунаправленными и симметричными компонента­ми, при автоматизированной установке которых нет необходимости обращать особое внимание на цоколевку, как при размещении диодов. Кроме того, ва­ристоры менее подвержены выходу из строя.

SMD-варисторы выпускаются в виде дискретных компонентов или матриц. В настоящее время ком­пания ЕРСОS предлагает варисторы типоразмеров 0403…2220.

Для рынка мобильных телефонов компания ЕРСOS разработала специальные многослойные варисторы, которые выполнены в корпусе типоразмера 0402 и осуществляют одновременно три функции: ЕSD-защиты в соответствии со стандартом IЕС 61000-1-4-2, Уровень 4 (контактное напряжение 8 кВ, грозовой разряд 15 кВ), ЕМС-фильтра для двухдиапазонных мобильных телефонов и подавления помех от несу­щей частоты, имеющей два конкретных значения — 1800 и 900 МГц. Еще один новый прибор в корпусе типоразмера 0402 — многослойный варистор с чрезвычайно низкой собственной емкостью, сос­тавляющей менее 3 пФ, который предназначен для использования в качестве антенного варистора с крайне низким вносимым затуханием в ВЧ диапазо­не. Кроме того, важным применением для данного варистора являются карманные компьютеры типа РDА и высокоскоростные линии передачи данных.

Помимо этой линии продукции, компания ЕРСОS разработала совершенно новую серию компонен­тов для защиты от импульсного перенапряжения — СеrаDiodes. Эти компоненты предназначены для современной аппаратуры бытовой электроники, где в некоторых случаях необходимо защищать от электростатического разряда более чем 80 интер­фейсов. Эта недорогая серия состоит из нескольких типов компонентов типоразмера 0603. Помимо этих дискретных компонентов, разрабатывается счетве­ренная матрица типоразмера 0612. Эти компоненты рассчитаны на напряжения от 5.6 до 22 В при емкос­тях от 2 до 470 пФ. Для обеспечения более надежной защиты от электростатического разряда вплоть до 25 кВ в системах, использующих высокоскоростные шины передачи данных, компания ЕРСОS разрабо­тала серию быстродействующих многослойных варисторов, имеющих низкую емкость и способных обеспечить высокий уровень ЕSD-защиты. Благода­ря своей низкой емкости эти варисторы предотвра­щают искажения сигналов на высокоскоростных ли­ниях передачи данных. Специальные типы варисторов были разработаны для эксплуатации при повышенных температурах вплоть до 150°С, например, для гибридных схем, расположенных близко к двигателю. Дополнительными преимуще­ствами данных компонентов являются их компакт­ные размеры, малое время отклика, составляющее менее 0.5 нc, и превосходная паяемость благодаря контактам, выполненным из Аg/Ni/Sn.

Роль, выполняемая ЕМС-фильтрами в качестве защитных компонентов, становится все более важ­ной. Например, в промышленной электронике они защищают сети от помех, создаваемых преобразо­вателями и другим оборудованием, работающим на высоких частотах. Компания ЕРСОS предлагает не только самый большой в мире ассортимент ЕМС-компонентов, но также и полный набор услуг по обеспечению электромагнитной совместимости, включая услуги собственной аккредитованной ис­пытательной лаборатории. Кроме того, компания ЕРСОS работает вместе с 30 аккредитованными ис­пытательными центрами по всей Европе. В ближай­шем будущем это партнерство будет расширено до более чем 100 испытательных центров.

Как крупнейший мировой поставщик защитных компо­нентов для электроники, компания ЕРСОS предлагает своим потребителям экономичные, надежные и иннова­ционные решения. Ассортимент компонентов для защи­ты включает:

• гибридные приборы (разрядник + варистор)
• ЕМС-фильтры на токи вплоть до 2500 А, предназначенные для всех типов сетей
• газонаполненные разрядники для защиты от перенапряжений
• NТС-термисторы, устройства защиты телекоммуникационной пары
• РТС-термисторы, в том числе для поверхностного монтажа
• дисковые варисторы с радиальными выводами, блочные варисторы, варисторы с ленточными выводами и мощные варисторы, варисторы серии АdvanсеD/SuperioR, специальные варисторы телекоммуникационного и автомобильного назначения, варисторы серии EnergetiQ
• SMD-варисторы, выполненные по многослойной технологии, специальные многослойные варисторы для мобильных телефонов, CeraDiodes, быстродействующие варисторы различных серий

http://epcos.com/products

 

Как отремонтировать UPS. Окончание | Компьютер и жизнь

Здравствуйте, друзья!

В первой части статьи мы начали знакомиться с тем, как помочь своему источнику бесперебойного питания (ИБП).

Продолжим это дело и скажем несколько слов о том, что такое варисторная защита в ИБП

Бывают случаи, когда в питающей сети имеет место аномальный перекос фаз.

Такое случается, в частности, тогда, когда отгорает «ноль» сети 220 В.

При этом напряжение конкретной фазы может скакнуть до 380 В!

На этот случай ИБП имеет варисторную защиту.

Варистор – это деталь, имеющая большое сопротивление, если величина питающего напряжения находится в пределах нормы.

При повышении напряжения больше некоторого порога сопротивление варистора уменьшается, через него начинает протекать ток. Чем больше превышение, тем больше ток.

Если превышение напряжения кратковременно (в сети часто бывают высоковольтные импульсы длительностью несколько мс), варистор гасит этот выброс, энергия которого идет на его нагрев.

Схема варисторной защиты ИБП

Схема варисторной защиты включает в себя варистор и последовательно включенный с ним предохранитель.

Если имеет место длительное (аномально большое) превышение напряжения, по цепи «предохранитель — варистор» протекает аномально большой ток.

При этом предохранитель сгорает, защищая остальную схему от повреждения.

Следует отметить, что нередко сгорает и сам варистор, «закрывая грудью амбразуру», спасая своих электронных товарищей и «главнокомандующего» (микросхему-контроллер).

Это происходит потому, что варистор реагирует быстрее предохранителя.

Нагрев нити предохранителя до ее расплавления — процесс достаточно инерционный.

При ремонте следует заменить варистор и предохранитель аналогичными.

Некоторые ремонтники при ремонте меняют только предохранитель, выпаивая из платы остатки варистора.

ИБП при этом будет работать, но останется, по существу, без защиты! Следующий аномальный скачок напряжения обязательно повредит схему управления. Оно вам надо?!

Отметим, что варистор может иметь различные размеры. Импульс тока с большей энергией может погасить варистор с бОльшими размерами.

Отметим, что маркировка «14 К 471» на варисторе отвечает за его диаметр (14 мм) и напряжение (470 В).

Не думайте, что 470 В – это много. Во-первых, амплитудное значение переменного напряжения в 1,4 раза больше действующего. Это означает, что измеренное тестером переменное напряжение величиной 250 В (что бывает не так уж редко) будет иметь амплитуду около 354 В.

Кроме того, варистор может иметь разброс параметров от 10 до 25 %.

При попадании напряжения 380 В (амплитудное значение – 537 В) на варистор с такой маркировкой, он сгорает (вместе с предохранителем) бурно, с пиротехническими эффектами.

Отметим, что аналогичные варисторы могут использоваться в фильтрах питания компьютеров. Такие фильтры выглядят как «переноска» на 5 розеток с выключателем.

Проблемы с аккумулятором ИБП

Источником резервной энергии в ИБП является кислотный свинцовый аккумулятор.

Аккумулятор характеризуется такой величиной, как емкость, которая измеряется в ампер-часах (А*h).

Чем больше емкость, тем дольше ИБП обеспечит нагрузку энергией при исчезновении питающего напряжения, и тем бОльшие он будет иметь размеры.

В ИБП небольшой мощности применяются аккумуляторы емкостью 5, 7, 12 A*h и напряжением 12 В.

Точнее говоря, напряжение полностью заряженного аккумулятора должно быть не менее 13 – 13,2 В.

Заряжается аккумулятор через зарядное устройство (встроенное в ИБП) током примерно в 1/10 – 1/30 от цифры его емкости. Например, аккумулятор 7A*h может заряжаться током 0,25 – 0,7 А.

По мере заряда напряжение на аккумуляторе растет, а ток заряда уменьшается.

В более «умных» ИБП могут применяться более сложные алгоритмы зарядки.

Например, форсированный заряд вначале (чтобы быстрее выйти на рабочий режим, когда батарея «готова к бою») и более медленный — после достижения какого-то порога.

Контролировать ток заряда можно амперметром – цифровым или стрелочным.

Если аккумулятор, будучи разряженным «не берет ток» (и при этом зарядное устройство ИБП исправно), то он подлежит замене.

«Не берет ток» означает, что вместо, скажем, 0,25 А в него втекает ток порядка нескольких мА.

Отметим, что в некоторых случаях такой аккумулятор можно восстановить! Подробнее почитать об этом можно здесь. Однако придется повозиться.

Бывают случаи, когда аккумулятор вроде бы и берет заряд (т.е. ток заряда почти нормальный) и напряжение на нем по мере заряда растет — как и положено.

Но ИБП не держит положенную нагрузку и отключается.

В этом случае у аккумулятора, скорее всего, большое внутреннее сопротивление, и он подлежит замене.

Более «продвинутые» ИБП тестируют батарею при включении ИБП, принудительно переключая выход на работу от аккумулятора.

Контроллер следит — как быстро падает напряжение на батарее.

Если оно падает быстрее, чем положено, контроллер зажигает специальный индикатор на передней панели и включает звуковую сигнализацию.

В заключение отметим, что при благоприятных условиях аккумулятор работает, в среднем, в течение 3 — 5 лет, после чего его необходимо менять. Если качество электрической энергии плохое (частые перепады, скачки) время работы аккумуляторной батареи снижается.

При этом происходит частый переход на питание от аккумулятора, а он имеет ограниченное количество циклов заряд-разряд. Отметим, что в последнее время увеличилось число изначально некачественных аккумуляторов.

Вот, пожалуй, и все, что надо знать на начальном этапе.

Почитайте еще:

Зарядное устройство для аккумуляторов.

Обзор ИБП EATON 800.

надежная защита от скачков напряжения

Принцип действия

Варистор — это полупроводниковый прибор с симметричной нелинейной вольтамперной характеристикой. По ее форме можно сделать вывод о том, что варистор работает и в переменном и в постоянном токе. Рассмотрим её подробнее.

В нормальном состоянии ток через варистор предельно мал, его называют током утечки. Его можно рассматривать как диэлектрический компонент с определенной электрической емкостью и можно говорить, что он не пропускает ток. Но, при определенном напряжении (на картинке это + — 60 Вольт) он начинает пропускать ток.

Другими словами, принцип работы варистора в защитных цепях напоминает разрядник, только в полупроводниковом приборе не возникает дугового разряда, а изменяется его внутреннее сопротивление. При уменьшении сопротивления, ток с единиц микроампер возрастает до сотен или тысяч Ампер.

Условное графическое изображение варистора в схемах:

Обозначение элемента на схемах напоминает обычный резистор, но перечеркнутый по диагонали линией, на которой может быть нанесена буква U. Чтобы найти на плате или в схеме этот элемент – обращайте внимание на подписи, чаще всего они обозначаются, как RU или VA.

Внешний вид варистора:

Варистор устанавливают параллельно цепи для ее защиты. Поэтому при импульсе напряжения защищаемой цепи — энергия поступает не в устройство, а рассеивается в виде тепла на варисторе. Если энергия импульса слишком велика — варистор сгорит. Но понятие сгорит размазано, варианта развития два. Либо варистор просто разорвет на части, либо его кристалл разрушится, а электроды замкнутся накоротко. Это приведет к тому, что выгорят дорожки и проводники, или произойдет возгорание элементов корпуса и других деталей.

Чтобы этого избежать перед варистором, последовательно со всей цепью на сигнальный или питающий провод устанавливают предохранитель. Тогда в случае сильного импульса напряжения и долговременного срабатывания или перегорания варистора сгорит и предохранитель, разорвав цепь.

Если сказать вкратце, для чего нужен такой компонент — его свойства позволяют защитить электрическую цепь от губительных всплесков напряжения, которые могут возникать как на информационных линиях, так и на электрических линиях, например, при коммутации мощных электроприборов. Мы обсудим этот вопрос немного ниже.

Как же найти на плате варистор?

По схеме приведённой выше, видно что этот элемент находится рядом с предохранителем в месте прихода на плату проводов питания. Обычно это диск жёлтого или тёмно-зелёного цвета.

На фото варистор указан красной стрелкой. Можно было подумать что варистор это синяя деталь, покрытая чёрной копотью, но на увеличении видно трещины на корпусе варистора, от которого покрылись нагаром расположенные рядом детали.Хорошо это видно и с обратной стороны, где написаны условные обозначения. Даже если их не будет, распознать варистор можно, зная что он подсоединён параллельно нагрузке или по маркировке на его корпусе.

VA1- это варистор, а синяя деталь рядом это конденсатор-С70.

Не путайте их, по форме они одинаковые, так что ориентируйтесь на маркировку и условные обозначения на плате.

После того как вы нашли варистор, его нужно выпаять, чтобы потом на его место установить новый.Для выпаивания варисторов я обычно использую газовый паяльник, потому что не всегда в месте ремонта есть электропитание – на строящемся объекте, на крыше, например.Ещё очень удобно пользоваться оловоотсосом -разогреть место пайки и оловоотсосом удалить расплавившийся припой.

Но для этих целей вполне подойдёт пинцет или обычные плоскогубцы-нужно захватить ножку детали и вытянуть когда припой расплавится.Если у вас плохо плавится припой, то скорее всего он на плате высокотемпературный-так называемый бессвинцовый (может заметили на моей плате надпись PbF – плюмбум фри). В этом случае нужно или увеличить температуру жала паяльника или же капнуть сверху другого более низкотемпературного, место пайки расплавится и можно будет удалить деталь. После этого вставляем новый варистор и припаиваем его.

Для пайки очень удобно пользоваться припоем в виде проволоки у которого внутри уже есть флюс.

Ещё обратите внимание, что большинство плат – двусторонние, поэтому припаивать ножки детали нужно с обеих сторон платы, так как нередко бывает что ножка детали выполняет роль перемычки между дорожками с разных сторон платы.

После замены варистора остаётся только поставить новый предохранитель и установить плату на место.

Обычно в платах кондиционера стоят варисторы на напряжение 470 В, и предохранители номиналом от 0.5 А до 5 А. Поэтому рекомендую всегда иметь при себе небольшой запас этих деталей.

Для тех, кто хочет нагляднее увидеть процесс , выкладываю видео урок:

Для тех кому требуется отремонтировать плату, путём замены варистора, помогут наши сервисные специалисты, цены смотрите здесь.

Устройство

Варисторы устроены достаточно просто — внутри есть кристалл полупроводникового материала, чаще всего это Оксид Цинка (ZiO) или Карбид Кремния (SiC). Прессованный порошок этих материалов подвергают высокотемпературной обработке (запекают) и покрывают диэлектрической оболочкой. Встречаются либо в исполнении с аксиальными выводами, для монтажа в отверстия на печатной плате, а также в SMD-корпусе.

На рисунке ниже наглядно изображено внутреннее устройство варистора:

Свойства [ править | править код ]

Нелинейность характеристик варисторов обусловлена локальным нагревом соприкасающихся граней многочисленных кристаллов карбида кремния (или иного полупроводника). При локальном повышении температуры на границах кристаллов сопротивление последних существенно снижается, что приводит к уменьшению общего сопротивления варисторов.

Один из основных параметров варистора — коэффициент нелинейности λ — определяется отношением его статического сопротивления R к динамическому сопротивлению Rd:

λ = R R d = U I : d U d I ≈ c o n s t >>=>:>approx const> ,

где U — напряжение, I — ток варистора

Коэффициент нелинейности лежит в пределах 2-10 у варисторов на основе SiC и 20-100 у варисторов на основе ZnO.

Основные параметры

Чтобы правильно подобрать варистор, нужно знать его основные технические характеристики:

1. Классификационное напряжение, может обозначаться как Un. Это такое напряжение, при котором через варистор начинает протекать ток силой в 1 мА, при дальнейшем превышении ток лавинообразно увеличивается. Именно этот параметр указывают в маркировке варистора.
2. Номинальная рассеиваемая мощность P. Определяет, сколько может рассеять элемент с сохранением своих характеристик.
3. Максимальная энергия одиночного импульса W. Измеряется в Джоулях.
4. Максимальный ток Ipp импульса. При том что фронт нарастает в течении 8 мкс, а общая его длительность — 20 мкс.
5. Емкость в закрытом состоянии — Co. Так как в закрытом состоянии варистор представляет собой подобие конденсатора, ведь его электроды разделены непроводящим материалом, то у него есть определенная емкость. Это важно, когда устройство применяется в высокочастотных цепях.

Также выделяют и два вида напряжений:

• Um~ — максимальное действующее или среднеквадратичное переменное;
• Um= — максимальное постоянное.

Применение в быту

Назначение варисторов — защита цепи при импульсах и перенапряжениях на линии. Это свойство позволило рассматриваемым элементам найти свое применение в качестве защиты:

линий связи;

информационных входов электронных устройств;

силовых цепей.

В большинстве дешевых блоков питания не устанавливают никаких защит. А вот в хороших моделях по входу устанавливают варисторы.

Кроме того, все знают, что компьютер нужно подключать к питанию через специальный удлинитель с кнопкой — сетевой фильтр. Он не только фильтрует помехи, в схемах нормальных фильтров также устанавливают варисторы.

Часто электрики рекомендуют защитить китайские светодиодные лампы, установив варистор параллельно патрону. Также защищают и другие устройства, некоторые монтируют варистор в розетку или в вилку, чтобы обезопасить подключаемую технику.

Чтобы защитить всю квартиру — вы можете установить варистор на дин-рейку, в хороших устройствах в корпусе расположены настоящие мощные варисторы диаметром с кулак. Примером такого устройства является ОИН-1, который изображен на фото ниже:

В заключение хотелось бы отметить, что назначение варистора – защитить какую-либо электрическую цепь. Принцип работы основан на изменении сопротивления полупроводниковой структуры под воздействием высокого напряжения. Напряжение, при котором через элемент начинает течь ток силой 1 мА называют классификационным. Это и диаметр элемента есть основными параметрами при выборе. Пожалуй, мы доступно объяснили, что такое варистор и для чего он нужен, задавайте вопросы в комментариях, если вам что-то непонятно.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезные видео по теме статьи:

Наверняка вы не знаете:

Маркировка и выбор варистора

На практике, например, при ремонте электронного устройства приходится работать с маркировкой варистора, обычно она выполнена в виде:

20D 471K

Что это такое и как понять? Первые символы 20D — это диаметр. Чем он больше и чем толще — тем большую энергию может рассеять варистор. Далее 471 — это классификационное напряжение.

Могут присутствовать и другие дополнительные символы, обычно указывают на производителя или особенность компонента.

Теперь давайте разберемся как правильно выбрать варистор, чтобы он верно выполнял свою функцию. Чтобы подобрать компонент, нужно знать в цепи с каким напряжением и родом тока он будет работать. Например, можно предположить, что для защиты устройств, работающих в цепи 220В нужно применять варистор с классификационным напряжением немного выше (чтобы срабатывал при значительных превышениях номинала), то есть 250-260В. Это в корне не верно.

Дело в том, что в цепях переменного тока 220В — это действующее значение. Если не углубляться в подробности, то амплитуда синусоидального сигнала в корень из 2 раз больше чем действующее значение, то есть в 1,41 раза. В результате амплитудное напряжение в наших розетках равняется 300-310 В.

240*1,1*1,41=372 В.

Где 1,1 – коэффициент запаса.

При таких расчетах элемент начнет срабатывание при скачке действующего напряжения больше 240 Вольт, значит его классификационное напряжение должно быть не менее 370 Вольт.

Ниже приведены типовые номиналы варисторов для сетей переменного тока с напряжением в:

• 100В (100~120)– 271k;
• 200В (180~220) – 431k;
• 240В (210~250) – 471k;
• 240В (240~265) – 511k.

Использование варисторов

Низковольтные варисторы изготавливают на рабочее напряжение от 3 до 200 В и ток от 0,1 мА до 1 А; высоковольтные — на рабочее напряжение до 20 кВ. Они используются для стабилизации и регулирования низкочастотных токов и напряжений, в аналоговых вычислителях — для возведения в степень, извлечения корней и других математических действий, в цепях защиты от перенапряжений (например, высоковольтные линии электропередачи, линии связи, электрические приборы) и др. Высоковольтные варисторы используются для изготовления ограничителей перенапряжения.

Варисторы являются одними из самых дешевых и надежных электронных компонентов, они способны выдерживать значительные электрические перегрузки, могут работать на высокой частоте (до 500 кГц). Из несущественных недостатков можно отметить довольно заметный низкочастотный шум и старение варистора, то есть с течением времени его параметры меняются под воздействием температуры.

Из чего состоит импульсный блок питания часть 2. Составляющие блока питания. Устройство блока питания, схемы, фотографии

Я уже выкладывал видео по отдельным частям блока питания, но подумав решил, что делал это неправильно, а точнее, не совсем последовательно и решил исправиться.
Этой статьей я начинаю небольшой цикл из серии — «как это работает», где попробую показать поочередно все узлы типового импульсного блока питания, а также рассказать их предназначение и возможные места отказа компонентов.

Как я уже рассказывал, типовой блок питания состоит из следующих узлов:
1. Входной фильтр и выпрямитель с фильтрующими конденсаторами.
2. ШИМ контроллер и транзисторы инвертора.
3. Силовой трансформатор и цепи гашения выбросов.
4. Выходной выпрямитель, конденсаторы выходного фильтра и цепь обратной связи.

Если нарисовать упрощенную блок схему, то выглядеть это будет так. Бывают конечно некоторые исключения, но в целом картина будет очень похожа.
В качестве исключения скажу, что еще существуют блоки питания с переключаемыми конденсаторами, но это уже экслюзив.

Почти все узлы в свою очередь можно также разделить на составляющие части, потому возможно я буду описывать это отдельно, но сегодня я расскажу о том, с чего начинается импульсный блок питания. Например в планах выделить отдельное видео для описания корректоров коэффициента мощности.
А начинается блок питания со входного помехоподавляющего фильтра, выпрямителя и фильтрующих конденсаторов.

Первой идет защита, включающая в себя предохранитель, варистор, термистор и резистор для разряда входного помехоподавляющего конденсатора

Вторым идет фильтр от помех, попадающих от блока питания в сеть.
Он включает в себя конденсаторы Х и Y классов, а также синфазный дроссель.

Ну а последним будет выпрямитель и фильтрующие конденсаторы.

Хотя я уже рассказывал о входном фильтре и элементах защиты, но все таки немного отвлекусь на них и здесь.
Нормальный входной фильтр выглядит примерно так.

Как вариант так. Здесь также виден дроссель, конденсаторы, предохранитель и варистор.

Или вот фильтр блока питания Менвелл.

Вообще как я говорил, фильтр импульсного блока питания вещь не только важная, а часто и довольно сложная. иногда сложность и количество элементов фильтра становится сопоставимой с простеньким блоком питания. Например вот схема более сложного фильтра.

Кстати, подобные фильтры продаются как отдельные устройства, например от того же Менвела.

Мало того, сверху производитель даже указал схему, что весьма непривычно.
Вообще подобные фильтры попадались в отечественной компьютерной технике, до сих пор дома один такой лежит.

Но в любом случае ключевым элементом фильтра является двухобмоточный дроссель, благо определить его наличие весьма несложно.

Но попадаются весьма экономичные производители (которым не мешало бы по рукам надавать), которые вместо него ставят перемычки, понятно что они ничего не фильтруют.
Чаще всего они попадаются в самых дешевых блоках питания. Хотя у меня были исключения, в дорогом блоке были, а в дешевом стоял дроссель.

Не менее важным элементом является предохранитель. Для начала они бывают разные, а то и вообще заменяются резистором.
Нет, конечно есть специальные резисторы, но в итоге ставят обычные.
Для начала предохранители бывают разных типов и размеров. Такой маленький как на фото я бы не назвал хорошим.

А вот правильный вариант, он мало того что больше, так еще и защищен термоусадкой. И дело не в том, что больше — лучше, мы ведь не по Фрейду определяем размер предохранителя. Просто у большего предохранителя больше расстояние между выводами, потому разрыв цепи более надежен.

Обычно принято считать, что предохранитель должен защищать технику. Это так, но лишь наполовину. Если в схеме стоит варистор, то в случае превышения напряжения он начнет его ограничивать и в итоге спалит предохранитель, защитив тем самым технику. Мне попадалась фирменная техника, на которую подавали более 300 Вольт после отгорания нуля, после замены варистора и предохранителя все работало как и раньше.
Если варистора нет, то предохранитель выполняет только функцию защиты вашей электропроводки.

Маркировка варисторов очень проста. Три цифры, первые две значение, третья — множитель. Например в блоках питания ставят варисторы на 470 Вольт, маркировка 471.

Ну и конечно же конденсаторы. Я рассказывал о них в отдельном видеоролике, потому коротко.
Во первых конденсаторы Y типа легко спутать с варисторами, так как они имеют похожую маркировку, цвет и размеры. но у варисторов обычно маркировка проще, а Y конденсаторы толще и меньше. потому просто внимательно читайте маркировку.
С конденсаторами X типа, на фото он справа, все гораздо проще, ищем маркировку X1 или X2, а также указание рабочего напряжения.

Безопасные конденсаторы обычно имеют больше количество маркировки, потому отличить их можно даже по внешнему виду.

И соответственно X типа. Они бывают еще в корпусе голубого цвета, их можно увидеть в начале видео.

Следующим после всех фильтров идет выпрямитель. Его задача проста, получить из переменного тока постоянный, но и здесь могут ждать сюрпризы.
Обычно для выпрямления в импульсных блоках питания применяют диодный мост, это как бы понятно и естественно.

Но некоторые производители умудряются экономить даже на этом. У меня где-то валяются копеечные блоки питания в которых применен однополупериодный выпрямитель, а по сути только один диод.
В таком варианте уровень пульсаций на выходе выпрямителя будет существенно больше при той же емкости. Его конечно можно доработать, установив недостающие три диода, но если на нем так сэкономили, то дешевле его выкинуть.

Диодный мост может быть выполнен из отдельных диодов, либо на базе диодной сборки, что конечно куда удобнее.

Кстати меня как-то спрашивали, а надо ли устанавливать диодную сборку на радиатор. Скажем так, это зависит от многих факторов, но если блок питания имеет пассивное охлаждение, то лучше привинтить к ней небольшой радиатор, например как сделано в блоках питания Менвелл.
Причем на фото блок питания мощностью всего 150 Ватт.

У блоков питания небольшой мощности чаще всего стоит только один конденсатор, хотя мне встречались и исключения.
Чаще всего эти блоки питания рассчитаны на широкий диапазон питающего напряжения.

У более мощных блоков питания вы скорее всего увидите вот такой переключатель. Он позволяет переключать диапазон входного напряжения в режим 110 или 220 Вольт.

При этом рядом будут находиться два конденсатора. Это все конечно необязательно, бывают мощные блоки питания с одним конденсатором и об этом я обязательно расскажу, Также встречаются маломощные с двумя конденсаторами, просто чаще всего сделано так, как видно на фото.

В сети я встречал заблуждения и некоторое непонимание процессов, происходящих при переключении напряжения, попробую объяснить.
В обычном для нас режиме выключатель разомкнут и к выходу диодного моста подключены два последовательно включенных конденсатора.
Резисторы нужны для разряда конденсаторов и небольшого выравнивания напряжения на них.

Так как не у всех в розетке 220 Вольт, а иногда бывает и в два раза меньше, то придумали простой вариант переключения.
Если замкнуть выключатель, то средняя точка соединения конденсаторов подключается к одному из входных контактов, диодный мост при этом начинает работать как два диода.

Если диоды поставить немного по другому, то схема становится более понятной.

И превращается в два однополупериодных выпрямителя, но включенных так, что один заряжает первый конденсатор от положительной полуволны, а второй делает то же самое со своим конденсатором, но от отрицательной. В итоге два меньших напряжения складываются и получаются полные 300-310 Вольт. Называется эта схема — выпрямитель с удвоением напряжения. Такой финт возможен только на переменном токе, благо много лет назад он выиграл в соревновании с постоянным.

Но у такого решения есть и небольшой минус. Так как схема работает в режиме удвоения, то если замкнуть выключатель при наших 220 Вольт, можно получить печальный результат. Выпрямитель попытается зарядить конденсаторы до напряжения в 310 Вольт каждый, а они обычно рассчитаны всего на 200.
В лучшем случае у них вздуются крышки и вся комната будет напоминать банку с молоком.

Но у меня были случаи и похуже, когда конденсатор просто разрывало и на плате оставалось только резиновое донышко.

Главное в такой ситуации, чтобы отлетевшая крышка не попала куда нибудь в важный орган, например глаз.

Следующий важный вопрос, который мне задают очень часто, это как определить необходимую емкость входного конденсатора.
Обычно рекомендуется емкость в микрофарадах равная мощности блока питания в Ваттах, но здесь также есть свои нюансы, попробую рассказать и показать на графиках.
В первом примере сетевое напряжение нормальное и емкость с запасом, видны небольшие пульсации.

Вот входное напряжение немного просело, все в порядке, за исключением того, что пульсации приблизились к желтой зоне, но пока это не критично.

Вернем напряжение в норму, но увеличим нагрузку. сразу видно что растет размах пульсаций, такой режим уже может быть вреден для входного конденсатора, в итоге у него снижается срок службы.

Оставим ту же мощность, но снизим входное напряжение. Амплитуда пульсаций немного возрастает, так как недостаток напряжения инвертор пытается компенсировать большим временем, в течение которого отбирается энергия от конденсатора. Вредно, но все работает.

Опустим напряжение еще ниже, ведь бывают такие ситуации, причем не обязательно на длительное время, например запуск компрессора холодильника или кондиционера при слабой сети может дать заметную просадку.
Напряжение на конденсаторе падает ниже красной зоны, т.е. на выходе блока питания мы увидим пульсации с частотой 100 Герц, это уже плохо.

Еще один эксперимент, поднимем немного напряжение, но уменьшим емкость конденсатора, результат такой же как и был, только размах пульсация стал больше, теперь это еще и очень вредно для конденсатора.

В приличных блоках питания обычно ставят конденсатор с большим запасом, это необходимо для стабильной работы в широком диапазоне питающего напряжения и увеличения срока службы конденсаторов.
Например блок питания монитора, мощность около 40-50 Ватт, конденсатор стоит с емкостью в 120мкФ, хотя при расчете только для 220 Вольт хватило бы и 47-56 мкФ. Мы же не думаем что производитель сделал это по доброте душевной.

Для улучшения параметров блока питания можно увеличить емкость конденсаторов, например поставив параллельно еще пару. но учтите, конденсаторы обязательно должны иметь одинаковую емкость, а желательно еще и быть при этом одинаковыми.

Так поступают производители некоторых блоков питания, здесь четыре конденсатора попарно соединены параллельно-последовательно.

Но также можно поставить один конденсатор по общей шине 310 Вольт, но в этом случае он должен быть минимум на 400 Вольт.

Я так дорабатывал блоки питания для мощного регулируемого блока. Ниже видно выпаянный переключатель входного напряжения, рекомендую делать это и другим, так как раз в год и выключенный блок питания может сгореть. 🙂

Еще один популярный вопрос, какие конденсаторы лучше ставить, фирма, марка и т.п.
В китайских блоках питания часто стоят либо подделки под фирменные, либо просто дешевые безымянные конденсаторы. Они конечно хуже чем фирменные, но практика показывает, что в данной цепи это не критично.

Главное чтобы конденсатор не оказался «матрешкой», потому лучше измерить им емкость и дальше принять решение, поменять или добавить им дополнительно другие.

В фирменных блоках питания конечно стоят нормальные конденсаторы, подделки или безымянные не попадались.

А теперь по поводу производителей. На самом деле к качеству входного конденсатора предъявляются не такие жесткие требования как в выходным. Но если хочется как лучше, то я бы советовал отказаться от нонейма и посмотреть в сторону фирменных конденсаторов.
Выбор их довольно большой, например Ниппон.

Или Samwha, которая раньше была Самсунгом, относительно недорого и качественно.

Nichikon, но они стоят дороже и попадаются реже.

Рубикон также хорошие конденсаторы, вот только жаль что их и подделывают довольно часто. Например в примерах выше они называются РубиконГ, как вы понимаете это совсем другое.

Кроме того рекомендую весьма хорошие конденсаторы CapXon серии KF

Или Jamicon.

Под конец я оставил вопрос, который мне задают немного реже, но тем не менее он также важен для правильного выбора конденсаторов фильтра.
Меня спрашивали о том, с какой максимальной рабочей температурой купить конденсаторы для замены родных в блоке питания.
По большому счету нормально будут работать и 85 и 105 градусов, но если ваш блок питания имеет пассивное охлаждение, то я рекомендовал бы применить конденсаторы рассчитанные на 105 градусов, в таком блоке питания они будут жить дольше. Если блок питания имеет активное охлаждение, то я не думаю что вы заметите существенную разницу.

Напоследок несколько фото уже почти раритетного блока питания. Этот блок был установлен в каком-то старом компьютере, если не путаю, болгарского производства. Там же была и клавиатура на датчиках Холла, при этом выполненная в металлическом корпусе, вещь практически неубиваемая, но от нее остались только кнопки с датчиками, теперь жалею что разобрал.
Так вот это блок питания с пассивным охлаждением и активным корректором мощности, т.е фактически тем, что сейчас продвигают как важную особенность. А 30 лет назад это уже было и довольно широко использовалось.
Блок имеет мощность в 270 Ватт, хотя на самой плате указано 260 Ватт. Выходные напряжения только 12 и 5 Вольт.
Произведен фирмой Boschert. Но как же я был удивлен узнав, что они даже вполне продаются, правда восстановленные.

А вот так выглядит мой блок питания. Возможно устрою ему отдельную фотосессию, думаю что он это заслужил 🙂
Извините за пыль, все таки много лет на балконе + переезд и ремонт в квартире.

На этом сегодня все, как всегда жду вопросов и предложений тем для новых видео и обзоров.

Опять чуть не забыл, собственно видео. Снимал первый раз в таком формате, если имеет смысл делать и дальше так, то пишите.

Деградация варистора из оксида металла — журнал IAEI

Время чтения: 11 минут

Цель этого документа — предоставить обзор процесса деградации, который может происходить в металлооксидных варисторах (MOV). MOV — это переменные резисторы, состоящие в основном из оксида цинка (ZnO) с функцией ограничения или отклонения скачков напряжения в переходных процессах. MOV обладают относительно высокой способностью поглощать энергию, что важно для долговременной стабильности устройства. Растущий спрос на варисторы из ZnO обусловлен нелинейными характеристиками, а также диапазоном напряжения и тока, в котором они могут использоваться.Этот диапазон намного превосходит устройства, состоящие из других материалов, которые использовались до разработки MOV.1

Если MOV используются в пределах их четко определенных спецификаций, ухудшение характеристик из-за окружающей среды маловероятно. Однако среда, в которой используются MOV, четко не определена. Низковольтные сети переменного тока подвержены ударам молнии, коммутационным процессам, скачкам / провалам напряжения, временным перенапряжениям (TOV) и другим подобным помехам. Из-за разнообразия помех, которым подвержены MOV, во многих приложениях возможны ухудшения или отказ.

MOV надежно выполняют свои функции и имеют низкую интенсивность отказов при использовании в установленных пределах. Чтобы MOV работал без сбоев или деградации, он должен быстро рассеивать поглощенную энергию и возвращаться к своей рабочей температуре в режиме ожидания. Способность рассеивать энергию в окружающую среду будет зависеть от конструкции самой среды — окружающей температуры, вентиляции, теплоотвода, плотности и плотности других компонентов, близости источников тепла, веса проводников печатной платы, наличия устройств тепловой защиты и т. Д. .Деградация и катастрофические отказы могут произойти, если MOV подвергается переходным скачкам, превышающим его номинальные значения энергии и пикового тока.

Срок службы MOV определяется как время, необходимое для достижения состояния теплового разгона. Связь между температурой окружающей среды и сроком службы MOV может быть выражена уравнением скорости Аррениуса,

t = t ₀ exp [E _a -f (V)] / RT

где:

(t) = время до теплового разгона,

т ₀ = постоянная,

R = постоянная,

E _a = энергия активации,

T = температура в Кельвинах,

и f (В) = приложенное напряжение.

Большинство скоростных моделей Аррениуса предполагают повышенное напряжение и / или повышенную температуру для ускорения скорости реакции (т. Е. Деградации или времени до теплового разгона) и не учитывают в достаточной мере пагубные последствия предыстории помпажа2. История помпажа, особенно переходные скачки выше номинальных максимумов , возможно, вносят наибольший вклад в снижение напряжения варистора, увеличение тока утечки в режиме ожидания и окончательный тепловой пробой. Когда повышенное напряжение применяется в течение более чем микросекунд, физические и химические изменения происходят во многих пограничных слоях многопереходного MOV-устройства.Как и в случае с однопереходными полупроводниковыми приборами, эти изменения происходят на электронном и атомном уровнях со скоростью, определяемой скоростью диффузии структурных дефектов — электронов, электронных дырок, межузельных вакансий и ионов. Джоулевое нагревание MOV быстро увеличивается и превышает способность MOV рассеивать тепло, вызывая тепловое неуправляемое состояние и прекращая эффективный срок службы MOV.

Металлооксидные варисторы Описание

MOV

— это биполярные керамические полупроводниковые устройства, которые работают как нелинейные резисторы, когда напряжение превышает максимальное непрерывное рабочее напряжение (MCOV).Термин варистор — это общее название резистора с переменным напряжением. Сопротивление MOV уменьшается с увеличением величины напряжения. MOV действует как разомкнутая цепь при нормальных рабочих напряжениях и проводит ток во время переходных процессов напряжения или повышения напряжения выше номинального MCOV.

Современные MOV разработаны с использованием оксида цинка из-за их нелинейных характеристик, а полезный диапазон напряжения и тока намного превосходит варисторы из карбида кремния. Характерной особенностью варисторов из оксида цинка является экспоненциальное изменение тока в узком диапазоне приложенного напряжения.В пределах полезного диапазона напряжений варистора соотношение напряжение-ток аппроксимируется выражением: 2

где:

I = ток в амперах,

В = напряжение,

A = материальная постоянная, а

a = показатель степени, определяющий степень нелинейности.

MOV Отказы

MOV

обладают большой, но ограниченной способностью поглощать энергию, и в результате они могут периодически выходить из строя. Существенные механизмы отказа MOV включают в себя: электрический пробой, термическое растрескивание и тепловой разгон, все в результате чрезмерного нагрева, в частности, из-за неравномерного нагрева.Неравномерный джоулевый нагрев возникает в MOV в результате электрических свойств, которые возникают либо в процессе изготовления варистора, либо в статистических флуктуациях свойств, которые обычно возникают в поликристаллических материалах.6

Существует три основных режима отказа для MOV, используемых в устройствах защиты от перенапряжения.3

1. MOV выходит из строя из-за короткого замыкания.

2. MOV выходит из строя из-за разрыва цепи.

3. MOV не работает как линейное сопротивление.

Примечание: MOV малого диаметра, которые изначально выходят из строя из-за короткого замыкания, скорее всего, выйдут из строя как разомкнутая цепь из-за поглощения большого постоянного тока внутри MOV.

Отказ из-за короткого замыкания MOV обычно ограничивается местом прокола между двумя электродами на диске. Большой ток короткого замыкания может создать плазму внутри керамики с достаточно высокими температурами, чтобы расплавить керамику из оксида цинка. Этот режим отказа может быть вызван длительным перенапряжением, например переключением с реактивной нагрузки или тепловым разгоном MOV, подключенного к сети переменного тока.

Отказы разомкнутой цепи возможны, если MOV работает в установившемся режиме выше его номинального напряжения.Экспоненциальное увеличение тока вызывает перегрев и возможное разделение провода и диска в месте паяного перехода.

Деградация MOV

Хорошо известно, что MOV ухудшаются из-за одиночных и множественных токовых импульсов. Результаты испытаний, задокументированные в Mardira, Saha и Sutton, показывают, что MOV могут ухудшаться из-за импульсного тока 8/20 мкс при 1,5-кратном номинальном импульсном токе MOV. 20-миллиметровый MOV с номинальным импульсным током 10 кА будет ухудшаться, если приложить одиночный импульсный ток 15 кА.5

Когда MOV ухудшаются, они становятся более проводящими после того, как на них воздействует постоянный ток или импульсный ток. MOV обычно испытывают деградацию из-за чрезмерных скачков, превышающих номинальные значения MOV во время работы. Однако многие MOV не показывают признаков ухудшения при работе ниже заданного порогового напряжения. Деградация MOV в первую очередь зависит от их состава и изготовления, а также от их применения или режима работы.

Было обнаружено, что

деградированных MOV имеют меньший средний размер зерна и изменение положения дифракционного пика по сравнению с новым образцом.5 Неравномерное распределение температуры в материале связано с развитием локальных горячих пятен во время импульса тока и растворением в некоторых других фазах.

В условиях сильного тока соединения оксида цинка в MOV начинают разрушаться, что приводит к более низкому измеренному MCOV или напряжению включения. По мере того как деградация продолжается, MCOV MOV продолжает падать до тех пор, пока не начнет работать непрерывно, замыкаясь или фрагментируя в течение нескольких секунд.

Одним из ключевых параметров, связанных с измерением деградации варистора, является ток утечки.Ток утечки в зоне перед пробоем MOV важен по двум причинам:

1. Утечка определяет величину потерь мощности, которые, как ожидается, будет генерировать MOV при приложении номинального установившегося рабочего напряжения.

2. Ток утечки определяет величину установившегося рабочего напряжения, которое MOV может принять без выделения чрезмерного количества тепла.

Полный ток утечки складывается из резистивного и емкостного тока.Резистивная составляющая тока является термически стимулированной и имеет большое значение, поскольку она отвечает за джоулев нагрев внутри устройства. Емкостной ток является функцией значения емкости MOV и приложенного переменного напряжения. Если MOV подвергается повышенному напряжению при определенной температуре, внутренний ток увеличивается со временем. И наоборот, если MOV подвергается повышенной температуре при определенном приложенном напряжении, внутренний ток увеличивается со временем. Это явление усугубляется повышенным рабочим напряжением и еще более усугубляется повышенными температурами.Срок службы MOV в первую очередь определяется величиной внутреннего тока и его повышением температуры, напряжения и времени. По мере увеличения тока количество тепла (если не дать ему рассеяться) может быстро повысить температуру устройства. Это состояние может привести к тепловому разгоне, который может вызвать разрушение MOV.

Фотография 1. MOV 40 мм с номиналом MCOV 130 вольт переменного тока. Во время испытания было приложено 240 В переменного тока при 15 А, и MOV зажег.

Испытания были проведены на предмет теплового разгона. Фото 1 — это 40-миллиметровый MOV с рейтингом MCOV 130 вольт переменного тока. Во время испытания было приложено 240 В переменного тока при 15 А, и MOV зажег.

MOV

демонстрируют большее рассеивание мощности при более высоких температурах при фиксированном напряжении. Эта характеристика может привести к тепловому разгоне. Если увеличение рассеиваемой мощности MOV происходит быстрее, чем MOV может передавать тепло в окружающую среду, температура MOV будет увеличиваться до тех пор, пока он не будет разрушен.

MOV постепенно ухудшаются, когда они подвергаются импульсным токам, превышающим их номинальную мощность. Конец срока службы обычно указывается, когда измеренное напряжение варистора (Vn) изменилось на + 10 процентов. 4 MOV обычно работают после окончания срока службы, как определено. Однако, если MOV испытывает последовательные всплески, каждое из которых вызывает дополнительное 10-процентное снижение Vn, MOV может вскоре достичь уровня Vn ниже пикового повторяющегося значения для приложенного Vrms. Когда это состояние достигается, MOV потребляет ток более 1 мА в течение каждого полупериода синусоидального напряжения, что равносильно тепловому разгоне.Почти во всех случаях значение Vn уменьшается при воздействии импульсных токов. Ухудшение проявляется как увеличение тока холостого хода при максимальном нормальном рабочем напряжении в системе. Чрезмерный ток холостого хода во время нормальной, установившейся работы вызовет нагрев варистора. Поскольку варистор имеет отрицательный температурный коэффициент, ток будет увеличиваться по мере того, как варистор нагревается. Может произойти тепловой пробой с последующим выходом из строя варистора.

Littelfuse публикует кривые мощности импульсов варистора, которые показаны на рисунке 3.Кривые мощности импульса показывают зависимость максимального импульсного тока от длительности импульса в секундах. Следует отметить, что напряжения, превышающие указанные условия, могут привести к необратимому повреждению устройства.

Номинальные параметры рассеиваемой мощности

Если переходные процессы происходят в быстрой последовательности, средняя рассеиваемая мощность равна энергии (ватт-секунды) на импульс, умноженной на количество импульсов в секунду. Вырабатываемая мощность должна соответствовать характеристикам, указанным в таблице выше. Рабочие параметры должны быть снижены при высоких температурах, как показано на рисунке 2.Обратите внимание на быстрое падение номинального значения при температуре выше 85 ° C.

Варисторы

могут рассеивать относительно небольшое количество средней мощности по сравнению с импульсной мощностью и не подходят для повторяющихся применений, которые требуют значительного рассеивания мощности.

В стандарте ANSI / IEEE C62.33 (1982) для устройств защиты от импульсных перенапряжений указано следующее: «Номинальные значения одиночного и долговечного импульсного тока являются подходящими тестами устойчивости варистора к перенапряжениям. При отсутствии особых требований энергетические рейтинги рекомендуются для использования только в качестве дополнения к преобладающим номинальным токам и для решения прикладных проблем, которые более удобно рассматривать с точки зрения энергии.”7

Среднее время до отказа (MTBF)

Среднее время безотказной работы — это мера типичного количества часов, в течение которых варистор будет непрерывно работать при заданной температуре, прежде чем произойдет сбой. Методы ускоренного испытания на старение используются для понимания и минимизации процесса деградации MOV.

Для получения значения MTBF используются методы ускоренного тестирования на старение, позволяющие получить необходимые данные точно и надежно за короткий период времени. Ниже приводится краткое объяснение того, как проводится испытание на ускоренное старение:

1.Получите 60-90 MOV из одного и того же производственного цикла.

2. Сначала проверьте напряжение варистора при 1 мА и ток утечки при номинальном рабочем напряжении постоянного тока.

3. Поместите 20-30 варисторов в трех отдельных температурных камерах, температура которых установлена ​​на 85 °, 105 ° C и 125 ° C.

4. Подайте на устройства номинальное напряжение переменного тока.

5. Каждые 100 часов вынимайте варисторы из испытательных камер и измеряйте напряжение варистора при 1 мА и ток утечки при номинальном рабочем напряжении постоянного тока.

6. Если ток утечки превышает 100 мкА (произвольная точка отказа), снимите устройство с испытания и запишите количество часов до отказа.

7. Продолжайте тестирование до тех пор, пока все устройства не выйдут из строя или не будет собрано достаточно данных, чтобы можно было точно подобрать кривую.

8. Введите данные в программу анализа данных и экстраполируйте время до отказа при других температурах.

Время, необходимое для выполнения этого теста, может быть большим.Обычно Maida тестирует свои MOV в течение 10 000–15 000 часов (416–625 дней) до завершения теста. Критерии, используемые для обозначения сбоя или времени между тестами, произвольны. Значения, показанные в процедуре, — это то, что Maida использует для запуска своего теста. При необходимости для этих параметров можно использовать другие значения.

Используя модель Аррениуса, собранные данные импортируются в электронную таблицу, а затем экспортируются в программу построения кривой. Используя уравнения модели Аррениуса, MTBF для заданной температуры строится и распечатывается.

Ускоренное тестирование использовалось в моделях прогнозирования надежности. Ускоренное тестирование позволяет точно оценить надежность и частоту отказов за относительно короткий период времени. Интенсивность отказов, полученная в результате проведения электронных компонентов в условиях ускоренных испытаний, используется для оценки интенсивности отказов при нормальных условиях эксплуатации.

Рисунок 1. Кривые мощности импульса

Исследования показали, что выход из строя многих электронных компонентов, в частности варисторов, происходит из-за процессов химического разложения, которые ускоряются повышением температуры.Модель Аррениуса нашла широкое применение в технологии ускоренных испытаний. Модель Аррениуса применима, если:

1. Наиболее значительные напряжения — термические.

2. Ожидаемый средний срок службы логарифмически зависит от температуры.

Модель обычно описывается следующим уравнением:

ML = e ^{A + B / T}

где:

ML: Средняя продолжительность жизни

A, B: Константы, полученные эмпирическим путем из данных испытаний на долговечность.Значения константы зависят от характеристик испытуемого материала и метода.

T: Абсолютная температура в Кельвинах

Ожидаемый средний срок службы (ML) варистора при нормальных рабочих температурах рассчитывается с использованием приведенного выше уравнения. Константы A и B рассчитываются по графику (ML в зависимости от температуры), полученному в ходе ускоренного эксперимента по тестированию. Следующие два уравнения упрощают расчет A и B:

B = (ln ML ₁ / ML ₂ ) (1 / T ₁ — 1 / T ₂ ) ^-1

А,

A = ln (ML _I ) — B / T _I

T ₁ и T ₂ — высокие температуры, используемые во время ускоренного испытания, а ML1 и ML2 — соответствующие средние сроки службы, полученные в результате ускоренного испытания.

Варистор обычно работает при температуре ниже 40 ° C, токе в режиме ожидания менее 50 мкА и напряжении (10-15%) ниже MCOV.

Средний срок службы электронного компонента — это ожидаемый средний или средний срок службы компонента. Средний срок службы оценивается путем тестирования выборки компонентов в течение определенного периода времени, затем:

Число «часов варистора» при испытании в любой момент можно вычислить, добавив срок службы варисторов, вышедших из строя до момента оценки, в часах, к сроку службы в часах наблюдаемых варисторов. которые не потерпели неудачу.Чем больше количество часов (время тестирования), тем больше уверенность в полученных оценках среднего срока службы.

Рис. 2. Кривая снижения номинальных значений тока, энергии и мощности

На рис. 3 показан недавно проведенный анализ наработки на отказ на отказ для варистора типа D69ZOV251RA72.

Рис. 3. Пример недавно проведенного анализа наработки на отказ для варистора типа

.

Вертикальная ось (ML) — это метка, обозначающая средний срок службы (или среднее время до отказа) MOV, выраженный в часах.Горизонтальная ось (1 / TEMP IN K) представляет собой метку температуры, выраженную в обратной величине температуры в Кельвинах. Как читатель может видеть из примера, ML при 0,00299 ^-1 (61,5 ° C или 334,5 ° K) равняется 1e + 06 или 1 миллиону часов. ML при 0,0023 ^-1 (161,8 ° C или 434,8 ° K) равняется 100 часам.

Заключение

MOV

обычно используются в широком спектре систем молниезащиты, ограничителей перенапряжения низкого напряжения, ограничителей перенапряжения переходных процессов (TVSS).MOV также включены в обычное бытовое оборудование, включая источники бесперебойного питания (ИБП), телевизоры и приемники объемного звука. Важно понимать производительность такого широко используемого устройства, поскольку эти знания могут помочь уменьшить количество отказов и повысить надежность энергосистемы.

Благодарность

Автор с благодарностью отмечает вклад Леона Брэндона, доктора философии, вице-президента по инженерным вопросам, Maida Development Corporation.

Список литературы
1 L.М. Левинсон (редактор): «Электронная керамика — свойства, устройства и приложения», Marcel Dekker, Inc.; Нью-Йорк; 1988

2 Maida Development Company: «Цинк-оксидные варисторы», каталог 2000-2001 гг., Стр. 5-7

3 Д. Биррелл и Р. Б. Стендлер: «Отказы ограничителей перенапряжения в сети низкого напряжения», IEEE Transactions on Power Delivery, 1993, Vol. 8, № 1

4 Р. Б. Стендлер: «Защита электронных схем от перенапряжений», John Wiley & Sons Inc. 1989, стр. 138

5 к.П. Мардира, Т. Саха и Р. А. Саттон: «Влияние электрического разрушения на микроструктуру варистора из оксида металла», IEEE 0-7803-7285-9 / 01, 2001.

6 М. Бартковяк: «Локализация тока, неравномерный нагрев и отказы варисторов из ZnO», Общество исследования материалов, 1998 г., Symp. Proc. Vol. 500.

7 Littelfuse: «Варисторные продукты», 2002 Каталог, стр. 35-39

Как и почему происходит отказ варистора, включая эффект многоимпульсных скачков

Был 2011 год, и в Китае проводился эксперимент по регистрации воздействия сработавшей вспышки молнии на воздушной линии электропередачи.Линия была оборудована для регистрации наведенных токов, а инструменты были защищены варистором из оксида металла (MOV). Варистор часто называют MOV (металлооксидный варистор). Зарегистрированная вспышка молнии состояла из нескольких обратных ударов, ни один из которых не превышал рейтинг Imax MOV. Но, к большому удивлению экспериментаторов, MOV был поврежден.

Как такое могло случиться? И что еще более важно, почему Imax не может быть хорошей основой для выбора MOV для защиты от молний, ​​и есть ли альтернативы? Чтобы помочь ответить на эти вопросы, мы обсудим в этой статье, что такое MOV и как способ его создания влияет на его поведение при скачках напряжения, как происходят отказы и как многоимпульсные скачки отличаются от одиночных скачков по их влиянию на свойства MOV.

Основы варистора

Чтобы понять неисправность, полезно обсудить, как делаются варисторы. В этой связи следует отметить три момента.

Во-первых, варисторы представляют собой керамический материал, состоящий в основном из оксида цинка (ZnO). В условиях окружающей среды ZnO кристаллизуется в гексагональную структуру вюрцита, как показано на Рисунке 1, где большие шары представляют Zn, а маленькие шары представляют кислород (O). Это сложная структура, которая, если бы она идеально кристаллизовалась, была бы изолятором.Но из-за несовершенства процесса кристаллизации образующиеся кислородные вакансии или межузельные частицы цинка превращают эту структуру в широкозонный полупроводник с относительно низким удельным сопротивлением 1-100 Ом-см при комнатной температуре.

Рисунок 1: Структура вюрцита. Большие шары представляют собой Zn, а меньшие шары представляют собой кислород.

Во-вторых, варистор — это не один однородный кристалл вюрцита, а множество, которые сливаются в зерна. Чтобы превратить ZnO в варистор, добавляется небольшое количество Bi ₂ O ₃ .Bi ₂ O ₃ входит в границы зерен, как показано на рисунке 2. В дополнение к Bi ₂ O ₃ , MnO может быть добавлен для улучшения нелинейных свойств; Sb2O3 для контроля роста зерен ZnO и небольшое количество Al ₂ O ₃ для увеличения проводимости зерен ZnO.

Рисунок 2: Типичная микрофотография варисторной структуры

Bi ₂ O ₃ между двумя зернами ZnO приводит к образованию обратных диодов Шоттки.Таким образом, по сути, варистор представляет собой последовательно-параллельную схему из материала n-типа, разделенного обратными диодами Шоттки, имеющими падение напряжения около 2–3 В на межзеренный переход (независимо от размера зерна). Согласно He [1], эта структура может быть электрически охарактеризована уравнением (1).

(1)

Где V — приложенное напряжение, а I — ток через варистор. Здесь E, A ₁ , A ₂ , V _th и m — константы, связанные с электрическими характеристиками варистора, а α — обычный нелинейный коэффициент варистора.Уравнение (1) полезно для объяснения формы кривой V-I варистора. E — энергия возбуждения варистора, K постоянная Больцмана, A ₁ , A ₂ и m — константы, связанные с электрическими характеристиками варистора, V _th — пороговое напряжение.

Первый член в уравнении (1) редко включается в описание V-I варистора. Это ток эмиссии Шоттки в слаботочной области варистора. Второй член — это обычный нелинейный ток в сильноточной области.

Константы в уравнении (1) регулируются путем изменения состава материала варистора и времени спекания в процессе производства. Пороговое напряжение V _th также зависит от состава и условий спекания. Они контролируют количество границ зерен между двумя электродами. Поскольку V _th пропорционален количеству границ зерен, большее количество границ приводит к более высокому V _th .

В-третьих, это изменение в процессе изготовления варистора и сопровождающие его статистические флуктуации свойств, которые обычно возникают в поликристаллических материалах, приводят к тому, что получаемые варисторы имеют неоднородные электрические свойства.Это говорит о том, что:

1. Константы в модели варистора, такой как уравнение (1), вероятно, будут разными для каждого варистора; и
2. Не все варисторы одинаковых размеров обладают одинаковыми свойствами — важный фактор при выборе MOV для защиты.

Отказ варистора

Варисторам необходимо поглощать энергию, выделяемую при временном перенапряжении, импульсах переключения или грозовых импульсах. Эксперименты показывают, что различия в размерах зерен и характеристиках границ зерен вызывают неоднородную микроструктуру.Неоднородная микроструктура приводит к изменчивости возможностей управления током варистора и связанной с этим способности поглощения энергии. Это, в свою очередь, имеет прямое отношение к режимам отказа, которые включают электрический прокол, физическое растрескивание и тепловой разгон.

Способность к поглощению энергии можно разделить на способность поглощения тепловой энергии и способность поглощения энергии импульса. Способность к поглощению энергии импульса зависит от того, как импульс приложен:

• Напряжение единичным импульсом
• Множественное импульсное напряжение (без достаточного охлаждения между импульсами)
• Повторяющееся импульсное напряжение (при достаточном охлаждении между напряжениями)

С другой стороны, способность поглощать тепловую энергию в основном зависит от способности рассеивать тепло всей конструкции разрядника в дополнение к электрическим свойствам варисторов.

Рисунок 3: Типичная микрофотография горячих точек границ зерен

Давайте сначала рассмотрим отказ варистора, вызванный нагревом. При более низких токах нагрев локализуется в цепочках крошечных горячих точек, которые возникают на границах зерен, где потенциал падает через барьеры типа Шоттки (см. Рисунок 3). Теплопередача в этом случае слишком быстрая, чтобы допускать перепады температур, которые могут вызвать сбой.

Теперь рассмотрим более высокие токи. В небольших варисторах (например, <25 мм), где количество зерен ZnO между электродами может составлять всего около 40, изменение 3–4 зерен может привести к тому, что ток, протекающий по заданному пути, будет на порядок отличаться от окружающего пути.Пути с низким пробивным напряжением несут большую часть тока и становятся более горячими, что приводит к последствиям, отмеченным в исследовании Sargent и др. [4]. В этом исследовании анализ неисправных образцов MOV показал растрескивание и образование нового аморфного материала вблизи канала проводимости. Исследование этого аморфного материала показало, что локальные горячие точки (фактически горячие каналы) образовывались, когда энергия, возникающая в результате импульса тока, приложенного к MOV, поглощалась быстрее, чем могла рассеиваться.Аморфный материал в этих горячих точках, вероятно, возник в результате образования плазмы во время импульса тока. После этого горячие точки быстро охлаждались за счет теплопроводности к окружающим зернам ZnO.

При различных текущих условиях режимы отказа включают электрический пробой (см. Рисунок 4), физическое растрескивание (см. Рисунок 5) и тепловой разгон. Растрескивание происходит потому, что варисторы в основном представляют собой керамический материал, и удар по ним резким скачком большой амплитуды подобен удару молотка по обеденной тарелке.

Рисунок 4: Типичная микрофотография прокола

Рисунок 5: Типичное образование трещин

Прокол разрушения происходит в небольших варисторах, когда ток относительно низкий и длительный (например, см. Рисунок 6). В результате варистор нагревается. Анализ прокола в этих варисторах убедительно показывает, что формируется нить при достаточно высоких температурах, чтобы расплавить Bi ₂ O ₃ (817 ^o C). Когда это происходит, последовательно включенные диоды Шоттки разрушаются, что приводит к снижению сопротивления нити накала [1].Пониженное сопротивление нити накала обеспечивает более высокую плотность тока, иногда вызывая достаточно высокую температуру для плавления ZnO (2000 ^o C).

Рисунок 6: Пример комбинаций плотности тока и длительности импульса, которые вызывают отказ варисторов. Этот график предназначен для конкретного варистора. Для любого другого варистора шкалы могут отличаться от показанных.

Если ток будет продолжаться достаточно долго, энергия, вложенная в варистор, может повысить его температуру до точки теплового разгона из-за отрицательного температурного коэффициента удельного сопротивления материала [1].

Самые высокие импульсные токи с короткой продолжительностью могут вызвать отказ из-за растрескивания (см. Рисунок 5), который обычно возникает на краю варистора, поскольку температура увеличивается больше на краю микросхемы (белая область на рисунке 7). Причина в том, что рост зерен во время спекания часто происходит быстрее во внешней части блока, чем в центре блока, что приводит к меньшему количеству и большему количеству зерен между электродами и, следовательно, к более низкому напряжению пробоя.

Рисунок 7: Типичное тепловое сканирование варистора, работающего в импульсном режиме при сильном токе

На рис. 6 показаны условия, при которых могут возникать трещины и проколы.Для данного варистора красной сплошной линией показаны случаи, при которых может произойти растрескивание, а черной пунктирной линией — случаи, когда может произойти прокол.

Отказы из-за многоимпульсной молнии

Почему мы говорим о многоимпульсной молнии? Что ж, наблюдения за молниями и данные об искусственно инициированных молниях, обобщенные в [6], показывают, что почти 70% ударов молний между облаками и землей включают от двух до 26 ударов. У этих ударов средний геометрический интервал между ударами составляет около 60 мс.Они также могут иметь продолжительный ток с интервалом между ударами до нескольких сотен миллисекунд. Типичная многоимпульсная последовательность показана на рисунке 8.

Рисунок 8: Пример многоимпульсной молнии

Многоимпульсная молния только что описанного типа важна, потому что она способна вызывать повышение температуры, которое приводит к только что обсужденным видам отказов, в то время как единичный импульсный разряд — нет. Например, в исследовании Sargent et al [4] половина набора 18-миллиметровых образцов MOV была подвергнута многоимпульсному импульсу 8/20 скачков при номинальном токе.Эти образцы показали признаки повреждения, тогда как другая половина образцов, испытанных при однократном скачке напряжения 8/20 при номинальном токе, повторяемом с интервалами 60 секунд или более, не показала никаких повреждений. В другом многоимпульсном тесте Руссо и др. [7] без сбоев подвергли MOV 60 импульсам 20 кА 8/20 с интервалом 60 секунд. Но когда такой же тип MOV подвергся всего лишь пяти скачкам напряжения 20 кА 8/20 с интервалом в 50 мс, произошел отказ. В этих случаях отказ варистора, вероятно, был вызван накоплением тепла из-за относительно большой тепловой постоянной времени варисторов (рисунок 9), что проиллюстрировано для одиночного скачка с использованием теплового моделирования, как показано на рисунке 10 (подробности см. В [8]).

Рисунок 9: Тепловая постоянная времени варистора

Рисунок 10: Пример повышения температуры в MOV 25 мм при одном скачке напряжения 10/63 6 кА

Как отмечалось ранее, в исследовании Sargent и др. анализ неисправных 18-миллиметровых образцов MOV, подвергнутых испытанию многоимпульсным взрывом, показал образование около канала проводимости нового аморфного материала, для которого, как считалось, требуется местная температура. около 1000 ^o C. Тепловое моделирование предполагает, что это повышение температуры произойдет, если импульсная мощность будет сосредоточена примерно в 2% от объема MOV.Это важное наблюдение, потому что расчет энергии, поглощенной при испытании на многоимпульсные импульсы, показал, что повышение температуры MOV было бы только 231 ^° ° C, если бы распределение температуры было однородным, что намного меньше, чем температура, которая, как считается, вызывала повреждение.

Результаты Sargent и др. предполагают, что критерием отказа MOV является локализованное повышение температуры до 1000 ^o ° C (или его окрестности). Итак, для рассматриваемого MOV нам нужно определить, может ли локализованная область достигать 1000 ^o C.На рисунке 11 показано дополнительное повышение температуры, которое происходит, когда импульс, использованный для создания рисунка 10, применяется к тому же MOV второй раз через 30 мс. Дополнительное повышение температуры происходит из-за относительно большой тепловой постоянной времени MOV, которая не позволяет MOV рассеивать большое количество тепловой энергии (и, следовательно, охлаждение) до того, как наступит второй скачок. Повышение температуры теперь находится в красной области выше 1000 ^o ° C, где ожидается отказ. Это пример того, как варистор может быть разрушен многоимпульсными скачками.

Рисунок 11: Пример повышения температуры для MOV 25 мм, подверженного двум скачкам напряжения 10/63 6 кА

В другом взгляде на эффекты многоимпульсной молнии, в исследовании Zhang и др. [5] изучалась прогрессия отказа варисторов при множественных ударах молнии, используя серию пятиимпульсных групп из 8/20 разрядов молнии, имеющих пульс. интервалы 50 мс и амплитуды импульсов, установленные при номинальном токе разряда 20 кА. Время между приложением одной группы импульсных токов к варистору и следующей группой импульсных токов составляло 30 минут, что позволяло вернуться к исходным условиям.

Варисторы

были признаны вышедшими из строя, когда изменение исходного напряжения варистора более чем на ± 10% U _{1 мА} ; ток утечки I _{, т.е.} превысил 20 мкА; или произошло прямое повреждение (обычно в результате растрескивания кромок). Среднее изменение уровня U _{1 мА} и I _{, т. Е.} для серии групп импульсов показано на рисунке 12.

Рисунок 12: Напряжение варистора U _{1 мА} и ток утечки I _{, т. Е. Изменение варистора} при множественном импульсном токе молнии (источник: Zhang et al [5])

Рисунок 12 показывает, что в отсутствие постоянного тока одиночный многоимпульсный импульс не доставил достаточно энергии на MOV, чтобы вызвать отказ.Многократное применение многоимпульсной пачки в конечном итоге привело к отказу.

Таким образом, возможно, что единичный неразрушающий многоимпульсный импульс обусловливает отказ MOV от будущих многоимпульсных пакетов, о чем свидетельствует постоянно увеличивающийся ток утечки. Это кондиционирование можно рассматривать как своего рода ускоренный процесс износа.

Микроструктурное исследование вышедших из строя варисторов показало, что после нескольких ударов молнии размер зерна уменьшился, а доля Bi в межзеренно-пограничном слое значительно увеличилась.Эти эффекты были кумулятивным результатом множественных токов молнии и были вызваны тепловым повреждением и повреждением структуры границ зерен из-за температурного градиента термического напряжения. Это повреждение в конечном итоге привело к отказу MOV. Обратите внимание, что при одном испытании на помпаж этот механизм износа будет пропущен.

Комментарии

Похоже, что повторяющиеся колебания MOV изменяют его микроструктуру, и понимание того, как это происходит, важно для понимания того, как MOV выходят из строя.Что вызывает некоторые вопросы. В частности, является ли деградация микроструктуры кумулятивной, как показано на текущем графике на предыдущем рисунке? Или эффекты деградации скрыты до тех пор, пока не достигнут критической точки, как показано на графике напряжения на предыдущем рисунке? Ответ, вероятно, будет зависеть от величины и разноса скачков, и может быть порог величины скачка и интервал скачка, ниже которого не происходит значительного ухудшения характеристик. Чтобы ответить на вопросы, необходимы дополнительные исследования.

Испытания короткими одиночными импульсами высокой амплитуды (например, 6 кВ, 3 кА 8/20) обычно используются для оценки отказа варистора. Этот тип испытания может вызвать режим отказа, отличный от режима отказа варистора, подверженного многоимпульсным ударам молнии с меньшей амплитудой (например, растрескивание или износ). Одноимпульсные испытания также могут пропустить сбои по накоплению тепла, которые могут вызвать многоимпульсные молнии, особенно многоимпульсные молнии, которые включают постоянный ток.

Дело в точке

Возвращаясь к отказу, описанному в начале, сработавшая вспышка молнии с множественными обратными ударами была зарегистрирована во время эксперимента с молниями.Эта вспышка повредила УЗИП, даже несмотря на то, что номинальное значение Imax для УЗИП (определенное с помощью одного импульсного теста) было намного выше, чем зарегистрированный пиковый ток освещения [9]. Почему?

Как указано в [10], причиной отказа была продолжающаяся текущая часть многоимпульсной последовательности, а продолжающийся ток не учитывается в рейтинге Imax. Продолжающийся ток накапливал достаточно энергии в MOV, чтобы вывести его из строя.

Еще одно соображение

Поскольку мы обычно живем в среде с многоимпульсной вспышкой молнии, типичный график снижения характеристик (созданный с помощью одиночных скачков), показанный на рисунке 13, необходимо изменить, если он будет использоваться для MOV, который был установлен для защиты от многоимпульсных молний. .В частности, линии на Рисунке 13, возникающие в результате (повторного) применения одиночных скачков, вероятно, потребуется уменьшить, чтобы учесть эффект микроструктурной деградации, предложенный исследованиями Zhang et al [5].

График многоимпульсного снижения характеристик может быть создан путем повторения многоимпульсного группового теста Чжана таким же образом, как это использовалось для создания диаграммы снижения номинальных характеристик на рис. 13, но теперь с использованием многоимпульсных групп вместо одиночных выбросов. Так, например, для линии с одним попаданием группа скачков с относительно узкой формой волны будет применена при токе, который вызовет сбой во втором приложении.Затем процесс будет повторяться с использованием групп скачков с более широкими формами волны. Результатом будет что-то вроде верхней строки на Рисунке 13.

Рисунок 13: Типичные кривые снижения мощности для MOV

Точно так же амплитуда тока будет уменьшена так, что a для линии с двумя ударами вторая группа скачков вызовет отказ в третьем приложении, и процесс будет повторяться с использованием групп скачков с более широкими формами волны. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока не будет создано достаточно линий для адекватной характеристики продукта.

Заключительное примечание

Для получения дополнительной информации о варисторах см. Стандарт IEEE PC62.33 ™ на методы испытаний и рабочие характеристики металлооксидных варисторных компонентов защиты от импульсных перенапряжений [11].

Резюме

Процесс изготовления варистора и статистические колебания свойств, которые обычно возникают в поликристаллических материалах, приводят к тому, что варисторы имеют неоднородные электрические свойства. В результате несколько токопроводящих дорожек с низким пробивным напряжением несут большую часть тока и становятся более горячими.Если температура этих путей достигает значения около 1000 ^o ° C, происходит плавление и MOV разрушается. В случае 18-миллиметровых MOV это повышение температуры произойдет, если неоднородности в MOV вызывают концентрацию импульсной мощности примерно в 2% от объема MOV (2% могут отличаться в других размерах MOV). Это повышение температуры могло быть причиной отказа прокола, наблюдаемого в случае длительных скачков низкой амплитуды.

В случае кратковременных скачков большой амплитуды отказ MOV может произойти из-за растрескивания до того, как произойдет плавление.В линиях электропередач могут возникать одиночные кратковременные скачки большой амплитуды, поэтому установленные таким образом параметры MOV могут быть подходящими для применений в линиях электропередач

Для защиты от молнии более важными могут быть характеристики, полученные при многоимпульсном испытании. Это связано с тем, что многоимпульсный удар молнии часто является движущей силой повышения температуры, поскольку он вызывает накопление энергии в MOV из-за его большой тепловой постоянной времени. Вот почему важно многоимпульсное тестирование, поскольку одно импульсное испытание может пропустить сбои, которые могут вызвать многоимпульсные молнии, в частности, износ, и особенно многоимпульсные молнии, которые включают постоянный ток.И чаще всего молнии многоимпульсного типа. При построении кривых снижения характеристик может потребоваться учитывать эффект ухудшения микроструктуры из-за повторяющихся многоимпульсных скачков.

Понимание механизма того, как помпаж MOV изменяет его микроструктуру, важно для понимания того, как MOV выходят из строя. Это тема, требующая дальнейшего изучения.

Список литературы

1. Jinliang He, Металлооксидные варисторы: от микроструктуры к макрохарактеристикам , John Wiley and Sons, 2019
2. М.Бартковяк, «Локализация тока, неравномерный нагрев и отказы варисторов ZnO», Осеннее собрание Общества исследования материалов, Бостон, Массачусетс, 1-5 декабря 1997 г.
3. Гордон Пайк, «Пробой ZnO-варисторов мощными электрическими импульсами», Sandia Report SAND2001-2160 , июль 2001.
4. Р. А. Сарджент, Г. Л. Данлоп и М. Дарвениза. «Влияние многократных импульсных токов на микроструктуру и электрические свойства металлооксидных варисторов», IEEE Transactions по электрической изоляции Vol.27 No. 3, June 1992.
5. Chunlong Zhang, Hongyan Xing, Pengfei Li, Chunying Li, Dongbo Lv и Shaojie Yang, «Экспериментальное исследование режима отказа варисторов ZnO при множественных ударах молнии», Electronics, , февраль 2019 г.
6. CIGRE WG C4.407, «Параметры молнии TB549 для инженерных приложений», 2013 г.
7. А. Руссо, Х. Чжан и М. Тао, «Множественные выстрелы по SPD — дополнительные испытания», Международная конференция по молниезащите (ICLP) , Шанхай, 2014 г.
8. A.R. Мартин, «Влияние многократных вспышек молнии на устройства защиты от перенапряжения, использующие MOV», в журнале Compliance Magazine , ноябрь 2017 г., стр. 32–39.
9. С. Дж. Ян, С. Д. Чен, Ю. Дж. Чжан, В. С. Донг, Дж.Г. Ван, М. Чжоу, Д. Чжэн и Х. И Хуэй, «Анализ срабатывания молнии дает новое представление о влиянии сверхтока на устройства защиты от перенапряжения», http://www.ten350.com/papers/icae- conghua.pdf, 2011.
10. М. Мэйтум, «Технический бюллетень CIGRÉ (Совет по большим электрическим системам) (TB) 549 (2013) Параметры молний для инженерных приложений», Конференция группы инженеров по защите решений для телекоммуникационной отрасли , Литтлтон, Колорадо, 2014 г.
11. Стандарт IEEE PC62.33 ™ на методы испытаний и значения характеристик для металлооксидных варисторных элементов защиты от импульсных перенапряжений

Металлооксидные варисторы. Купить напрямую в Galco Industrial Electronics

Заказать ВАРИСТОР ОКСИДА МЕТАЛЛА Здесь

Варистор из оксида металла состоит в основном из оксида цинка с небольшими добавками оксидов висмута, кобальта, марганца и других металлов.Структура корпуса состоит из матрицы из проводящих зерен оксида цинка, разделенных границами зерен, обеспечивающих полупроводниковые характеристики P-N-перехода. Эти границы несут ответственность за блокировку проводимости при низких напряжениях и являются источником нелинейной электропроводности при более высоких напряжениях.

Поскольку электрическая проводимость, по сути, возникает между зернами оксида цинка, распределенными по всему объему устройства, варистор на основе оксида металла по своей природе более прочен, чем его аналоги с одинарным P-N переходом, такие как стабилитроны.В металлооксидном варисторе энергия равномерно поглощается по всему корпусу устройства, в результате чего нагрев равномерно распространяется по его объему. Электрические свойства регулируются в основном физическими размерами корпуса варистора из оксида металла, который обычно спечен в форме диска. Номинальная мощность определяется объемом, номинальным напряжением по толщине или длине пути прохождения тока, а допустимый ток — по площади, измеренной перпендикулярно направлению прохождения тока.

Металлооксидные варисторы доступны с рабочим напряжением переменного тока от 4 В до 2800 В.Более высокие напряжения ограничены только возможностями упаковки. Пиковый ток превышает 50 000 А, а допустимая мощность превышает 6500 Дж для более крупных устройств. Стили упаковки включают серию осевых устройств для автоматического ввода и увеличения размера до линейки прочных устройств с высокой энергией.

Рисунок 3.1 Типовая ВАХ
металлооксидного варистора

ПОЗВОНИТЕ GALCO СЕГОДНЯ! 800-575-5562

26010 Pinehurst Madison Heights, MI 48071 ФАКС (248) 542-8031

Защита от перенапряжения для переключения постоянного тока с помощью MOV (металлооксидного варистора)

Добавление защиты от перенапряжения для коммутации постоянного тока в вашем приложении защитит уязвимые компоненты цепи, такие как электромагнитный тормоз и выпрямители муфты, от переходных напряжений.Без этой защиты вы рискуете преждевременно износить контакты выпрямителя. Один из способов защиты от этих скачков — установка MOV.

MOV, установленный в приложении для проверки защиты от перенапряжения при коммутации постоянного тока

Что такое MOV?

Металлооксидный варистор (MOV) — это резистор, зависящий от напряжения. Другими словами, это электрический компонент, сопротивление которого зависит от напряжения. Они используются для защиты уязвимых компонентов схемы от коротких скачков электрической энергии

Что происходит, когда на тормоз отключается питание?

Когда на электромагнит подается питание, часть этой энергии накапливается в катушке магнита.Затем, когда электромагнит выключается, эта энергия должна куда-то уходить и может стать так называемым переходным напряжением или коротким скачком электрической энергии, который может повредить компоненты схемы.

Зачем нужно беспокоиться о переходных напряжениях?

В случае электромагнитного тормоза это переходное напряжение, вызванное переключением тормоза, может вызвать повреждение и преждевременный износ контактов выпрямителя до точки отказа.В больших катушках с более высоким напряжением это результирующее переходное напряжение может потенциально повлиять на другие части вашей схемы. Двигатели, частотно-регулируемые приводы, контроллеры и другие уязвимые компоненты цепи должны быть защищены от этих скачков напряжения.

Как предотвратить эти скачки напряжения

MOV — это экономичный способ защиты электрических компонентов от потенциально опасных и разрушительных переходных напряжений. Как резистор, зависящий от напряжения, MOV не проводит, когда напряжение на нем меньше порогового напряжения.По сути, он имеет бесконечное сопротивление. Это означает, что в нормальных ситуациях MOV не влияет на вашу схему. Но при превышении порогового напряжения сопротивление падает до нуля. Это заставляет весь ток проходить через MOV, где он перемещается в виде тепла и защищает вашу цепь.

Пример съезда с трапа грузовика для объяснения роли MOV в обеспечении защиты от перенапряжения для коммутационных устройств постоянного тока

Хороший способ объяснить это — MOV действует как съезжающий грузовик с трапа.В нормальных условиях грузовики могут оставаться на дороге и им ничего не угрожает. Если что-то происходит, когда скорость увеличивается и ее невозможно контролировать, они направляются к съезду, чтобы безопасно сместить эту избыточную скорость.

Как настроить MOV для обработки переходных напряжений

Теперь мы рассмотрим типичную установку электромагнитного тормоза и проверим переходное напряжение с MOV

и без него.

• Экспериментальная установка
• Следы осциллографа
• Экспериментально продемонстрировать, почему MOV является полезным компонентом

Испытательная установка защиты от перенапряжения MOV.

Компоненты на изображении выше следующие:

• 1. Магнитная катушка KEB 205VDC
• 2. Изолирующий зонд
• 3. Контакты цепи датчика изоляции
• 4. Подводящий провод тормозной катушки
• 5. Металлооксидный варистор (MOV)
• 6. Однополупериодный выпрямитель KEB Combitron 91
• 7. Контактор для переключения на стороне постоянного тока, питание от сети 120 В переменного тока
• 8. 3 фазы 480 В перем. Тока

На изображении выше показано, насколько большим может быть переходное напряжение во время операций переключения постоянного тока.В этом тесте пик переходного напряжения составил 3,54 кВ. Испытанная тормозная катушка рассчитана на 2,3 кВ, и переключение без какой-либо защиты не было бы идеальным для любого применения. Со временем переходные напряжения во время переключения приведут к разрушению тормозной катушки, что приведет к преждевременному выходу из строя.

На изображении выше показан сигнал переключения постоянного тока, когда установлен MOV. Как вы можете видеть, MOV ограничил переходное напряжение до 1,29 кВ, что значительно ниже номинального значения катушки. Установка MOV гарантирует, что переключение постоянного тока не вызовет преждевременного износа тормозной катушки или других компонентов цепи.

Заключение

Как видите, добавление защиты от перенапряжения в приложение защищает уязвимые компоненты схемы от переходного напряжения. Без этой защиты вы рискуете преждевременно износить контакты выпрямителя. Если вы хотите обсудить конкретное приложение, свяжитесь с инженером KEB, используя форму ниже.

Сильно сгоревший варистор в плате управления

Парень по соседству, который занимается установкой двигателей для ворот, пришел ко мне в магазин и держал в руках доску.В тот момент, когда он вошел в магазин, я почувствовал запах горелого пластика. Я понятия не имел, в чем проблема. Он попросил меня отремонтировать его как можно скорее, чтобы он мог установить его обратно.

Вот плата, но я думаю, что на ней слишком темно, чтобы увидеть взорванный компонент на ней.

Я снял компонент с платы, и он действительно был поврежден. Взгляните

Это часть первичной части источника питания, которая называется варистор.Я имел дело с пусковым током в устройстве. Его основная функция — защитить устройство от дальнейшего повреждения, если устройство подвергалось более высокому напряжению / току.

В тот момент, когда я снял эту деталь с доски, я не увидел дальнейших повреждений платы. Я не смог найти на нем номер детали. Просто заменил на другой с такой же платы.

Я увидел темный резистор рядом с перегоревшей частью, я подумал, что он поврежден, но после очистки спиртом я увидел, что он в хорошем рабочем состоянии.

Я заменил перегоревший варистор и перед тем, как подключить его к источнику питания, я снял предохранитель, который уже был перегоревшим, и установил лампочку, чтобы проверить, есть ли короткое замыкание на плате.

Питание устройства с помощью лампочки, подключенной к клеммам предохранителей, доказало, что это устройство работает должным образом, потому что, если на плате все еще было короткое замыкание, лампочка загорится и останется яркой. В этом случае лампочка даже не вышла одна и это отлично.

Как видите, плата исправна. Заменил перегоревший предохранитель. Это сработало как шарм. Миссия выполнена.

Эта статья была подготовлена ​​для вас Валидом Ришмави, одним из наших «Мастеров-авторов», который в настоящее время работает в районе Вифлеема в Палестине, ремонтируя электрическое и электронное оборудование.

Пожалуйста, поддержите, нажав на кнопки социальных сетей ниже. Ваш отзыв о посте приветствуется. Пожалуйста, оставьте это в комментариях.Если у вас есть статьи по ремонту электроники, которыми вы хотите поделиться с нами, свяжитесь с нами ЗДЕСЬ .

P.S- Если вам понравилось это читать, нажмите здесь , чтобы подписаться на мой блог (бесплатная подписка). Так вы никогда не пропустите сообщение . Вы также можете переслать ссылку на этот сайт своим друзьям и коллегам — спасибо!

Примечание: вы можете проверить предыдущий пост по ссылке ниже:

https://jestineyong.com/iphone-with-bad-wi-fi-signal-repaired/

Лайки (100) Дизлайки (0)

Статистика от CableWholesale

Приобретая сетевые фильтры для компьютеров и других устройств, вы делаете вложение, которое может защитить вашу технологию (и ваши ценные данные) в обозримом будущем.При этом, как и кабели для смартфонов и другие технические аксессуары, сетевой фильтр на удлинителе не прослужит вечно, даже если он самого высокого качества.

На самом деле, устройства защиты от перенапряжения рассчитаны на конечный срок службы. Когда устройства защиты от перенапряжения для компьютеров, телевизоров и других устройств поглощают эту дополнительную энергию — таким образом гарантируя безопасность ваших устройств — эти скачки напряжения истощают способность устройства защиты выполнять свою работу в будущем. Устройства защиты от перенапряжения избавляются от этого дополнительного напряжения, перенаправляя его на металлооксидный варистор (MOV).Как только MOV подвергнется определенному количеству скачков, он начнет деградировать. И когда это произойдет, вам нужно будет полностью заменить сетевой фильтр.

К счастью, это происходит не сразу. Если вы приобрели устройство защиты от перенапряжения с хорошей репутацией, оно должно иметь рейтинг поглощения энергии 2500 или более (особенно, если вы используете его для защиты компьютера или домашней развлекательной системы). Хотя этот рейтинг в джоулях представляет собой неплохую защиту, он не длится вечно.В статье, опубликованной на сайте How-To Geek, участник Крис Хоффман объясняет:

«Каждый скачок напряжения, поглощаемый вашим сетевым фильтром, уменьшает количество будущих джоулей, которые он поглощает. Если этот сетевой фильтр на 1000 джоулей выдержит удар в 1000 джоулей, он готов. Но это также делается, если требуется десять ударов по 100 джоулей — или если требуется тысяча ударов одной джоулем. Все это кумулятивно … Все дело в том, сколько джоулей поглотил ваш сетевой фильтр. Но чем старше ваш сетевой фильтр, тем больше вероятность, что он испортился.”

Есть несколько разных способов узнать, пришло ли время заменять сетевой фильтр. Некоторые сетевые фильтры для компьютеров и других устройств сообщают вам (обычно с помощью светового компонента), когда ваши устройства больше не защищены. Тем не менее, нельзя всегда полагаться на точность этой системы предупреждений. Если вы точно знаете, что ваша защита сильно пострадала во время шторма или отключения электроэнергии, вы можете подумать о замене ее на всякий случай. И если вы не можете вспомнить, когда приобрели свой текущий сетевой фильтр или точно знаете, что ему больше двух лет, возможно, пришло время заменить устройство, чтобы ваши устройства не пострадали от неожиданных повреждений.Имейте в виду, что сетевые фильтры относительно недороги, поэтому замена устаревшего не будет стоить вам больших затрат. Но , а не , его замена может стоить лота .

Покупка высококачественного устройства защиты от перенапряжения может обеспечить вам душевное спокойствие. Это гарантирует, что вашим устройствам не будет причинен вред из-за скачка энергии, и что никакая информация не будет потеряна. Однако одиночный сетевой фильтр не является постоянным решением. Чтобы ваши устройства всегда были защищены, вам необходимо вести учет того, когда было приобретено устройство защиты от перенапряжения, а также о любых сильных скачках напряжения, которые оно могло перенаправить.Таким образом, вам не нужно будет гадать, действительно ли ваши устройства безопасны; вы будете знать наверняка.

Сменный трехногий MOV

Технический центр NTM продолжает совершенствовать фотоэлектрическое солнечное электрическое оборудование, которое мы поставляем миссионерам по всему миру. Частично это улучшение включает включение новых технологий в существующие продукты.

Металлооксидные варисторы (MOV) долгое время были основой молниезащиты. MOV действуют как очень быстродействующие переключатели.Когда напряжение на них превышает их номинальное напряжение, они создают короткое замыкание и уменьшают / отводят скачок напряжения от вашего оборудования. Скачки напряжения вызывают совокупное повреждение MOV. В районах с сильным освещением или там, где городские власти испытывают сильные скачки напряжения, MOV следует заменять каждые 4 года. В течение ряда лет мы хотели облегчить миссионерам замену МОВ. В настоящее время необходимо вырезать MOV и припаять на их место новые MOV. Это может быть трудным и трудоемким процессом, и многие миссионеры никогда не заменяют MOV.

Когда обычный MOV изнашивается или испытывает скачок напряжения, с которым он не может справиться, он часто катастрофически выходит из строя, разлетаясь на куски расплавленного металла. Это может быть опасно, если MOV размещается над сухой травой. Также очень сложно определить, работает ли MOV.

Производитель MOV, Littelfuse, разработал MOV со встроенным тепловым предохранителем. Плавкий предохранитель перегорает из-за превышения температуры, а не из-за избыточного тока. Это предотвращает взрыв MOV.Кроме того, MOV имеет третий вывод, который позволяет схемам контроля указывать, работает ли MOV. Светодиод горит, когда MOV работает, и не горит, когда MOV требует замены.

Трехступенчатое подавление перенапряжения

Из-за этих преимуществ технический центр NTM начал включать эти MOV во многие из наших продуктов для подавления перенапряжения. Многие из новых продуктов для подавления перенапряжения, которые мы производим, также будут включать клеммную колодку Easy Change, чтобы быстро и легко заменить MOV.Поскольку эти трехполюсные MOV чувствительны к полярности, одна сторона из них была окрашена в соответствии с нарисованной меткой на клеммной колодке MOV. Цвет краски также является показателем номинального напряжения MOV.

Из-за дороговизны и сложности установки мы не рекомендуем миссионерам в настоящее время модернизировать старое оборудование новыми трехопорными MOV. Однако многие из продуктов, которые производит NTM Tech Center, будут включать в себя этот новый трехвыводный MOV со светодиодной индикацией и терминалами Easy Change.

Технический центр NTM получил вопросы от миссионеров по поводу «Midnite Surge Protector» компании MidNight Solar. Это хороший одноступенчатый ограничитель перенапряжения, включающий большие MOV. Он также включает светодиодные индикаторы. Он намного превосходит многие другие старые ограничители перенапряжения, которые представляют собой не что иное, как провода, залитые эпоксидной смолой. Однако наши ограничители перенапряжения включают две или три дополнительных ступени подавления перенапряжения, а именно: фильтр электромагнитных помех, второй слой MOV и газоразрядную трубку. Эти дополнительные уровни подавления скачков напряжения помогают уменьшить скачки напряжения, с которыми сталкивается солнечное оборудование.

Эти ограничения и более высокая стоимость «Устройства защиты от перенапряжения Midnite» являются причиной того, что мы не используем его в продуктах, производимых Техническим центром NTM. Если вы модернизируете существующую солнечную электрическую систему, которая не имеет достаточной защиты от перенапряжения, вам обязательно следует подумать о добавлении защиты от перенапряжения. Целесообразно иметь защиту от перенапряжения для вашего дорогостоящего оборудования, особенно если вы работаете в удаленном месте.

Один миссионер, который не установил подавитель перенапряжения, потерял оборудование на несколько тысяч долларов всего за четыре дня использования из-за неадекватной защиты от перенапряжения.Ему пришлось месяцами ждать прибытия запасных частей.

Недавно в Мексике миссионер установил трехступенчатое подавление перенапряжения. Когда молния ударила в столб мощности, MOV поглотили большой скачок напряжения.