Варистор что это такое обозначение на схеме: Как проверить варистор мультиметром: пошаговая инструкция

Содержание

Способы проверки симистора, как прозванивать симисторы мультиметром

Маркировка варисторов, обозначения

На корпусе каждого элемента имеется маркировка из букв и цифр, расшифровка которых поведает о характеристиках электронного элемента.

Первые буквы в маркировке означают вид элемента: СН – сопротивление нелинейное.

Цифра, следующая далее, говорит о материале, из которого изготовлен элемент, к примеру, 1 означает, что материал изготовления – карбид кремния.

Цифра в маркировке между двух дефисов – тип конструкции: 1 – стержневая, 2- дисковая.

Последующие цифры в ряду маркировки означают номинальное напряжение и допустимое отклонение в процентах.

Исправен ли варистор, как проверить?

Исправность элемента можно проверить несколькими способами:

  • Визуальным осмотром с целью определения подгораний, растрескиваний корпуса, потемнения корпуса, которые говорят о возможной неисправности элемента;
  • Измерением сопротивления с помощью омметра или мультиметра.

Принцип действия варистора

Симметричность нелинейной характеристики по показателям вольтамперности определяет основную особенность варистора. Возможность работы при токах постоянного и переменного вида видна по форме данного параметра. В схематическом виде это выглядит следующим образом.

Ток утечки, проходящий через прибор, имеет предельно низкую величину. В данном случае речь идет об имеющем фиксированную емкость диэлектрическом компоненте не пропускающем через себя ток. При этом, в некоторых ситуациях прохождение тока становится возможным, если напряжение резко меняется в диапазоне ±60 Вольт.

Все происходящее во многом аналогично функционированию разрядника. Отличие в том, что результатом становится резкая перемена напряжения, а не возникновение разряда дугового типа. Скачок от нескольких единиц до тысяч Ампер происходит для параметров тока при снижении напряжения. На схеме варистор обычно изображается так:

Графически все это напоминает стандартный резистор с линией, которая перечеркивает его по диагонали. Иногда на нее наносят символ U. Поиск данного компонента на схемах и платах производится при помощи обозначений VA и RU.

Защита определенной цепи происходит при параллельном варианте подключения варистора. Резкий импульс изменения рабочего напряжения сопровождается тепловым рассеиванием энергии в данном элементе, а не его поступлением в электрическое устройство. При аномально больших параметрах импульса варистор сгорит. Обычно это происходит или в виде разрушения его кристалла с коротким замыканием электродов, или разрывом элемента на мелкие части.

Предотвратить такую ситуацию можно методом последовательной установки перед варистором предохранителя на питающем или сигнальном проводе цепи. Таким образом, гарантируется при возникновении мощного импульса разрыв цепи из-за перегорания предохранителя.

Можно говорить о том, что свойства варистора обеспечивают защиту цепи на электро- и информационных линиях от аномальных всплесков напряжения.

Как определить номинал стабилитрона

Всех приветствую на станицах сайта посвящённых электроники, сегодня изучим способ, как определить номинал стабилитрона. Это статья немного дополняет предыдущую, не менее важную страницу. Для определения рабочего напряжения стабилитрона, маркировка которого не вида, затёрта или просто очень мелко написана, задача выполнимая любому начинающему ремонтнику электроники.

Как узнать напряжение стабилизации неизвестного стабилитрона

Перебирая скопившиеся радиоэлементы, я набрал внушительное количество стабилитронов, некоторые были без опознавательных знаков. Подобная незадача и подтолкнула, написаю данной инструкции. Для внесения порядка на рабочем столе. Сегодня рассмотрим пару способом определения номинала стабилитрона.

Устройство для определения напряжения стабилизации неизвестного стабилитрона

Схема данного устройства, очень проста в использовании и изготовлении, сейчас поясню принцип её работы.Для этого нам необходимо, блок питания с регулировкой напряжения и его индикации, если такого нет в наличии, ниже рассмотрим способ проверки без него. Плюс ко всему необходим ограничительный резистор номиналом от 1 до 2 кОм и соединительные провода.

На фото все видно наглядно, к блоку питания с регулировкой последовательно подключается ограничительный резистор соответствующего номинала, далее подключаем сам испытуемый стабилитрон, катодом к плюсу. После, замыкаем цепь на отрицательный вывод блока питания. Параллельно неизвестному стабилитрону, подключаем мультиметр в режиме измерения напряжения.

Будет очень хорошо, если ваш лабораторный блок питания имеет встроенную защиту от короткого замыкания, в некоторых случаях это, спасёт вас от лишнего ремонта. Начинаем потихоньку, добавлять выходное напряжение, и смотрим за изменением на дисплее мультиметра.

Для определения напряжения стабилитрона, мы возьмём 1N4742A очень распространённая модель. Для любопытных, его аналогом является С12 5Т, они стабилизируют 12 вольт. Подключаем всё согласно схеме и регулируем источник питания, мой имеет придел 14 вольт. Всё работает отлично и небольшими погрешностями приборов, но в целом всё нормально.

Подобным способом можно проверить любой стабилитрон, насколько вам позволит выбранный источник питания. Способ действительно хороший и простой.

Как узнать, насколько стабилитрон без регулируемого блока питания

Это действительно сложнее, но в некоторых случаях под силу. Можно использовать зарядное устройство для сотового телефона, или зарядку от видео регистратора, зарядное устройство для автомобильного аккумулятора. Но лучше всего, иметь в наличии несколько батареек, из них постепенно собираем батарею и меряем напряжение на них и сравниваем с напряжением на стабилитроне, бюджетный вариант, но рабочий. Главное условие, без мультиметра, не обойтись. Интересуйтесь подобными вопросами, и сложности станут под силу.

Сегодня мы научились способам, как определить номинал стабилитрона, у кого есть соображения поэтому и другим вопросам, пишите, все почитаем и обсудим.

Как проверить тиристор от отдельного источника управляющего напряжения?

Вернемся к первой схеме проверки тиристора, от источника постоянного напряжения, но несколько видоизменив ее.

Смотрим рисунок №3.

4. Урок №4 — «Тиристор в цепи переменного тока. Импульсно — фазовый метод»

5. Урок №5 — «Тиристорный регулятор в зарядном устройстве»

В этих уроках, в простой и удобной форме, излагаются основные сведения по полупроводниковым приборам: динисторам и тиристорам.

Что такое динистор и тиристор, выды тиристоров и их вольт — амперные характеристики, работа динисторов и тиристоров в цепях постоянного и переменного тока, транзисторные аналоги динистора и тиристора.

А так же: способы управления электрической мощностью переменного тока, фазовый и импульсно-фазовый методы.

Каждый теоретический материал подтверждается практическими примерами.
Приводятся действующие схемы: релаксационного генератора и фиксированной кнопки, реализованных на динисторе и его транзисторном аналоге; схема защиты от короткого замыкания в стабилизаторе напряжения и многое другое.

Особенно интересна для автолюбителей схема зарядного устройства для аккумулятора на 12 вольт на тиристорах.
Приводятся эпюры формы напряжения в рабочих точках действующих устройств управления переменным напряжением при фазовом и импульсно-фазовом методах.

Чтобы получить эти бесплатные уроки подпишитесь на рассылку, заполните форму подписки и нажмите кнопку «Подписаться».

Добрый вечер хабр. Поговорим о таком приборе, как тиристор. Тиристор — это полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями, имеющий три или больше взаимодействующих выпрямляющих перехода. По функциональности их можно соотнести к электронным ключам. Но есть в тиристоре одна особенность, он не может перейти в закрытое состояние в отличие от обычного ключа. Поэтому обычно его можно найти под названием — не полностью управляемый ключ.

На рисунке представлен обычный вид тиристора. Состоит он из четырех чередующихся типов электро-проводимости областей полупроводника и имеет три вывода: анод, катод и управляющего электрод.
Анод — это контакт с внешним p-слоем, катод — с внешним n-слоем.
Освежить память о p-n переходе можно .

Принцип работы

В связи с таким рисунком можно назвать крайние области — эмиттерными, а центральный переход — коллекторным.
Чтобы разобраться как работает тиристор стоит взглянуть на вольт-амперную характеристику.
К аноду тиристора подали небольшое положительное напряжение. Эмиттерные переходы включены в прямом направлении, а коллекторный в обратном. (по сути все напряжение будем на нем). Участок от нуля до единицы на вольт-амперной характеристике будет примерно аналогичен обратной ветви характеристики диода. Этот режим можно назвать — режимом закрытого состояния тиристора.
При увеличении анодного напряжения происходит происходит инжекция основных носителей в области баз, тем самым происходит накопление электронов и дырок, что равносильно разности потенциалов на коллекторном переходе. С увеличением тока через тиристор напряжение на коллекторном переходе начнет уменьшаться. И когда оно уменьшится до определенного значения, наш тиристор перейдет в состояние отрицательного дифференциального сопротивления (на рисунке участок 1-2).
После этого все три перехода сместятся в прямом направлении тем самым переведя тиристор в открытое состояние (на рисунке участок 2-3).
В открытом состоянии тиристор будет находится до тех пор, пока коллекторный переход будет смещен в прямом направлении. Если же ток тиристора уменьшить, то в результате рекомбинации уменьшится количество неравновесных носителей в базовых областях и коллекторный переход окажется смещен в обратном направлении и тиристор перейдет в закрытое состояние.
При обратном включении тиристора вольт-амперная характеристика будет аналогичной как и у двух последовательно включенных диодов. Обратное напряжение будет ограничиваться в этом случае напряжением пробоя.

Общие параметры тиристоров

Напряжение включения
Прямое напряжение
Обратное напряжение
допустимое напряжениеМаксимально допустимый прямой ток
Обратный ток
Максимальный ток управления электрода
Время задержки включения/выключения
Максимально допустимая рассеиваемая мощность

Полупроводниковые резисторы

Это полупроводниковые приборы с двумя выводами, обладающие зависимостью электрического сопротивления от параметров среды — температуры, освещенности, напряжения и др. Для изготовления таких деталей используют полупроводниковые материалы, легированные примесями, тип которых определяет зависимость проводимости от внешнего воздействия.

Существуют следующие типы полупроводниковых резистивных элементов:

  1. Линейный резистор. Изготовленный из слаболегированного материала, этот элемент имеет малую зависимость сопротивления от внешнего воздействия в широком диапазоне напряжений и токов, чаще всего он применяется в производстве интегральных микросхем.
  2. Варистор — элемент, сопротивление которого зависит от напряженности электрического поля. Такое свойство варистора определяет сферу его применения: для стабилизации и регулирования электрических параметров устройств, для защиты от перенапряжения, в других целях.
  3. Терморезистор. Эта разновидность нелинейных резистивных элементов обладает способностью изменять свое сопротивление в зависимости от температуры. Существует два типа терморезисторов: термистор, сопротивление которого падает с ростом температуры, и позистор, чье сопротивление растет вместе с температурой. Терморезисторы применяются там, где важен постоянный контроль над температурным процессом.
  4. Фоторезистор. Сопротивление этого прибора меняется под воздействием светового потока и не зависит от приложенного напряжения. При изготовлении используется свинец и кадмий, в ряде стран это послужило поводом для отказа от применения этих деталей по экологическим соображениям. Сегодня фоторезисторы уступают по востребованности фотодиодам и фототранзисторам, применяемым в аналогичных узлах.
  5. Тензорезистор. Этот элемент устроен так, что способен менять свое сопротивление в зависимости от внешнего механического воздействия (деформации). Используется в узлах, преобразующих механическое воздействие в электрические сигналы.

Такие полупроводниковые элементы, как линейные резисторы и варисторы, характеризуются слабой степенью зависимости от внешних факторов. Для тензорезисторов, терморезисторов и фоторезисторов зависимость характеристик от воздействия является сильной.

Полупроводниковые резисторы на схеме обозначаются интуитивно понятными символами.

Схема подключения

Рассмотрим работу стабилитрона на примере схемы параметрического стабилизатора. Это типовая схема. Приведем формулы для расчета стабилизатора.

Допустим, что имеется 15 Вольт, а на выходе необходимо получить 9 В. По таблице напряжений в справочнике подбираем стабилитрон Д810. Произведем расчет токоограничивающего резистора R1, согласно рисунку ниже. На нем показан токоограничивающий резистор и схема включения. Режим регулирования напряжения отмечен на вольт-амперной характеристике 1,2.

Для того чтобы полупроводник не вышел из строя, необходимо учитывать ток стабилизации и ток нагрузки. Из справочника определяем ток стабилизации.

Он равен 5 мА. На рисунке снизу представлена часть справочника.

Предполагаем, что ток нагрузки равен 100 мА:

R1= (Uвх-Uст)/(Iн+Icт)= (15-9)/(0.1+0.005)=57.14 Ом.

Если нужен мощный стабилизатор, то стоит собирать схему из стабилитрона и транзистора.

Если необходимо изготовить стабилизатор на небольшое напряжение 0,2-1 В, для этого применяется стабистор. Он является разновидностью стабилитрона, но работает в прямой ветви ВАХ и включается в прямом направлении, в чем его уникальная особенность и заключается.

Аналогичным образом можно изготовить блок питания, где стабилизатор изготовлен из диодов. Как и стабистор их включают в прямом направлении. Нужное напряжение набирают прямыми падениями напряжений на диоде, для кремниевых диодов оно находится в пределах 0.5-0.7В. При отсутствии диодов, можно собрать стабилитрон из транзистора.

На нижеприведенном рисунке представлена схема на транзисторе.

Промышленность выпускает и управляемые стабилитроны. Или, точнее сказать, это микросхема — TL431. Это универсальная микросхема, позволяет регулировать напряжение в пределах от 2,5 до 36 вольт.

Регулировка осуществляется путем подбора делителя сопротивлений. На нижеприведенной схеме представлен стабилизатор на 5 вольт. Делитель собран на резисторах номиналом 2,2 К.

Специалист должен знать, как проверить мультиметром работоспособность стабилитрона. Сразу отметим, что проверить можно только однонаправленный элемент, сдвоенные (двунаправленные) такой проверке не подлежат. Если диод Зенера исправен, то при «прозвонке» тестером в одну сторону он будет показывать обрыв, а во вторую минимальное сопротивление. Неисправный звонится в обе стороны.

Как маркируется варистор?

На сегодняшний день можно встретить разные обозначения этих приборов. Каждый производитель вправе устанавливать ее самостоятельно. Маркировки различаются, потому что технические характеристики варисторов отличаются друг от друга. Примерами могут служить такие показатели, как допустимое напряжение или необходимый уровень тока.

В настоящее время каждый производитель устанавливает свою маркировку на эти типы приборов. Это объясняется тем, что производимые приборы имеют разные технические характеристики. Например, предельно допустимое напряжение или необходимый для функционирования уровень тока. Наиболее популярная маркировка – CNR, к которой прикрепляется такое обозначение, как 07D390K. Что же это значит? Итак, само обозначение CNR указывает на вид прибора. В этом случае варистор является металлооксидным.

Далее, 07 – это размер устройства в диаметре, то есть равный 7 мм. D – дисковое устройство, и 390 – максимально допустимый показатель напряжения.

Варисторы: применение

Такие приборы играют важную роль в жизни человека.

Из всего вышеперечисленного можно сказать, что варистор, принцип работы которого заключается в защите электроники от высокого напряжения в сети, помогает предотвратить поломку многих электрических приборов и сохранить проводку в целостности. Основным местом являются электрические цепи в различном оборудовании. Например, они встречаются в пусковых элементах освещения, которые еще называются балластами. Также устанавливаются в электрических схемах специальные варисторы, применение которых необходимо для стабилизации напряжения и тока.

Такие устройства используются еще в линиях электропередач. Но там они называются разрядниками, рабочее напряжение которых составляет более двадцати тысяч вольт.

Варисторы могут работать в большом диапазоне напряжения, который начинается с совсем маленького значения в 3 В, и заканчивается 200 В. Что касается силы тока элемента, то здесь диапазон составляет от 0,1 до 1 А. Такие показатели тока действительны только для низковольтного технического оборудования.

Проверка на исправность

Для поиска неисправностей необходима схема устройства. Для примера следует обратиться к схеме 2, в которой применяется варистор. В ней будет рассмотрен только вариант выхода из строя полупроводникового резистора. Основным этапом поиска неисправностей является подготовка рабочего места и инструмента, которая позволяет сосредоточиться на выполнении ремонта и произвести его качественно. Для ремонтных работ потребуется следующий инструмент:

  1. Отвертка.
  2. Щетка, которая нужна для очистки платы от пыли. Следует производить очистку постоянно, поскольку она является проводником электричества. В результате этого может произойти выход из строя определенного элемента схемы или короткое замыкание.
  3. Паяльник, олово и канифоль.
  4. Мультиметр для диагностики радиокомпонентов.
  5. Увеличительное стекло для просмотра маркировки.

После подготовки рабочего места и инструмента следует аккуратно разобрать сетевой фильтр, а затем при необходимости произвести очистку от пыли и мусора.

Схема 2 — Схема электрическая принципиальная сетевого фильтра на 220 вольт и его доработка.

Найти варистор и произвести его визуальный осмотр. Корпус должен быть целым и без трещин. Если было обнаружено нарушение целостности корпуса, то его необходимо выпаять и произвести замену на такой же или выбрать аналог. Необходимо отметить, что полярность подключения варистора в цепь не имеет значения. Если механические повреждения не обнаружены, то следует перейти к его диагностике, которая производится двумя способами:

  1. Измерение сопротивления.
  2. Поиск неисправности, исходя из технических характеристик элемента.

В первом случае деталь выпаивается из платы и замеряется значение ее сопротивления при помощи мультиметра. Переключатель ставится в положение максимального диапазона измерений (2 МОм достаточно). При замере не следует касаться руками варистора, поскольку прибор покажет сопротивление тела. Если мультиметр показывает высокие значения, то радиокомпонент исправен, а при других значениях его следует заменить. После замены следует собрать корпус и произвести включение сетевого фильтра.

Существует и другой способ выявления неисправного варистора, основанный на анализе характеристик элемента. Его, как правило, используют в том случае, если замер величины сопротивления не дал необходимых результатов. Для этого следует обратиться к техническим характеристикам варистора, согласно которым можно выявить его неисправность.

Следует проверить силу тока, при которой он работает, поскольку ее значение может быть меньше необходимой. В этом случае он не будет работать. Также нужно проверить величину напряжения, на которую он рассчитан. Если по каким-либо причинам эти показатели меньше допустимых, то полупроводниковый резистор не откроется.

Таким образом, варистор получил широкое применение в различных устройствах защиты от перепадов напряжения и блоках питания, а также статического электричества. Современные технологии позволяют получить низкие показатели времени срабатывания, благодаря которому сферы применения этого радиоэлемента расширяются.

Маркировка и основные параметры

Маркировка варисторов отличается, поскольку каждый производитель этих радиокомпонентов имеет право устанавливать ее самостоятельно. Это, прежде всего, связано с его техническими характеристиками. Например, различия по напряжениям и необходимым уровням тока для его работы.

Среди отечественных наиболее распространенным является К275, а среди импортных — 7n471k, 14d471k, kl472m и ac472m. Наибольшей популярностью пользуется варистор, маркировка которого — CNR (бывают еще hel, vdr, jvr). Кроме того, к ней прикрепляется цифробуквенный индекс 14d471k, и расшифровывается этот вид обозначения следующим образом:

  1. CNR — металлооксидный тип.
  2. 14 — диаметр прибора, равный 14 мм.
  3. D — радиокомпонент в форме диска.
  4. 471 — максимальное значение напряжения, на которое он рассчитан.
  5. К — допустимое отклонения классификационного напряжения, равное 10%.

Их основные характеристики:

  1. Напряжение классификации — значение разности потенциалов, взятое с учетом того, что сила тока, равная 1 мА, протекает через варистор.
  2. Максимальная величина переменного напряжения — является среднеквадратичным значением, при котором он открывается и, следовательно, величина его сопротивления понижается.
  3. Значение постоянного максимального напряжения, при котором варистор открывается в цепи постоянного тока. Как правило, оно больше предыдущего параметра для тока переменной амплитуды.
  4. Допустимое напряжение (напряжение ограничения) является величиной, при превышении которой происходит выход элемента из строя. Указывается для определенной величины силы тока.
  5. Поглощаемая максимальная энергия измеряется в Дж (джоулях). Эта характеристика показывает величину энергии импульса, которую может рассеять варистор и при этом не выйти из строя.
  6. Время реагирования (единица измерения — наносекунды, нс) — величина, требуемая для перехода из одного состояния в другое, т. е. изменение величины сопротивления с высокой величины на низкую.
  7. Погрешность напряжения классификации — отклонение от номинального его значения в обе стороны, которое указывается в % (для импортных моделей: К = 10%, L = 15%, M = 20% и Р = 25%).

Варистор — это… Что такое Варистор?

Обозначение на схеме

Вари́стор (англ. vari(able) (resi)stor — переменный резистор) — полупроводниковый резистор, электрическое сопротивление (проводимость) которого нелинейно зависит от приложенного напряжения, то есть обладающий нелинейной симметричной вольт-амперной характеристикой и имеющий два вывода. Благодаря отсутствию сопровождающих токов при скачкообразном изменении приложенного напряжения, варисторы являются основным элементом для производства устройств защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП). В русскоязычной литературе часто применяется термин разрядник для обозначения варистора или устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП) на основе варистора.

Изготовление

Изготавливают варисторы спеканием при температуре около 1700 °C полупроводника — преимущественно порошкообразного карбида кремния SiC или оксида цинка ZnO, и связующего вещества (глина, жидкое стекло, лаки, смолы и др.).

Конструктивно варисторы выполняются обычно в виде дисков, таблеток, стержней; существуют бусинковые и плёночные варисторы. Широкое распространение получили стержневые подстроечные варисторы с подвижным контактом.

Свойства

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:

где U и I — напряжение и ток варистора.

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

Температурный коэффициент сопротивления варистора — отрицательная величина.

Применение

Низковольтные варисторы изготавливают на рабочее напряжение от 3 до 200 В и ток от 0,1 мА до 1 А; высоковольтные варисторы — на рабочее напряжение до 20 кВ.

Варисторы применяются 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 применяются для изготовления ограничителей перенапряжения.

Как электронные компоненты, варисторы дёшевы и надёжны, способны выдерживать значительные электрические перегрузки, могут работать на высокой частоте (до 500 кГц). Среди недостатков — значительный низкочастотный шум и старение — изменение параметров со временем и при колебаниях температуры.

Параметры

  • Вольт-амперная характеристика
  • Классификационное напряжение, В — напряжение при определённом токе (обычно изготовители указывают при 1 мА), практической ценности не представляет.
  • Рабочее напряжение (Operating voltage) В (для пост. тока Vdc и Vrms — для переменного) — диапазон — от нескольких В до нескольких десятков кВ; данное напряжение должно быть превышено только при перенапряжениях.
  • Рабочий ток (Operating Current), А — диапазон — от 0,1 мА до 1 А
  • Максимальный импульсный ток (Peak Surge Current), А
  • Поглощаемая энергия (Absorption energy), Дж
  • Коэффициент нелинейности
  • Температурные коэффициенты (статич. сопротивления, напряжения, тока) — для всех типов варисторов не превышает 0,1 % на градус

Литература

  • В. Г. Герасимов, О. М. Князьков, А. Е. Краснопольский, В. В. Сухоруков (Под ред. В. Г. Герасимова). Основы промышленной электроники: Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 1978.
  • В. Г. Колесников (главный редактор). Электроника: Энциклопедический словарь. — 1-е изд. — М.: Сов. энциклопедия, 1991. — С. 54. — ISBN 5-85270-062-2
Оцените статью:

Варисторы TMOV со встроенной тепловой защитой в цепях переменного напряжения

24 октября 2019

Быстрое срабатывание встроенного терморазмыкателя TMOV-варистора производства Littelfuse позволяет отключать его при более низких температурах, что уменьшает вероятность обугливания и задымления по сравнению со стандартным варистором MOV-типа. В схемах, где критично знать, сработал ли терморазмыкатель, можно применять варисторы iTMOV со светодиодной индикацией состояния.

Металл-оксидные варисторы (MOV-варисторы) используются для подавления выбросов напряжения во многих устройствах, например, в модулях защиты от перенапряжений и сетевых фильтрах (SPD-устройствах), источниках бесперебойного питания (ИБП), в тройниках и удлинителях, в электросчетчиках и так далее. Источниками выбросов напряжения могут стать молнии, коммутации индуктивной нагрузки или переключения конденсаторных батарей. При работе в штатном режиме напряжение в сети не должно превышать максимальное рабочее напряжение MOV-варистора. Однако при возникновении помехи напряжение на MOV-варисторе может превысить напряжение срабатывания. В таких случаях прибор включается и ограничивает выброс напряжения при условии, что мощность помехи не превышает мощность, которую способен рассеять MOV-варистор.

Иногда возможна ситуация, когда перенапряжение имеет не импульсный, а долговременный или постоянный характер. Если варистор будет долгое время находиться под таким напряжением при условии ограничения тока (как требует стандарт безопасности UL 1449), то он начнет разогреваться. Неограниченный разогрев может вызвать тепловой пробой и, как следствие, задымление и даже пожар. Чтобы устройство защиты соответствовало требованиям UL 1449, MOV-варистор должен иметь дополнительную защиту от таких катастрофических перегревов. До сих пор данная задача традиционно решалась с помощью термопредохранителей (TCO).

UL1449: Перенапряжения с ограничением тока

Для устройств, работающих в сетях переменного напряжения, обрыв соединения «ноль-земля» является опасной аварийной ситуацией. В таких случаях MOV-варистор может оказаться под напряжением, которое существенно превышает номинальное рабочее значение. Если ток в цепи будет неограниченным, то варистор сначала перейдет в низкоомное состояние (сопротивление упадет до нескольких Ом), а потом из-за мгновенного перегрева попросту сгорит, разорвав цепь. Однако если в цепи будет нагрузка, которая ограничит ток, то нагрев MOV-варистора окажется не таким стремительным, из-за чего нагреваться будет все устройство, возникнет задымление, а при неблагоприятном развитии ситуации возможен пожар.

В США используется сетевое напряжение 120 В AC. Силовые линии 120 В AC работают с фазовым сдвигом напряжения 180° и обычно подключены к трансформатору со средней точкой (рисунок 1). Предположим, что в верхней цепи 120 В присутствует MOV-варистор с номинальным рабочим напряжением 150 В, а в нижней цепи 120 В имеется некоторая нагрузка. И MOV, и нагрузка подключены к средней точке трансформатора (цепь «ноль-заземление»). Если на центральном отводе трансформатора (X-X) произойдет разрыв, то нагрузка в нижней фазе будет ограничивать ток, и сетевой предохранитель может не сработать. В этом сценарии MOV-варистор, рассчитанный на 150 В, окажется под повышенным напряжением (вплоть до 240 В) при ограниченном токе, что может привести к его тепловому разрушению.

Рис. 1. Вариант аварийной ситуации, в которой MOV-варистор испытывает перенапряжение при одновременном ограничении тока

Рассмотренный вариант аварийной ситуации определен в стандарте UL 1449 (таблица 1). По этой причине во многих приложениях требуется, чтобы MOV-варисторы имели дополнительную тепловую защиту.

В таблице 1 представлены уровни испытательных напряжений для SPD-устройств с различным рейтингом напряжения. Испытательное напряжение последовательно прикладывается к каждой паре проводников, после чего подаются кратковременные импульсы тока 10 А для устройств Type 1 и Type 2, и 5 А, 2,5 А, 0,5 А и 0,125 А для устройств Type 3. Поскольку этот тест приводит к необратимым разрушениям, то для проверки устойчивости к каждому из пяти токов короткого замыкания потребуется пять устройств. Устройства должны находиться под напряжением в течение 7 часов либо до тех пор, пока ток или температура в устройстве не достигнут равновесия или пока SPD не отключится.

Таблица 1. Испытательные напряжения для различных устройств

Рейтинг устройства* Подключение фаз Тестовое
напряжение**
Рейтинг напряжения проводящих линий, В
110…120 В Однофазное 240 Все
110…120 В/220…240 В Трансформатор со средней точкой 240 110…120
120 В/208 В «Звезда» 208 120
220…240 В Однофазное 415 Все
220…240 В/380…415 В «Звезда» 415 220…240
240 В «Треугольник» 240 120
254…277 В Однофазное 480 Все
254…277 В/440…480 В «Звезда» 480 254…277
480 В «Треугольник» 480 254-277
347 В Однофазное 600 Все
347 В/600 В «Звезда» 600 347
Примечания:
* – Под устройством понимается конечный продукт: источник бесперебойного питания, сетевой фильтр и так далее.
** – Для устройств, рейтинг которых не указан в данной таблице, в качестве тестового напряжения должно использоваться максимальное фазное напряжение или удвоенное напряжение между проводниками, при условии, что оно не превышает 1000 В.

Как показано на рисунке 1, при испытании устройств, работающих в стандартной сети 120 В AC, необходимо подавать испытательное напряжение 240 В AC на все пары проводников. В данном случае есть три пары: «фаза-ноль» (L-N), «фаза-заземление» (L-G) и «ноль-заземление» (N-G). Здесь стоит еще раз отметить, что испытательное напряжение 240 В AC выбрано потому что в США линии сети 120 В AC обычно подключены к центральному трансформатору 240 В со средней точкой. В таких случаях MOV-варисторы, как правило, выбираются исходя из номинального рабочего напряжения 130…150 В. При возникновении аварии они могут перегреваться с катастрофическими последствиями в виде задымления или пожара.

MOV-варисторы с тепловой защитой

На рисунке 2 представлена простейшая схема защиты от выбросов напряжения, обеспечивающая требования UL 1449 при возникновении постоянных перенапряжений в условиях ограничения тока. В данной схеме между всеми линиями включены MOV-варисторы (или несколько параллельных MOV-варисторов): L-N, L-G и N-G. Это обеспечивает максимальную защиту от помех, возникающих во время переходных процессов в сети. Обычный последовательный плавкий предохранитель используется для защиты от перегрузки по току. Как правило, номинальный ток этого предохранителя выше, чем амплитуда испытательного тока, согласно UL 1449. Таким образом, при проведении испытаний на соответствие стандарту UL 1449 предохранитель не будет разрывать цепь. По этой причине MOV-варисторы должны быть дополнительно защищены от термического разрушения. Для этого последовательно с каждым варистором включается термопредохранитель TCO. В большинстве случаев для защиты от перенапряжений используют дисковые варисторы с диаметром 14 или 20 мм.

Рис. 2. Типовая схема защиты от перенапряжений с дополнительными TCO

На рынке присутствуют термопредохранители TCO с различной температурой срабатывания. Важно понимать, что положение и ориентация TCO имеет огромное значение для обеспечения тепловой защиты MOV-варистора. Под действием постоянного перенапряжения MOV-варистор может быть пробит в случайной точке на диске, после чего начнет быстро нагреваться, если ток в цепи ограничен. Тепло передается от MOV-варистора к TCO с помощью излучения, конвекции и тепловой проводимости. Однако, как показывает практика, именно теплопроводность имеет решающее значение. Таким образом, расстояние и взаимное расположение источника тепла и TCO определяют скорость срабатывания терморазмыкателя. Считается, что наиболее эффективная тепловая связь присутствует между выводом варистора и изолированным выводом TCO. Механизмы передачи тепла с помощью конвекции и излучения оказываются эффективными только в том случае, если источник тепла находится в непосредственной близости от TCO. Несмотря на то, что проводимость является наиболее эффективным средством передачи тепла, в большинстве случаев MOV-варистор и TCO не находятся в непосредственном контакте. Выводы компонентов мешают размещению TCO достаточно близко от MOV, что ограничивает передачу тепла. Кроме того, эффективность передачи тепла в каждом случае оказывается различной.

Пример взаимного расположения MOV и TCO показан на рисунке 3. Обратите внимание, что TCO не касается варистора.

Рис. 3. Взаимное расположение TCO и MOV (один из варисторов был удален, чтобы не мешать обзору)

Время срабатывания тепловой защиты может оказаться достаточно большим, если TCO размещен слишком далеко от MOV. В таких случаях при возникновении аварийной ситуации вполне вероятно обугливание варистора и реальная возможность пожара. Использование термоусадочных трубок или других теплопроводящих материалов позволяет увеличить эффективность тепловой связи, но с другой стороны, эти изделия сами достаточно горючи и могут только ухудшить ситуацию.

Несмотря на описанные недостатки, терморазмыкатели позволяют эффективно отключать MOV-варисторы от сети, тем самым предотвращая их тепловое разрушение. В то же время TCO оказываются не очень удобными компонентами с точки зрения монтажа на печатную плату. Из-за низких температур срабатывания пайка TCO должна выполняться крайне аккуратно. При ручной пайке жало паяльника не должно находиться в долгом контакте с выводами TCO. Иногда для отвода тепла от терморазмыкателя используют клипсы и плоскогубцы.

Так как TCO, используемые для защиты MOV-варисторов, обычно имеют невысокую температуру срабатывания, то их автоматизированный монтаж затруднен. При попытке пайки волной TCO срабатывают из-за перегрева в ванне с припоем. В большинстве случаев монтаж TCO оказывается преимущественно ручным процессом.

Компанией Littlefuse была разработана новая технология, которая, с одной стороны, позволяет обеспечить требования UL 1449, в том числе при испытаниях устойчивости к постоянным перенапряжениям в условиях ограничения тока, а с другой – лишена большинства недостатков, характерных для традиционных комбинированных схем MOV/TCO. Новые защитные компоненты TMOV представляют собой комбинацию из терморазмыкателя и MOV-варистора, объединенных в одном корпусе. В TMOV используется запатентованная технология, которая позволяет встраивать тепловой элемент непосредственно в MOV. В результате терморазмыкатель находится в прямом контакте с диском варистора, тем самым обеспечивая оптимальную теплопередачу. Так как эффективность передачи тепла оказывается высокой, то для защиты варистора может быть использован терморазмыкатель с более высокой температурой срабатывания. Это делает возможным использование автоматизированных технологий для монтажа TMOV, что существенно упрощает процесс сборки. Благодаря конструктивным особенностям, TMOV не уступают традиционным варисторам по основным параметрам: амплитуде пиковых токов, уровню рассеиваемой мощности, значениям напряжений ограничения и прочему, и при этом имеют встроенную тепловую защиту. Суть предлагаемого решения поясняется на рисунке 4.

Рис. 4. Схема защиты от перенапряжений, использующая новые варисторы TMOV со встроенной тепловой защитой

Сравнение методов тепловой защиты MOV-варисторов

TMOV-варисторы со встроенной тепловой защитой решают большую часть проблем, характерных для комбинации MOV/TCO. Использование встроенного терморазмыкателя, размещенного в центре диска MOV-варистора, обеспечивает несколько преимуществ:

  • оптимизирует передачу тепла между диском MOV и терморазмыкателем, так как терморазмыкатель оказывается максимально близко к точке нагрева. Это значительно уменьшает время срабатывания;
  • позволяет использовать терморазмыкатели с более высокой температурой срабатывания, чем у большинства TCO, притом, что сам терморазмыкатель оказывается защищен от внешних источников тепла.

Благодаря этому для монтажа TMOV-варисторов может использоваться пайка волной (подробнее об этом рассказывается в следующем разделе).

Чтобы сравнить время срабатывания TMOV-варисторов и комбинации MOV/TCO, были проведены испытания с привлечением стандартных MOV (серия UltraMOV 20 мм, 130 Vacrms), работающих в связке с TCO с различными температурами срабатывания (Tf), и TMOV со встроенной тепловой защитой (TMOV20R130, 20 мм, 130 Vacrms).

Все схемы подвергались одинаковому испытанию: к ним прикладывалось постоянное перенапряжение 240 В при ограничении тока 5 А. Как и ожидалось, у TCO с более высокой температурой Tf время срабатывания было выше (таблица 2). С другой стороны, при пайке TCO с температурой срабатывания 73°C было сложно избежать включения, несмотря на использование соответствующего радиатора. В таблице 3 представлены значения времени срабатывания для TMOV со встроенной тепловой защитой. Очевидно, что по этому показателю TMOV превзошли все комбинации MOV/TCO, принявшие участие в испытаниях.

Таблица 2. Время срабатывания тепловой защиты для различных комбинаций MOV/TCO при ограничении тока на уровне 5 А

TCO Tf, °C Время отключения, с
Среднее значение Диапазон
73 30 11…52
94 34 20…46
121 36 16…56

Таблица 3. Время срабатывания тепловой защиты варисторов TMOV при ограничении тока на уровне 5 А

TCO Tf, °C Время отключения, с
Среднее значение Диапазон
TMOV-варистор 13 2…25

На рисунке 5 представлены временные диаграммы нагрева варисторов при проведении испытаний на устойчивость к постоянным перенапряжениям с ограничением тока UL 1449 (240 В rms, 5 А) для трех схем защиты:

  • одиночный MOV – модель V20E130, 20 мм, 130 В ср.кв.;
  • комбинация MOV/TCO – модель V20E130, 20 мм, 130 В ср.кв. и TCO с Tf = 94°C;
  • варистор TMOV – модель TMOV20R130, 20 мм, 130 В ср.кв.

Рис. 5. Температура поверхности варисторов для различных схем защиты

На диаграммах показан характер изменения температуры поверхности варистора с течением времени для всех трех схем. Как видно из диаграммы, температура корпуса стандартного MOV-варистора без тепловой защиты будет расти до тех пор, пока варистор не загорится. В комбинации MOV/TCO варистор быстро нагревается до температуры 220°C, после чего срабатывает TCO. Варисторы TMOV со встроенной тепловой защитой отключаются значительно быстрее – срабатывание терморазмыкателя происходит при температуре около 150°C менее чем за 20 с. Обратите внимание, что температура варистора продолжает повышаться даже после срабатывания терморазмыкателей. Это связано с тем, что тепло передается от диска варистора наружу к эпоксидной заливке не мгновенно. Для того чтобы температура диска и заливки выровнялась, требуется некоторое время.

На рисунках 6а-6в показаны последствия перегрева варисторов для каждой из испытываемых схем защиты. На рисунке 6а показан результат перегрева стандартного MOV-варистора, на 6б изображено последствие перегрева MOV-варистора при использовании термопредохранителя TCO, рисунок 6в демонстрирует перегрев TMOV-варистора. Не сложно заметить, что в случае TMOV степень обугливания оказывается существенно ниже, чем при использовании одиночных варисторов или комбинации MOV / TCO.

Рис. 6. Результаты перегрева различных типов варисторов

Поскольку при производстве MOV- и TMOV-варисторов используются диски оксида цинка одинакового размера, то TMOV обеспечивают такой же уровень защиты от перенапряжений, что и MOV аналогичного размера, и соответствуют требованиям стандарта IEC 60950-1 (Приложение Q). Так как варисторы TMOV имеют встроенную защиту от перегрева, то при их использовании не требуется каких-либо внешних терморазмыкателей, которые необходимы при работе с обычными MOV-варисторами, согласно требованию пункта 1.5.9.2, МЭК 60950-1.

Использование пайки волной при монтаже TMOV

На рисунке 7 показан температурный профиль пайки волной, который можно использовать при монтаже TMOV-варисторов. Температурные показатели этого профиля являются типовыми для данного способа автоматизированного монтажа. В то же время допустимый температурный профиль для монтажа TCO оказывается существенно ниже. Фактически профиль, представленный для TCO, соответствует предельному варианту, при котором TCO выходит из строя (срабатывает). Это говорит о том, что для монтажа TCO (даже с высоким значением Tf, например, 142°C) не может использоваться пайка волной.

Уход от ручной пайки TCO позволяет обеспечить существенное снижение стоимости изделия.

Рис. 7. Температурные профили пайки волной для варистора TMOV и TCO (Tf = 142°C)

Надежное размыкание тепловой защиты

Срабатывание терморазмыкателя происходит из-за пробоя и дальнейшего нагрева диска варистора. После того как встроенный терморазмыкатель в TMOV сработает, важно, чтобы он оставался разомкнутым, а его повторные коммутации были исключены.

Чтобы проверить надежность размыкания цепи при срабатывании терморазмыкателя, было проведено испытание, состоящее из нескольких этапов. На первом этапе TMOV-варисторы подвергались воздействию перенапряжения с ограничением тока, в результате чего срабатывала тепловая защита. На втором этапе на выводы варисторов подавались импульсы 6 кВ, 3 кА (8×20 мкс). На третьем этапе на выводы TMOV-варисторов подавалось постоянное напряжение смещения, и при этом выполнялось измерение токов утечки. Наличие высокого тока утечки сигнализировало бы о ненадежном срабатывании терморазмыкателя или о его возвращении в замкнутое состояние. В ходе испытаний значительных токов утечки обнаружено не было. На заключительном, четвертом этапе TMOV-варисторы несколько часов выдерживались под напряжением 1000 В (ср.кв.) с параллельным контролем тока утечки. И на этот раз значительных токов утечки обнаружено не было, что свидетельствует о надежной работе терморазмыкателя.

Индикация срабатывания тепловой защиты: iTMOV-варисторы

Мы тщательно проанализировали преимущества TMOV-варисторов, но остается один вопрос: как узнать, что терморазмыкатель сработал?

При работе в диапазоне рабочих напряжений сопротивление ТMOV-варистора остается чрезвычайно высоким. Таким образом, сложно понять обусловлено ли высокое сопротивление собственным сопротивлением варистора или высокое сопротивление является следствием срабатывания тепловой защиты. Если данный вопрос является критичным, следует обратить свое внимание на серию варисторов iTMOV с дополнительным выводом индикации.

Варистор iTMOV имеет дополнительный, третий индикаторный вывод, который подключен к точке соединения терморазмыкателя и варистора. Доступ к этой точке существенно упрощает индикацию состояния терморазмыкателя. На рисунке 8 показана типовая схема включения iTMOV.

На рисунке 8 показано, как варистор iTMOV используется для защиты устройства, питающегося от бытовой сети 120 В AC в США. Светодиод включен между индикаторным выводом и нулем. Последовательный резистор R1 используется для задания тока через светодиод. В данном случае был выбран резистор с сопротивлением 47 кОм и предельной мощностью 0,5 Вт. Расчет параметров резистора должен производиться с учетом характеристик используемого светодиода и параметров сети.

Рис. 8. Схема индикации состояния iTMOV (светодиод нормально включен)

Как правило, светодиоды не допускают подачи обратного напряжения, поэтому для обрезания отрицательной полуволны обычно используется дополнительный выпрямительный диод D1. Кроме того, для защиты от перегрузки по току необходим предохранитель. В данном случае это Littelfuse 3AG, 10 A (313010). Выбор номинала предохранителя должен производиться, исходя из характеристик нагрузки.

В нормальных условиях светодиод находится в нормально включенном состоянии (светит). Ток течет от фазы к нулю через терморазмыкатель и индикаторную цепь. Если терморазмыкатель срабатывает, цепь размыкается, а светодиод выключается. Также светодиод выключится, если сгорит предохранитель.

Варистор iTMOV можно использовать для индикации состояния нескольких параллельно включенных TMOV-варисторов. Это связано с тем, что после отключения одного варистора, как правило, происходит отключение и остальных.

Заключение

Стандарт UL 1449 был создан для обеспечения защиты конечных устройств и пользователей от аварийных ситуаций, связанных с обрывом нуля. В таких случаях MOV-варисторы оказываются под постоянным перенапряжением в условиях ограничения тока. Перенапряжение может привести к неконтролируемому разогреву варистора и его тепловому пробою.

Существует несколько способов защиты MOV-варисторов от теплового разрушения. Чаще всего для этих целей используют термопредохранители TCO. Несмотря на то, что TCO в большинстве случаев справляются с поставленной задачей и предотвращают катастрофический перегрев варистора, у них есть значительные ограничения. При выполнении испытаний даже при срабатывании термопредохранителя MOV-варистор перегревается, из-за чего наблюдается задымление и обугливание. Еще одним недостатком TCO является сложность автоматизированного монтажа, так как в большинстве случаев пайка волной оказывается невозможна.

Новые TMOV-варисторы со встроенной тепловой защитой позволяют сократить количество компонентов, сэкономить место на плате и при этом обеспечить выполнение требований UL 1449. TMOV-варисторы обеспечивают повышенную эффективность по сравнению с другими методами защиты при воздействии постоянных перенапряжений с ограничением тока. Быстрое срабатывание встроенного терморазмыкателя TMOV позволяет отключать варистор при более низких температурах, что уменьшает вероятность обугливания и задымления. Остальные характеристики TMOV-варисторов оказываются такими же, как и у стандартных MOV-варисторов, включая пиковый импульсный ток, номинальную мощность и напряжение ограничения. В отличие от TCO, при монтаже TMOV-варисторов можно избежать ручных операций и использовать пайку волной. Это приводит к снижению стоимости производства и упрощению процесса сборки.

Важные примечания

Стоит отметить, что все представленные данные были получены при испытании ограниченной выборки компонентов. Результаты могут отличаться из-за разброса электрических и механических параметров. При выполнении проектирования разработчики должны учитывать разброс характеристик компонентов и закладывать соответствующие допуски.

В некоторых случаях TMOV-варисторы могут существенно нагреваться перед срабатыванием тепловой защиты. Конструкция конечного устройства должна учитывать эту особенность.

Перед выпуском на рынок рекомендуется выполнять тщательное тестирование устройств.

Литература

  1. Surge Protective Devices – UL1449, April 19, 2010
  2. Littelfuse Datasheet, Thermally Protected Metal Oxide Varistor (TMOV Varistor), March 2001
  3. TMOV®25S Varistor Series
  4. TMOV®34S Varistor Series
  5. Paul Traynham and Pat Bellew, Using Thermally Protected MOVs in TVSS or Power Supply Applications, Power Systems World, Intertec Exhibition Proceedings, September 2001
  6. Information Technology Equipment – Safety, IEC60950-1, Amendment 1, December 2009

Дополнительные материалы

Оригинал статьи

Перевел Вячеслав Гавриков по заказу АО КОМПЭЛ

•••

Наши информационные каналы

мир электроники — Варистор

материалы в категории

Варистор

Варистор— это одна из разновидностей резисторов. Основное свойство варистора- он изменяет свое сопротивление под воздействием приложенного к нему напряжения.
Отсюда и название варистор- от английского словосочетания vari(able) (resi)stor — переменный резистор.

Обозначение варисторов на схемах

На схеме варистор обозначается так:


Основные параметры варисторов

К основным параметрам варисторов можно отнести:

  • Классификационное напряжение, В — напряжение при определённом токе (обычно изготовители указывают при 1 мА), практической ценности не представляет.
  • Рабочее напряжение (Operating voltage) В (для пост. тока Vdc и Vrms — для переменного) — диапазон — от нескольких В до нескольких десятков кВ; данное напряжение должно быть превышено только при перенапряжениях.
  • Рабочий ток (Operating Current), А — диапазон — от 0,1 мА до 1 А
  • Максимальный импульсный ток (Peak Surge Current), А
  • Поглощаемая энергия (Absorption energy), Дж
  • Коэффициент нелинейности
  • Температурные коэффициенты (статич. сопротивления, напряжения, тока) — для всех типов варисторов не превышает 0,1 % на градус.

Вольт-Амперная характеристика варисторов

Вольт-Амперная характеристика варисторов отражена на диаграмме ниже.
Небольшое пояснение: ВАХ варисторов зависят от материала из которого они изготавливаются: синий график — на основе ZnO, красный график — на основе SiC


Из чего изготавливаются варисторы

Изготавливают варисторы спеканием при температуре около 1700 °C полупроводника ( преимущественно порошкообразного карбида кремния SiC или оксида цинка ZnO), и связующего вещества (глина, жидкое стекло, лаки,смолы и др.). Далее поверхность полученного элемента металлизируют и припаивают к ней выводы.

Конструктивно варисторы выполняются обычно в виде дисков, таблеток, стержней; существуют бусинковые и плёночные варисторы.


Варисторы бывают даже и переменные- применялись для регулировки фокуса в отечественных телевизорах.

Условное обозначение резисторов на схемах

Резистор (англ. resistor, от лат. resisto—сопротивляюсь) — радиокомпонент, основное назначение которого оказывать активное сопротивление электрическому току. Основные характеристики резистора — номинальное сопротивление и рассеиваемая мощность. Наиболее широко используются постоянные резисторы, реже — переменные, подстроечные, а также резисторы, изменяющие свое сопротивление под действием внешних факторов.

Постоянные резисторы бывают проволочными (из провода с высоким и стабильным удельным сопротивлением) и непроволочными (с резистивным элементом, например, в виде тонкой пленки из оксида металла, пиролитического углерода и т. д.). Однако на схемах их обозначают одинаково — в виде прямоугольника с линиями электрической связи, символизирующими выводы резистора (рис. 1). Это условное графическое обозначение — основа, на которой строятся обозначения всех разновидностей резисторов. Указанные на рис. 1 размеры резисторов установлены ГОСТом и их следует соблюдать при вычерчивании схем.

Рис.1. Условное обозначение резисторов

На схемах рядом с обозначением резистора (по возможности сверху или справа) указывают его условное буквенно-цифровое позиционное обозначение и номинальное сопротивление. Позиционное обозначение состоит из латинской буквы R (Rezisto) и порядкового номера резистора но схеме. Сопротивление от 0 до 999 Ом указывают числом без обозначения единицы измерения (51 Ом —> 51), сопротивления от 1 до 999 кОм — числом со строчной буквой к (100 кОм —> 100 к), сопротивления от 1 до 999 МОм — числом с прописной буквой М (150 МОм —> 150 М).

Если же позиционное обозначение резистора помечено звездочкой (резистор R2* на рис.1), то это означает, что сопротивление указано ориентировочно и при налаживании устройства его необходимо подобрать по определённой методике.

Номинальную рассеиваемую мощность указывают специальными значками внутри условного графического обозначения (рис. 2).

Рис.2. Обозначение мощности резисторов

Постоянные резисторы могут иметь отводы от резистивного элемента (рис. 3, а), причем, если необходимо, то символ резистора вытягивают в длину (рис. 3, б).

Рис.3. Обозначение постоянных резисторов с отводами

Переменные резисторы используют для всевозможных регулировок. Как правило, у такого резистора минимум три вывода: два — от резистивного элемента, определяющего номинальное (а практически — максимальное) сопротивление, и один — от переметающегося по нему токосъемника — движка. Последний изображают в виде стрелки, перпендикулярной длинной стороне основного условного графического изображения (рис. 4, а). Для переменных резисторов в реостатном включении допускается использовать условное графическое изображение рис. 4, б. Переменные резисторы с дополнительными отводами обозначаются так, как показано на рис. 4, е. Отводы у переменных резисторов показывают так же, как и у постоянных (см. рис. 3).

Рис.4. Обозначение переменных резисторов

Для регулирования громкости, тембра, уровня в стереофонической аппаратуре, частоты в измерительных генераторах сигналов применяют сдвоенные переменные резисторы. На схемах условных графических изображений входящие в них резисторы стараются расположить возможно ближе друг к другу, а механическую связь показывают либо двумя сплошными линиями, либо одной штриховой (рис. 5, а). Если же сделать этого не удается, т. е. символы резисторов оказываются на удалении один от другого, то механическую связь изображают отрезками штриховой линии (рис. 5, б). Принадлежность резисторов к сдвоенному блоку указывают в позиционном обозначении (R2.1 — первый резистор сдвоенного переменного резистора R2, R2.2 — второй).

Рис.5. Обозначение сдвоенных переменных резисторов

В бытовой аппаратуре часто применяют переменные резисторы, объединенные с одним или двумя выключателями. Символы их контактов размещают на схемах рядом с условным графическим изображением переменного резистора и соединяют штриховой линией с жирной точкой, которую изображают с той стороны обозначения, при перемещении к которой движок воздействует на выключатель, (рис. 6, а). При этом имеется в виду, что контакты замыкаются при движении от точки, а размыкаются при движении к ней. В случае если обозначение резистора и выключателя на схеме удалены один от другого, механическую связь показывают отрезками штриховых линий (рис. 6, б).

Рис.6. Обозначение переменных резисторов совмещенных с выключателем

Подстроенные резисторы — это разновидность переменных. Узел перемещения движка таких резисторов чаще всего приспособлен для управления отверткой и не рассчитан на частые регулировки. Обозначение подстроечного резистора (рис. 7) наглядно отражает его назначение: практически это постоянный резистор с отводом, положение которого можно изменять.

Рис.7. Обозначение подстроечных резисторов

Из резисторов, изменяющих свое сопротивление под действием внешних факторов, наиболее часто используют терморезисторы (обозначение RK) и варисторы (RU). Общим для условного графического изображения резисторов этой группы является знак нелинейного саморегулирования в виде наклонной линии с изломом внизу (рис. 8).

Рис.8. Обозначение терморезисторов и варисторов

Для указания внешних факторов воздействия используют их общепринятые буквенные обозначения: f (температура), U (напряжение) и т. д.

Знак температурного коэффициента сопротивления терморсзисторов указывают только в том случае, если он отрицательный (см. рис. 8, резистор RK2).

Материал с сайта http://www.radiolibrary.ru

Ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН)

  1. Назначение и принцип действия ОПН
  2. Обозначение ОПН на схемах. Принципиальные схемы подключения
  3. ОПН типа КР, РТ, РВ, РК
  4. Конструкция ОПН
  5. Выбор ОПН
  6. Технические характеристики ОПН
  7. Внешний вид и размеры ОПН 6-750 кВ
  8. ГОСТы ОПН

1. Назначение и принцип действия ОПН

Ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН) – это широко распространенные в промышленности высоковольтные аппараты, применяемые в сетях среднего и высокого классов напряжения переменного тока. Нелинейные ограничители защищают изоляцию электрооборудования подстанции и электрических сетей от скачков коммутационных и атмосферных перенапряжений.

Ограничители предназначены для эксплуатации при температуре от – 60°С до + 45°С (для внутренней установки максимальная температура + 55°С) и до 1000 метров над уровнем моря.

Защитная функция ОПН состоит в том, что при номинальной работе электроустановки ток, ограничитель перенапряжения пропускает ничтожно малый – доли миллиампера. Если происходит импульсный скачек напряжения, сопротивление ограничителя мгновенно падает до единиц Ом, варисторы при этом переходят в проводящее состояние и ограничивают дальнейшее нарастание перенапряжения, преобразовывая энергию импульса в тепловую энергию, которая рассеивается в окружающую среду. Ограничитель возвращается вновь в непроводящее состояние после окончания волны перенапряжения. ОПН может эффективно ограничивать высокочастотные скачки перенапряжения за счет мгновенного перехода в проводящее состояние.

 

Рисунок 1 – График изменения напряжения на оборудовании и тока через ОПН при воздействии перенапряжений.

2. Обозначение ОПН на схемах. Принципиальные схемы подключения

Стандартное графическое обозначение элемента схемы ОПН приведено на рисунке 2.


Рисунок 2 – Графическое обозначение ОПН


Рисунок 3 – Схема подключения ОПН для защиты промышленных и жилых потребителей.


Рисунок 4 – Защита РУ 10 кВ от набегающих грозовых волн с ВЛ напряжением 10 кВ на деревянных опорах.

3. ОПН типа КР, РТ, РВ, РК

ОПН–КР предназначены для защиты электрооборудования в сетях от 6 до 10 кВ. Рекомендуются для защиты трансформаторов и двигателей.

ОПН-РТ рекомендованы для защиты ответственного электрооборудования в сетях от 3 до 10 кВ при частых воздействиях перенапряжений. Используются для защиты трансформаторов электродуговых печей, электрических генераторов и др.

ОПН-РВ рекомендуются для применения вместо вентильных разрядников серии РВО. Ограничители типа ОПН-РВ не требуют проведения предварительных расчетов, так как отстроены от перенапряжений при однофазных дуговых замыканиях.

ОПН-РК предназначены для эксплуатации в районах 1-3 степени загрязнения атмосферы, применяются в сетях 35-110 кВ. Разработаны специально для защиты изоляции нейтрали трансформаторов 110 кВ.

4. Конструкция ОПН

Ограничители типов КР, РТ и РВ представляют собой высоковольтные аппараты, состоящие из последовательно соединенных варисторов, размещенных внутри изоляционного корпуса. Безопасное нахождение ОПН под напряжением обеспечивает высоко-нелинейная вольтамперная характеристика варисторов. При изготовлении ограничителей классов напряжения 3-10кВ, колонка резисторов находится между металлическими электродами и запрессовывается в оболочку из особого атмосфероустойчивого полимера.
Ограничители типа РК состоят из блоков варисторов соединенных последовательно, находящихся внутри покрышки. Покрышка состоит из стеклопластикового цилиндра.

5. Выбор ОПН

При выборе ОПН для конкретного случая, необходимо применять официальные рекомендации международных стандартов или методические указания (МЭК 60099-5).
Параметры ограничителя выбирают исходя из назначения, места установки, необходимого уровня ограничения перенапряжений, схемы сети и ее параметров (способа заземления нейтрали, максимального рабочего напряжения сети, степени компенсации емкостного тока на землю и его величины и т.д.).

По назначению ограничители применяют для защиты оборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений. Места для установки, а так же расстояния от защищаемого оборудования до ограничителей должны соответствовать требованиям «Правил устройства электроустановок», раздел 4 седьмое издание ПУЭ.

6. Технические характеристики ОПН

Таблица 1 – Технические характеристики ограничителей типа ОПН 6 – 10кВ (ОПН-КР/TEL–X/X УХЛ1(2)10/11.5)

Наименование параметров 6/6.06/6.910/10.510/11.510/12
Класс напряжения сети, кВ  6 6  10 10 10
 Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение Uнд; кВ  6.0 6.9 10.5 11.5 12.0
 Номинальный разрядный ток 8/20 мкс, Iн; кА 10 10 10 10 10
 Остаточное напряжение Uост; кВ; не более:          
– при коммутационном импульсе тока          
 125 А 30/60мкс  14.3 16.2 24.8 26.9 29.7
 250 А 30/60мкс  14.6  16.5  25.4  27.6  30.4
 500 А 30/60мкс  15.0  17.5  26.1  28.3  31.3
– при грозовом импульсе тока          
5000 А, 8/20мкс 17.7 20.0 30.7 33.3 36.9
10000 А, 8/20мкс 19.0 21.5 33.0 35.8 39.6
20000 А, 8/20мкс 21.2 24.0 36.7 39.9 44.1
при крутом импульсе тока 10000А, 1/10мкс 21.3 24.1 36.9 40.1 44.3
Емкостный ток проводимости Iс, мА, не более:          
амплитуда 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
действующее значение 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45
Удельная энергия ОПН, кДж/кВ Uнд, не менее 3.6 3.6 3.6 3.6 3.6
Максимальная амплитуда импульса тока 4/10мкс, кА 100 100 100 100 100
Взрывобезопасный ток при коротком замыкании Iкз, кА 16 16 16 16 16
Максимальное изгибающее усилие, Н 305 305 305 305 305

Характеристики ОПН представленные на рисунках 5 и 6 получены для ограничителей производителя TEL.
Характеристика «напряжение-время» ограничителей 6 — 10кВ типа ОПН–КР при образовании квазистационарных перенапряжений показана на рисунке – 5.


Рисунок 5 – Характеристика «напряжение–время»: 1 – с предварительным нагружением 3.6 кДж/кВ Uнд; 2 — без предварительного нагружения энергией.

Таблица 2 – Технические характеристики ограничителей типа ОПН 35 – 110 – 220 кВ (ОПН/TEL–X/X–550 УХЛ1)

Наименование параметров 35/40.5110/78110/84220/146220/156220/168
Класс напряжения сети, кВ 35 110 110 220 220 220
 Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение Uнд; кВ 40.5 78 84 146 156 168
 Номинальный разрядный ток 8/20 мкс, Iн; кА 10 10 10 10 10 10
 Остаточное напряжение Uост; кВ; не более:            
– при коммутационном импульсе тока            
 125 А 30/60мкс 93 178 191 334 356 386
 250 А 30/60мкс 98 188 202 352 376 404
 500 А 30/60мкс 101 192 207 362 384 414
– при грозовом импульсе тока            
5000 А, 8/20мкс 119 230 247 428 460 494
10000 А, 8/20мкс 130 250 269 468 500 538
20000 А, 8/20мкс 146 295 301 524 560 602
при крутом импульсе тока 10000А, 1/10мкс 153 295 317 552 590 634
Емкостный ток проводимости Iс, мА, не более:            
амплитуда 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
действующее значение 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
Удельная энергия ОПН, кДж/кВ Uнд, не менее 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5
Максимальная амплитуда импульса тока 4/10мкс, кА 100 100 100 100 100 100
Взрывобезопасный ток при коротком замыкании Iкз, кА 30 30 30 30 30 30
Максимальное изгибающее усилие, Н 580 600 600 640 640 640

Характеристика «напряжение–время» ограничителей 35 – 220кВ типа ОПН–35,110,220 при образовании квазистационарных перенапряжений показана на рисунке – 6 .


Рисунок 6 – Характеристика «напряжение–время»: 1 — с предварительным рассеиванием энергии 5.5 кДж/кВ Uнд; 2 — без предварительного рассеивания энергии

7. Внешний вид и размеры ОПН 6-750кВ

Ограничители подвесного исполнения на классы напряжения 6-35кВ приведены на рисунке 7.



Рисунок 7 – ОПН подвесного исполнения: а) ОПН 6кВ; б) ОПН 10кВ; в) ОПН 35кВ


Внешний вид и размеры ОПН 110-220кВ подвесного исполнения представлены на рисунке 8.


Рисунок 8 – ОПН подвесного исполнения: а) ОПН 110кВ; б) ОПН 220кВ

Внешний вид и размеры ОПН 330-750кВ представлены на рисунках 9 и 10.


Рисунок 9 – а) ОПН 330кВ; б) ОПН 500кВ

Рисунок 10 – ОПН 750кВ

8. ГОСТы ОПН

1. ГОСТ Р 52725-2007. Ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока напряжением от 3 до 750 кВ. Общие технические условия.

2. ГОСТ Р 53735.5-2009 Разрядники вентильные и ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Часть 5. Рекомендации по выбору и применению.

3. ГОСТ 34204-2017 Ограничители перенапряжений нелинейные для тяговой сети железных дорог. Общие технические условия.

4. Правила устройства электроустановок.

Варисторы » НАШ САЙТ

Варистором называется нелинейный резистор, который применяется в радиоэлектронных цепях и обеспечивает защиту включенных в сеть приборов от перенапряжения. Его отличительной чертой является нелинейная вольт-амперная характеристика. В зависимости от величины воздействующего на деталь напряжения ее сопротивление может колебаться в значительных пределах – от нескольких десятков до сотен миллионов Ом. В этой статье мы поговорим о том, для чего нужен варистор, каков его принцип действия и как производится его подключение и проверка детали на исправность.

Как работает варистор.
На схеме варистор обозначается значком резистора, перечеркнутого по диагонали, что указывает на его нелинейность.
Когда нелинейный резистор функционирует в обычном режиме, его сопротивление велико. Однако оно сильно снижается при возрастании напряжения выше номинальной величины, что приводит к значительному повышению тока. Таким образом, разность потенциалов удерживается на уровне, несколько превышающем номинал. Варистор, работающий в этом режиме, выполняет функцию стабилизации напряжения.

Нелинейный резистор, будучи подключенным на входе электроцепи, добавляет к ее емкости собственную. Для устойчивой работы защищаемых приборов это необходимо учесть при проектировании линии.

Стандартная схема подключения варистора. 

Для правильного подбора защитного элемента важно знать мощность импульсов, имеющих место при переходных процессах, а также величину выходного сопротивления источника.

От максимальной силы тока, которую нелинейный резистор способен пропустить через себя, зависит частота повторений выбросов напряжения, а также их длительность. Если она слишком мала для конкретной цепи, защитный элемент быстро придет в негодность из-за перегрева. Поэтому, чтобы варистор работал безотказно в течение длительного времени, он должен обеспечивать эффективное рассеивание импульсной энергии при переходном процессе. Затем деталь должна быстро возвращаться в исходное состояние.

Преимущества и недостатки варисторов

Основными преимуществами нелинейного резистора является:

  • возможность работы под значительными нагрузками, а также на высокой частоте;
  • большой спектр применения;
  • простота использования;
  • надежность;
  • доступная стоимость.
Недостатком элемента является:
  • Низкочастотный шум, создаваемый им при работе.
  • Кроме того, его вольт-амперная характеристика в высокой степени зависит от температуры.
Варисторы: характеристики и параметры
Нелинейные резисторы, как и любые другие радиотехнические детали, обладают рядом отличительных характеристик. Основные параметры варисторов таковы:
  • классификационное номинальное напряжение. Это рабочее напряжение элемента, при котором он пропускает ток величиной 1 мА;
  • максимальное напряжение ограничения. Так называется напряжение, которое деталь способна выдержать без вреда для себя. Если этот показатель будет превышен, защитный элемент выйдет из строя;
  • максимальное постоянное напряжение. Это показатель постоянного напряжения, при достижении которого происходит резкое возрастание проходящего через деталь тока, и она выполняет стабилизирующую функцию;
  • максимальное переменное напряжение. Так называется показатель переменного напряжения, по достижении которого включается защитный режим нелинейного резистора;
  • допустимое отклонение. Этим термином обозначается выраженное в процентах отклонение разности потенциалов от величины классификационного напряжения.
  • время срабатывания. Это время, которое требуется находящемуся в высокоомном состоянии на переход в низкоомное;
  • максимальная поглощаемая энергия. Так обозначается максимальная величина импульсной энергии, которая может быть преобразована в тепловую без вреда для варистора.
Разобравшись с принципом работы нелинейного резистора и его основными параметрами, перейдем к заключительному вопросу – как можно проверить его исправность?

Как проверить варистор.

Существует 2 способа проверки работоспособности этого элемента:

  • визуальный осмотр корпуса;
  • измерение сопротивления специальным прибором.
При внешнем осмотре корпусной части можно увидеть потемнения, трещины или следы подгорания, по которым можно сделать вывод о том, что деталь непригодна к эксплуатации.
Если визуально недостатков не заметно, но исправность элемента вызывает сомнения, придется воспользоваться тестером (мультиметром) или омметром. Разберемся, как проверить варистор мультиметром. Главным критерием здесь является сопротивление детали – чем оно больше, тем лучше. Элемент с низким сопротивлением подлежит замене. Стоит отметить, что пробитый варистор, как правило, легко определить путем визуального осмотра, даже не пользуясь тестером. Кроме того, когда поврежденная радиодеталь находится в цепи, предохранитель постоянно выбивает.

Для проверки необходимо:

  • отпаять один из выводов проверяемой детали. В противном случае прозвонка, скорее всего, не даст достоверного результата, так как пойдет по другим участкам цепи;
  • поставить переключатель тестера в режим замера сопротивления на максимум;
  • прикоснуться щупами прибора к выводам проверяемой детали;
  • снять показания индикатора (шкалы).
Измерять сопротивление нужно два раза, меняя полярность подключения тестера.
Проверка мультиметром позволяет точно определить, когда варистор находится в обрыве – в ходе измерения прибор будет показывать бесконечное сопротивление.

https://dip8.ru/

Как выбрать варистор на 220 вольт

Варисторы устанавливаются параллельно защищаемому электрооборудованию. В случае трехфазной нагрузки при соединении «звездой» они включаются в каждую фазу между фазой и землей, а при соединении нагрузки «треугольником» — между фазами. Наиболее предпочтительное место установки варисторов — сразу после коммутационного аппарата со стороны защищаемой нагрузки. Заводом «ПРОГРЕСС» выпускается очень удобный трехфазный ограничитель импульсных напряжений «Импульс-1», который представляет собой устройство для закрепления варисторов на электрощите, содержащее помещенные в корпус приспособления — держатели для трех варисторов, снабженные выводами. Это устройство позволяет легко реализовывать схемы защиты трехфазной нагрузки, соединенной как «звездой», так и «треугольником», а также защищать до трех независимых электроустановок, питающихся от однофазной сети.

Выбор типа используемого варистора и определение его классификационного напряжения осуществляется на основе анализа работы варистора в двух режимах: в рабочем и в импульсном.

1. Анализ работы варистора в рабочем режиме состоит в определении по таблице 1 такого классификационного напряжения, для которого длительное максимальное напряжение на нагрузке наиболее близко к табличному значению, но не превосходит его. Данные таблицы справедливы для варисторов с предельными отклонениями классификационного напряжения не более 10 % . Максимально допустимое длительное действующее переменное напряжение для варисторов зарубежного производства в большинстве случаев указывается в составе маркировки.

2. Анализ работы варистора в импульсном режиме состоит в расчете максимальной мгновенной энергии по формуле:

где E — максимальная мгновенная энергия в джоулях, P — номинальная мощность нагрузки, приходящаяся на одну фазу (Вт), f — частота переменного напряжения (Гц), ? — КПД защищаемой нагрузки. Такие расчеты обычно выполняются для нагрузок в несколько киловатт и более.

По таблице 2 выбирают тип варистора, обеспечивающего рассеивание энергии, значение которой рассчитано по приведенной формуле. .

Источник: www.komi.com

Назначение, характеристики и принцип работы варистора

Среди радиолюбителей большой популярностью пользуются варисторы. Они применяются практически во всех электронных устройствах и позволяют усовершенствовать некоторые приборы. Для использования в схемах следует понять принцип работы варистора, а также знать его основные характеристики. Кроме того он, как и любая деталь, обладает своими достоинствами и недостатками, которые нужно учитывать при построении и расчете электрических схем.

Общие сведения

Варистор (varistor) является полупроводниковым резистором, уменьшающим величину своего сопротивления при увеличении напряжения. Условное графическое обозначение (УГО) представлено на рисунке 1, на котором изображена зависимость сопротивления радиокомпонента от величины напряжения. На схемах обозначается znr. Если их больше одного, то обозначается в следующем виде: znr1, znr2 и т. д.

Рисунок 1 — УГО варистора.

Многие начинающие радиолюбители путают переменный резистор и варистор. Принцип действия, основные характеристики и параметры этого элемента отличаются от переменного резистора. Кроме того, распространенной ошибкой составления электрических принципиальных схем является неверное его УГО. Варистор выглядит как конденсатор и распознается только по маркировке.

Виды и принцип работы

Полупроводниковые резисторы классифицируются по напряжению, поскольку от этого зависит их сфера применения. Их всего 2 вида:

  1. Высоковольтные с рабочим напряжением до 20 кВ.
  2. Низковольтные, напряжение которых находится в диапазоне от 3 до 200 В.

Все они применяются для защиты цепей от перегрузок: первые — для защиты электросетей, электрических машин и установок; вторые служат для защиты радиокомпонентов в низковольтных цепях. Принцип работы варисторов одинаков и не зависит от его вида.

В исходном состоянии он обладает высоким сопротивлением, но при превышении номинального значения напряжения оно падает. В результате этого, по закону Ома для участка цепи, значение силы тока возрастает при уменьшении величины сопротивления. Варистор при этом работает в режиме стабилитрона. При проектировании устройства и для корректной его работы следует учитывать емкость варистора, значение которой прямо пропорционально площади и обратно пропорционально его толщине.

Для того чтобы правильно подобрать элемент для защиты от перегрузок в цепях питания устройства, следует знать величину сопротивления источника на входе, а также мощность импульсов, образующихся при коммутации. Максимальное значение силы тока, пропускаемое варистором, определяет величину длительности и периода повторений выбросов амплитудных значений напряжения.

Маркировка и основные параметры

Маркировка варисторов отличается, поскольку каждый производитель этих радиокомпонентов имеет право устанавливать ее самостоятельно. Это, прежде всего, связано с его техническими характеристиками. Например, различия по напряжениям и необходимым уровням тока для его работы.

Среди отечественных наиболее распространенным является К275, а среди импортных — 7n471k, 14d471k, kl472m и ac472m. Наибольшей популярностью пользуется варистор, маркировка которого — CNR (бывают еще hel, vdr, jvr). Кроме того, к ней прикрепляется цифробуквенный индекс 14d471k, и расшифровывается этот вид обозначения следующим образом:

  1. CNR — металлооксидный тип.
  2. 14 — диаметр прибора, равный 14 мм.
  3. D — радиокомпонент в форме диска.
  4. 471 — максимальное значение напряжения, на которое он рассчитан.
  5. К — допустимое отклонения классификационного напряжения, равное 10%.

Существуют технические характеристики, необходимые для применения в схеме. Это связано с тем, что для защиты различных элементов цепи следует использовать различный тип полупроводникового сопротивления.

Их основные характеристики:

  1. Напряжение классификации — значение разности потенциалов, взятое с учетом того, что сила тока, равная 1 мА, протекает через варистор.
  2. Максимальная величина переменного напряжения — является среднеквадратичным значением, при котором он открывается и, следовательно, величина его сопротивления понижается.
  3. Значение постоянного максимального напряжения, при котором варистор открывается в цепи постоянного тока. Как правило, оно больше предыдущего параметра для тока переменной амплитуды.
  4. Допустимое напряжение (напряжение ограничения) является величиной, при превышении которой происходит выход элемента из строя. Указывается для определенной величины силы тока.
  5. Поглощаемая максимальная энергия измеряется в Дж (джоулях). Эта характеристика показывает величину энергии импульса, которую может рассеять варистор и при этом не выйти из строя.
  6. Время реагирования (единица измерения — наносекунды, нс) — величина, требуемая для перехода из одного состояния в другое, т. е. изменение величины сопротивления с высокой величины на низкую.
  7. Погрешность напряжения классификации — отклонение от номинального его значения в обе стороны, которое указывается в % (для импортных моделей: К = 10%, L = 15%, M = 20% и Р = 25%).

После описания принципа работы, особенностей маркировки и основных характеристик следует рассмотреть сферы применения варисторов.

Применение приборов

Варисторы применяются для защиты электронных устройств от скачкообразного напряжения, амплитуда которого превышает номинальное значение питания. Благодаря применению в блоках питания полупроводникового резистора, появляется возможность избежать множества поломок, которые могут вывести электронику из строя. Широкое применение варистор получил и в схеме балласта, который применяется в элементах освещения.

В некоторых стабилизаторах величин напряжения и тока также используются специализированные полупроводниковые резисторы, а варисторы-разрядники с напряжением более 20 кВ применяются для стабилизации питания в линиях электропередач. Его можно подключить также и в схему проводки (схема 1), защитив ее от перегрузок и недопустимых амплитудных значений тока и напряжения. При перегрузке проводки происходит ее нагрев, который может привести к пожару.

Схема 1 — Подключение варистора для сети 220В.

Низковольтные варисторы работают в диапазоне напряжения от 3 В до 200 В с силой тока от 0,1 до 1 А. Они применяются в различной аппаратуре и ставятся преимущественно на входе или выходе источника питания. Время их срабатывания составляет менее 25 нс, однако этой величины для некоторых приборов недостаточно и в этом случае применяются дополнительные схемы защиты.

Однако технология их изготовления не стоит на месте, поскольку фирма «S+М Eрсоs» создала радиоэлемент с временем срабатывания менее 0,5 нс. Этот полупроводниковый резистор изготовлен по smd-технологии. Конструкции дискового исполнения обладают более высоким временем срабатывания. Многослойные варисторы (CN) являются надежной защитой от статического электричества, которое может вывести из строя различную электронику. Примером использования является производство мобильных телефонов, которые подвержены воздействию статических разрядов. Этот тип варисторов также получили широкое применение в области компьютерной технике, а также в высокочувствительной аппаратуре.

Достоинства и недостатки

Для использования варистора следует ознакомиться с его положительными и отрицательными сторонами, поскольку от этого зависит защита электроники. К положительным качествам следует отнести следующие:

  1. Высокое время срабатывания.
  2. Отслеживание перепадов при помощи безинерционного метода.
  3. Широкий диапазон напряжений: от 12 В до 1,8 кВ.
  4. Длительный срок службы.
  5. Низкая стоимость.

У варистора, кроме его достоинств, существуют серьезные недостатки, на которые следует обратить внимание при разработке какого-либо устройства. К ним относятся:

  1. Большая емкость.
  2. Не рассеивают мощность при максимальном значении напряжения.

Емкость полупроводникового прибора находится в пределах от 70 до 3200 пФ и, следовательно, существенно влияет на работу схемы. Эта величина зависит от конструкции и типа прибора, а также от напряжения. Однако в некоторых случаях этот недостаток является достоинством при использовании его в фильтрах. Значение большей емкости ограничивает величину напряжения.

При максимальных значениях напряжения для рассеивания мощности следует применять варисторы-разрядники, поскольку обыкновенный полупроводниковый прибор перегреется и выйдет из строя. Каждому радиолюбителю следует знать алгоритм проверки варистора, поскольку при обращении в сервисные центры существует вероятность заплатить за ремонт больше, чем он стоит в действительности.

Проверка на исправность

Для поиска неисправностей необходима схема устройства. Для примера следует обратиться к схеме 2, в которой применяется варистор. В ней будет рассмотрен только вариант выхода из строя полупроводникового резистора. Основным этапом поиска неисправностей является подготовка рабочего места и инструмента, которая позволяет сосредоточиться на выполнении ремонта и произвести его качественно. Для ремонтных работ потребуется следующий инструмент:

  1. Отвертка.
  2. Щетка, которая нужна для очистки платы от пыли. Следует производить очистку постоянно, поскольку она является проводником электричества. В результате этого может произойти выход из строя определенного элемента схемы или короткое замыкание.
  3. Паяльник, олово и канифоль.
  4. Мультиметр для диагностики радиокомпонентов.
  5. Увеличительное стекло для просмотра маркировки.

После подготовки рабочего места и инструмента следует аккуратно разобрать сетевой фильтр, а затем при необходимости произвести очистку от пыли и мусора.

Схема 2 — Схема электрическая принципиальная сетевого фильтра на 220 вольт и его доработка.

Найти варистор и произвести его визуальный осмотр. Корпус должен быть целым и без трещин. Если было обнаружено нарушение целостности корпуса, то его необходимо выпаять и произвести замену на такой же или выбрать аналог. Необходимо отметить, что полярность подключения варистора в цепь не имеет значения. Если механические повреждения не обнаружены, то следует перейти к его диагностике, которая производится двумя способами:

  1. Измерение сопротивления.
  2. Поиск неисправности, исходя из технических характеристик элемента.

В первом случае деталь выпаивается из платы и замеряется значение ее сопротивления при помощи мультиметра. Переключатель ставится в положение максимального диапазона измерений (2 МОм достаточно). При замере не следует касаться руками варистора, поскольку прибор покажет сопротивление тела. Если мультиметр показывает высокие значения, то радиокомпонент исправен, а при других значениях его следует заменить. После замены следует собрать корпус и произвести включение сетевого фильтра.

Существует и другой способ выявления неисправного варистора, основанный на анализе характеристик элемента. Его, как правило, используют в том случае, если замер величины сопротивления не дал необходимых результатов. Для этого следует обратиться к техническим характеристикам варистора, согласно которым можно выявить его неисправность.

Следует проверить силу тока, при которой он работает, поскольку ее значение может быть меньше необходимой. В этом случае он не будет работать. Также нужно проверить величину напряжения, на которую он рассчитан. Если по каким-либо причинам эти показатели меньше допустимых, то полупроводниковый резистор не откроется.

Таким образом, варистор получил широкое применение в различных устройствах защиты от перепадов напряжения и блоках питания, а также статического электричества. Современные технологии позволяют получить низкие показатели времени срабатывания, благодаря которому сферы применения этого радиоэлемента расширяются.

Источник: rusenergetics.ru

Варисторы для защиты бытовых электросетей

В каждом доме есть дорогостоящая электронная техника. Любые приборы на полупроводниковых элементах имеют слабую изоляцию. Так что небольшое повышение напряжение может сжечь электронику. Часто изменение напряжения в бытовых сетях происходит импульсно, то есть напряжение резко повышается на доли секунды, а потом возвращается до нормального уровня.

Импульсы напряжения бывают грозовые и коммутационные.

Грозовые скачки напряжения появляются при ударах молний прямо в электроустановку или линию передачи, или же близко возле них. Грозовые разряды могут причинить вред бытовым сетям, даже если удар в электросеть произойдет на удалении до 20 км.

Коммутационные скачки напряжения создаются при коммутации электрооборудования с реактивными элементами. То есть при включении оборудования, которое построено с использованием большого количества конденсаторов, а также имеет мощные катушки индуктивности и трансформаторы.

Самые высокие коммутационные скачки напряжения создают электродвигатели и конденсаторные батареи.

Для обеспечения надежной защиты от импульсных напряжений должны быть обеспечены три ступени защиты в сетях до 1000 В. В каждой ступени защиты применяются разные по конструкции и по параметрам устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП).

Первая ступень защиты должна быть установлена на понижающей подстанции или непосредственно у входа в здание. В качестве УЗИП применяются чаще всего разрядники иногда и мощные варисторы.

Режимы работы УЗИП первой ступени самые тяжелые – величины импульсных токов 25-100 кА, крутизна фронта волны 10/350 мкс, длительность фронта волны 350 мкс. Быстросъемные УЗИП с ножевыми контактами здесь практически не применяются. Потому что импульсные токи величиной 25-50 кА, при разряде молний, создают огромные электродинамические силы, которые легко вырывают съемные части устройства. Кроме того, при разрывании соединения, через воздушный зазор зажигается плазменная дуга, разрушающая ножевые контакты.

Наиболее предпочтительно на первом участке применять воздушные разрядники. Тем более что серийно варисторы для импульсных токов свыше 20 кА не выпускаются. Так как мощные варисторы делаються с большими выводами, которые выполняют роль радиаторов, рассеивая чрезмерное тепло.

Вторая ступень защиты необходима для удаления остаточных, меньших по амплитуде, импульсов после первой ступени. Каждый хозяин дома сам определяет, нужна эта ступень защиты или нет. Устанавливается защита на вводе электричества в дом, в отдельном электрощите.

В качестве УЗИП для второй ступени используются защитные элементы с ножевыми контактами. Внешне защитные элементы с ножевыми контактами представляют собой две отдельные части. Одна часть – гнездо с ножевыми контактами, которое закрепляется на DIN-рейку в электрощите. Другая часть – съемный модуль, который является непосредственно варистором. Защитный варистор должен выдерживать импульсные токи в границе 15-20 кА, с крутизной волны 8/20 мкс. Съемные модули могут быть оснащены индикатором срабатывания, по которому можно определить исправность устройства. Более дорогие модели имеют терморасцепители в своей конструкции, защищающие от перегрева варистор, при длительном протекании импульсных токов.

Третья ступень защиты устанавливается внутри всех электронных бытовых приборов. В качестве УЗИП для бытовых электроприборов применяются только небольшие варисторы, рассчитанные на крутизну волны 1,2/50 мкс, 8/20 мкс и на импульсные токи до 15 кА. Варисторы с монтажными выводами припаиваются внутри прибора на плату или закрепляется отдельно и подключаются отдельными проводами.

Схема включения.

Все варисторы подключаются параллельно нагрузке, правильнее их будет включать между фазовым проводом и проводом заземления.

В трехфазной сети, при подключении нагрузки «звездой», варисторы включаются между каждой фазой и проводом заземления. А при подключении нагрузки «треугольником», варисторы устанавливаются между фазами.

Варисторы, как нелинейные элементы, при повышенном напряжении резко уменьшают свое сопротивление практически до нуля, и поэтому не могут длительно выдерживать повышенные импульсные токи. Поэтому рекомендуется защитить УЗИП второй ступени защиты плавкими предохранителями, которые нужно подключить последовательно с устройством защиты в разрыв фазового провода.

Правильно выбирать варисторы по напряжению срабатывания. При этом напряжении элемент снижает свое сопротивление и гасит опасное импульсное напряжение. Информация о напряжении срабатывания и о крутизне волны импульса наноситься на поверхность варистора или указывается в техническом паспорте к нему.

В тандеме с данной статьей полезно ознакомиться с видео-дополнением:

Источник: volt-index.ru

Как подобрать аналог варистора

В предыдущей статье, посвящённой варисторам, мы рассказали как именно заменить варистор и маркировку варисторов.

Но очень часто нам задают вопрос, каким варистором заменить сгоревший, как подобрать аналог и у всех-ли варисторов одинаковая маркировка.

Подбирать варисторы для замены логичней не по фирме производителю и не по цвету, а по:

Диаметр соответствует способности варистора поглотить определённую мощность импульса, поэтому следует заменять на такой же, или больше.

Напряжение срабатывания можно узнать по маркировке — из таблицы и по нему подобрать аналог из имеющихся.

Если маркировка не сохранилась, то подобрать можно по:

  • функциональному назначению
  • по электронной схеме

К примеру, если он стоит на входе прибора работающего от переменной сети 220 В, то как правило, он рассчитан на классификационное напряжение — 470 В, 560 В реже 430 В.

Это соответствует среднеквадратичному значению переменного напряжения 300 В, 350 В и 275 В соответственно. В подавляющем большинстве случаев ставят на напряжение 470 В, тогда исключаются частые сгорания предохранителя и радиоэлементы платы защищены надёжней.

Параметры и маркировка варисторов разных производителей

Как измерить параметры варистора

Если у вас есть варистор со стёртой маркировкой или такой нет в таблице аналогов, то вполне возможно измерить напряжение срабатывания варистора.

Для этого достаточно подключить его к блоку питания, который может обеспечить необходимое напряжение и у которого можно ограничить максимальный ток, чтобы варистор не разрушился (полярность подключения не имеет значения)

У меня к сожалению такого под рукой не оказалось, поэтому я выбрал другой способ. Я подключил варистор к мегомметру, который измеряет сопротивление высоким напряжением, у данного прибора три предела 250 В, 500 В и 1000 В, что оказалось вполне достаточно.

Я проверял два варистора — на 470 В и на 680 В, первый на пределе 500 В, второй 1000 В.

Как видно на фото, параметры вполне укладываются в допуск 10%.

Перед измерением обязательно прочтите инструкцию к прибору и убедитесь, что данная операция не повредит его, а также соблюдайте все требования по технике безопасности при работе с высоким напряжением.

Источник: masterxoloda.ru

Как варистор защитит бытовую технику от молнии?

Удар молнии в соседнюю опору электропередач или просто рядом с вашим домом событие не очень приятное. Для мастера-электронщика работа в этом случае часто неблагодарная. Не рядовой случай, когда после всех объяснений и рассказов о целесообразности ремонта слышим в конце недовольное: «А почему так дорого?», «А я у другого мастера спросил и мне сказали, что сгореть должно было меньше» и всякий подобный бред жадины-профана, который не ценит чужой труд. Вариант, когда после вскрытия пациента наблюдаем пробитый «трансик» или обугленный варистор много приятнее для обеих сторон.

Современные полупроводники крайне чувствительны к превышениям допустимого напряжения и причина этого не только природные явления. Список причин можно продолжать — от доморощенного сварщика-соседа, до перекомутаций на линии. Нас больше интересует не сами причины, а как с ними бороться. Коротко об этом.

Смешной ответ: «220 вольт», — кому-то не режет слух. Вариант: «Переменный», — тоже не много лучше, потому как без нагрузки тока нет. А какое напряжение? Может быть уже и не 220 вольт – стандарт однако изменился.

Когда мы говорим о напряжении бытовой сети, то речь идёт о действующем значение переменного напряжения – 220 (230) В. Амплитудное значение будет больше приблизительно в 1.4 раза – 311 (325) В. Учитывая допуск в 10 процентов, получим допустимый разброс амплитуды — от 280 до 342 (292 — 358) вольт. Вот эти 358 В – законно допустимая амплитуда переменного напряжения в нашей розетке. Но и это не всё. Может меняться частота, а синусоида не всегда имеет правильную форму. Перенапряжения различной природы суровая реальность и их допустимые параметры тоже регламентируют.

Для этого в цепи питания ставят входные фильтры, разрядники, супрессоры и варисторы (первый эшелон защиты на входе радиоаппаратуры).

Входной LC-фильтр неотъемлемая часть любого импульсного БП (его отсутствие говорит о «качестве» изделия). Основное назначение – не пропускать высокочастотные помехи от работы самого БП в сеть.

Разрядник – устройство с искровым промежутком, может быть как элементом печатного монтажа так и отдельным устройством (газонаполненный, с элементами гашения дуги). Разрядники имеют относительно большое время срабатывания (несколько миллисекунд), при срабатывании искровой промежуток со временем увеличивается из-за обгорания контактов, имеют большой разброс параметров, которые к тому же сильно зависят от внешней среды.

Супрессор (он же защитный диод (стабилитрон), диодный предохранитель, TVS-диод, трансил). В цепи переменного тока используются симметричные супрессоры. При превышении порогового напряжения, внутреннее сопротивление супрессора резко падает. Результат зависит от мощности вредного импульса – нагреется и остынет или сгорит вместе с предохранителем.

Варистор Вольтамперная характеристика (ВАХ) очень похожа на ВАХ супрессора. Соответственно и принцип работы схож. Сопротивление варистора зависит от приложенного к нему напряжения. На участке малых токов (несколько миллиампер) варистор практически не влияет на работу защищаемого устройства. Защитные свойства он проявляет на участке больших токов – когда приложенное к нему напряжение превысит определённый порог.

При превышении этого порога, варистор резко уменьшает собственное сопротивление до десятков ом. Высокочастотные импульсы перенапряжения не проникают на вход устройства, а преобразуются в тепловую энергию нагрева самого варистора. Если энергия этих импульсов больше допустимой, то варистор закорачивает входную цепь и сгорает вместе с плавким предохранителем.

При возникновении высоковольтного импульса сопротивление варистора резко уменьшается до долей Ома и шунтирует нагрузку, защищая ее и рассеивая поглощенную энергию в виде тепла. При этом через варистор может протекать импульсный ток, достигающий нескольких тысяч ампер. Так как варистор практически безынерционен, то после исчезновения помехи его сопротивление вновь становится большим. Таким образом, включение варистора параллельно защищаемому устройству не влияет на работу последнего в нормальных условиях, но гасит импульсы опасного напряжения

Знания схемотехники входных цепей питания радиоаппаратуры и принципов работы элементов этих цепей несомненно нужны. Но обычному ремонтёру важнее знать как это проверить и чем заменить. Обугленный варистор потерял свою маркировку и вопрос что ставить взамен возникает не только у новичков (ведь цепи защиты бывают разные). Просто выпаять и забыть – не наш вариант!

Самый распространённый вариант – варистор на 470 вольт. Вспоминаем цифру сверху – 358 вольт в предполагаемом максимуме. Запас 112 вольт? Не совсем так. Варисторы имеют класс точности, и 10 процентов это лучший вариант. Считаем 20 процентов. Получаем возможный нижний предел напряжения срабатывания – 376 вольт. Теперь понятна логика производителя. Но и это не всё. Вариант ставим что есть на складе никто не отменял, главное, чтобы не было ложных срабатываний. Здесь необходимо понимание основного назначения варистора – защита от высоковольтных импульсных перенапряжений. Отвал нулевого провода в вашем доме и в результате неисправная аппаратура, а варистор целый — не редкость. Высоковольтные перенапряжения случайны и результат их воздействия непредсказуем. И если штатно варистор рассеивает высоковольтные импульсы, но когда-то наступает случай, что он не выдерживает мощности паразитного импульса и сгорает. Горит с переходом в проводящее состояние. По этой причине обязательна защита плавким предохранителем. Такая вот обязательная защита защиты.

На практике (особенно для себя любимого) лучше использовать варисторы на 390В или 430В постоянного напряжения. Воздействие высоковольтных импульсов очень не полезно для электролитов (а они чаще всего на 400В, а в дешевом ширпотребе даже на 350В).

Как проверить варистор? Сразу напрашивается вариант собрать простейшую цепь из резистора для ограничения тока, варистора, нагрузки и повышающего трансформатора с возможностью регулирования напряжения. Важно выяснить точно напряжение перехода в проводящее состояние. Вариант проще – подключаем нашу цепочку к мегоометру с напряжением 500 вольт, и убеждаемся в срабатывании варистора. Косвенная проверка – измерить ёмкость варистора. Я не ошибся, именно ёмкость.

Маркировка на варисторе — это не всегда напряжение (иногда это условный код), а если и напряжение то не всегда одно и то же. Разные производители маркируют варисторы по-разному. Используются как максимальное значение рабочего действующего синусоидального напряжения (EPCOS), иногда действующее значение синусоидального напряжения при котором происходит отпирание варистора, а китайцы ставят постоянное напряжение отпирания. Надо обязательно читать документацию конкретного производителя.

Для примера: варистор EPCOS/TDK с маркировкой 241 это фактически аналог 431 у китайского TKS с маркировкой TVR оба отпираются постоянным напряжением около 430В.

Напряжение отпирания варистора величина не точная. Классический разброс составляет -15%. +20%. А у лучших производителей — не менее 10%. И зависимость от температуры никто не отменял.

Отличия варисторов от супрессоров.

Супрессор проигрывает варистору в поглощаемой энергии. Варистор тем и хорош, что тепло в нем выделяется по всей толщине материала и отсутствуют локальные перегревы. Супрессор обладает отличным быстродействием, но легко перегревается и выходит из строя при миллисекундных импульсах. Энергию варистор при коротких перенапряжениях, не рассеивает (не успевает), а поглощает.

Варисторы применяются в схемах с большой мощностью импульса, но относительно низким значением скорости его нарастания (крутизна фронта). К примеру, тиристорные преобразователи.

Супрессоры — в схемах с большей крутизной, но меньшей длительностью. Это преобразователи на основе IGBT или MOSFET-транзисторов. Работа транзисторов в ключевом режиме характеризуется малой длительностью выбросов напряжения (не более сотен нс; очень редко мкс), но при этом крутым фронтом импульса.

Стабилитроны тоже можно применять, то только в низковольтных транзисторных схемах с малыми скоростями изменения напряжения.

Короткие выводы:

1. Варисторы хорошо защищают сети питания радиоаппататуры от коротких высоковольтных выбросов напряжения, которые физически не поглощаются входными фильтрующими конденсаторами. Но не являются защитой от перенапряжений ниже напряжения открывания самого варистора.

2. Супрессоры хорошо использовать для защиты силовых ключей от переходных процессов и пиковых перенапряжений короткими импульсами.

3. При выборе варистора в качестве замены ориентируемся на напряжение открывания варистора. Обращать внимание на производителя, смотреть документацию по конкретному прибору.

4. Для защиты от перенапряжений в сети (не высоковольтных импульсных) хорошее решение применять ограничители напряжения и ограничители тока короткого замыкания (это для себя, а клиенту как совет).

P.S Всё, что выше никак не учебник и не претендует на полноту. Целенаправленно не перечислены все параметры рассмотренных элементов. Замечания на рассмотренную тему будут полезны не только автору.

Источник: sw19.ru

Схемы

> Стандартные условные обозначения

Условное обозначение однозначно идентифицирует компонент на электрической схеме или на печатной плате. Условное обозначение обычно состоит из одной или двух букв, за которыми следует цифра, например R13, C1002. За номером иногда следует буква, указывающая на то, что компоненты сгруппированы или сопоставлены друг с другом, например R17A, R17B. IEEE 315 содержит список букв обозначения класса для использования в электрических и электронных сборках.Например, буква R — это приставка для резисторов сборки, C — для конденсаторов, K — для реле.

Обозначение

Тип компонента

А

Раздельная сборка или подузел (например, сборка с печатной схемой)

AT

Аттенюатор или изолятор

BR

Аттенюатор или изолятор

К

Конденсатор

CN

Конденсатор сетевой

D

Диод (включая стабилитроны, тиристоры и светодиоды)

DL

Линия задержки

DS

Дисплей

Ф

Предохранитель

FB или

FEB

Ферритовый шарик

FD

Контрольная точка

FL

Фильтр

G

Генератор или генератор

GN

Общая сеть

H

Оборудование

HY

Циркулятор или направленный ответвитель

Дж

Джек (наименее подвижный соединитель пары соединителей) | Джек-разъем (разъем может иметь штыревые контакты и / или контакты розетки)

JP

Звено (перемычка)

К

Реле или контактор

л

Индуктор или катушка или ферритовый шарик

LS

Громкоговоритель или зуммер

м

Двигатель

МК

Микрофон

MP

Механическая часть (включая винты и крепеж)

п

Штекер (наиболее подвижный разъем пары разъемов) | Штекерный разъем (разъем может иметь штыревые контакты и / или контакты розетки)

PS

Блок питания

кв.

Транзистор (все типы)

R

Резистор

РН

Резистор сетевой

РТ

Термистор

RV

Варистор

S

Переключатель (все типы, включая кнопочные)

т

Трансформатор

ТК

Термопара

TUN

Тюнер

TP

Контрольная точка

U

Неразъемная сборка (e.г., интегральная схема)

В

Вакуумная трубка

VR

Переменный резистор (потенциометр или реостат)

X

Гнездовой соединитель для другого элемента, кроме P или J, в паре с буквенным обозначением этого элемента (XV для гнезда для вакуумной трубки, XF для держателя предохранителя, XA для соединителя печатной платы, XU для соединителя для интегральной схемы, XDS для гнезда для освещения, и т.п.)

Y

Кристалл или генератор

Z

Стабилитрон

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 печатных плат, 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 скачков напряжения2. История скачков напряжения, особенно переходных скачков напряжения за пределами 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. К значительным механизмам отказа MOV относятся: 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 происходит из-за развития локальных горячих пятен во время импульса тока и растворения 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 фрагментируясь 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 является значительной, 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 приложений, требующих 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 импульсным 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, для которых установлена ​​температура 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 тест до тех пор, пока все устройства не выйдут из строя или пока 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 химической деградации, 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 тестирования, а ML1 и ML2 — соответствующие средние сроки службы, полученные в ускоренном тесте.

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:

Количество «варисторных часов» при тестировании в любое время можно вычислить, прибавив 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 MTBF 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, в устройствах защиты от перенапряжений низкого напряжения, ограничителях импульсных перенапряжений (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 Компания «Майда Девелопмент»: «Цинк-оксидные варисторы», каталог 2000-2001 гг., С. 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

Разрядники

NEMA »Общие сведения о паспорте разрядников

Просмотреть в формате PDF

Введение

Частью выбора разрядника хорошего качества является понимание опубликованных данных.Поставщик хорошего качества полностью раскроет соответствующие данные в понятном и удобном для пользователя формате. Эта статья представляет собой руководство для понимания таблицы данных разрядника и того, что за ним стоит.

Таблица напряжения разряда

В каждом техническом описании разрядника вы найдете наиболее важную таблицу с указанием напряжения разрядки рассматриваемого разрядника. В этой таблице указано, насколько хорошо разрядник фиксирует молнии и коммутационные перенапряжения, что является основным назначением разрядников.Этот пример предназначен для разрядника станционного класса, но может использоваться для понимания всех таблиц разрядного напряжения всех разрядников.

Номинальные параметры разрядника: MCOV и номинальное напряжение

Металлооксидные разрядники варисторного типа (MOV) имеют два номинальных напряжения: максимальное продолжительное рабочее напряжение (MCOV) и номинальное напряжение. Разрядник MCOV показан в группе 2 таблицы 1 и указан в кВ (1 кВ = 1000 вольт). Это напряжение определяется в ходе испытаний разрядника в соответствии со стандартом IEEE C62.11 и является наиболее важным номинальным напряжением разрядника.Это номинальный ток переменного тока, который при любых обстоятельствах должен быть выше максимального линейного напряжения системы, к которой он будет применяться. В некоторых случаях из-за условий более высокого временного перенапряжения (TOV) может потребоваться увеличение MCOV на ОПН, но его никогда не следует снижать ниже установившегося напряжения между фазой и землей системы.


Номинальное напряжение (группа 1) — это номинальное значение со времен карбидокремниевых разрядников с зазором и стало знакомым нам числом.По этой причине он был перенесен на разрядник MOV при его первоначальном выпуске на рынок. Хотя номинальное напряжение разрядника не соответствует фактическому рабочему напряжению современного разрядника MOV, оно по-прежнему является общепринятым обозначением, используемым для определения разрядника.

Максимальное напряжение разряда 8/20 мкс

Данные группы 4 в таблице 1 показывают напряжение разряда на разряднике. Эти данные показывают напряжения разряда для семи различных амплитуд импульсных токов с одинаковой формой волны 8/20 мкс.Формы волн показаны на рис. 1 . Поскольку молния бывает разной амплитуды, от нескольких кА (1 кА = 1000 ампер) до иногда> 100 кА, в этой таблице показано, каким будет напряжение ограничения для 95% уровней импульсного тока, которые возникают в природе. Данные в столбце 10 кА чаще всего используются для сравнения одного ОПН с другим. Его часто называют «уровнем молниезащиты» (его также называют напряжением на классифицирующем токе разрядника). Если сравниваются два ОПН, напряжение разряда 10 кА, 8/20, указанное в этом столбце, можно использовать для сравнения аналогичных номиналов, а более низкий уровень считается лучшей защитой.

,5 мкс 10 кА Максимальное ИК-излучение

Данные, содержащиеся в группе 3, представляют собой другую форму напряжения разряда, также известную как уровень защиты от фронта волны (FOW). В этом случае форма волны имеет более быстрое время нарастания, чем 8/20 мкс, используемых для максимального напряжения разряда, и представляет собой вторые последующие выбросы в многоразовой вспышке молнии. Согласно IEEE C62.11-2012, форма волны тока для этого защитного уровня составляет 1 мкс до пика, без указания на хвосте. Обратите внимание, что в , таблица 1 , термин IR используется дважды: это термин, который означает напряжение, как в E = I x R, где E означает напряжение, I для ампер и R для Ом.Этот термин используется некоторыми поставщиками, но не всеми.

Максимальный импульс коммутируемого перенапряжения IR

Данные, содержащиеся в группе 5 таблицы 1 (коммутационный уровень защиты от импульсных перенапряжений, напряжение разряда 45/90 мкс) — это третий тип напряжения разряда, который измеряется и публикуется для ОПН. Пиковые уровни тока могут варьироваться от 125 до 2000 ампер, в зависимости от класса разрядника. Это напряжение разряда представляет собой реакцию разрядника на медленно нарастающий скачок напряжения, генерируемый в энергосистемах во время операций выключателя или переключателя.

Выбор номинальных характеристик ОПН

Вероятно, наиболее широко используемой таблицей в технических паспортах ОПН является таблица выбора номинальных характеристик ОПН. Пример в таблице 2 предназначен как для систем распределения, так и для систем передачи. Двумя наиболее важными факторами, используемыми при выборе номинала ОПН, являются напряжение системы и конфигурация заземления нейтрали трансформатора источника. В этих таблицах предполагается, что максимальная длительность и амплитуда перенапряжения в наихудшем случае во время замыкания на землю неизвестны.Когда предлагаются два рейтинга, более низкий рейтинг будет минимально возможным, а более высокий рейтинг предназначен для наихудшего сценария, когда ничего не известно о потенциальных событиях перенапряжения.


Линейные напряжения системы

Так как для большинства трехфазных систем используется линейное напряжение, таблица составлена ​​именно так. Во многих случаях номинал ОПН меньше линейного напряжения, потому что ОПН подключены к заземлению.Для тех, кто хочет рассчитать, линейное напряжение — это линейное напряжение, деленное на 1,73.

Номинальное и максимальное напряжение системы указаны в таблице; номинал ОПН рассчитывается на основе максимального ожидаемого напряжения системы.

Рекомендуемые номиналы ОПН

Этот рейтинг разделен на несколько столбцов, чтобы охватить различные конфигурации системы. Нейтральная конфигурация трансформатора, обеспечивающего питание схемы, является единственной нейтральной конфигурацией, которую необходимо учитывать.Трансформаторы, расположенные ниже по цепи, не влияют на потенциальные перенапряжения, если они не являются частью источника повреждения.

Четырехпроводная звезда с несколькими заземлениями, нейтраль

Эта колонка в основном представляет собой схему распределительного типа, в которой нейтральный проводник заземлен во многих местах цепи, а также на питающем трансформаторе. В этом случае максимальное перенапряжение в системе этого типа составляет 1,25 на единицу напряжения между фазой и землей (pu), а продолжительность перенапряжения очень короткая (несколько циклов).

Трех- или четырехпроводная звезда с глухим заземлением нейтрали в источнике

Эта схема может быть распределительной или передающей. Выбранный разрядник одинаков для обоих типов цепей. В этом случае


максимальная величина перенапряжения составляет около 1,4 о.е. и может длиться очень долго.

Треугольник и незаземленная звезда

Это может быть цепь распределения или передачи. В этом случае максимальное перенапряжение от неисправной цепи равно 1.73pu линейное напряжение. Это означает, что в некоторых случаях межфазное напряжение может увеличиваться до уровня межфазного напряжения.

Таблицы тока короткого замыкания, тока короткого замыкания или номинальные значения сброса давления

Согласно IEEE C62.11, все ОПН должны иметь номинальный ток короткого замыкания. Этот рейтинг показывает, сколько тока короткого замыкания 60 Гц от энергосистемы может протекать через ОПН без резкого разрыва и выброса крупных фрагментов. Обратите внимание, что это не ток молнии или коммутации, а ток промышленной частоты, поступающий от системы.

Испытание на короткое замыкание проводится путем включения отказавшего разрядника последовательно с источником тока короткого замыкания на заданную продолжительность в секундах или циклах, как показано в третьем столбце таблицы 3 . Указанный уровень тока должен протекать через ОПН в течение заданного времени без выталкивания внутренних частей, чтобы выдержать испытания. Распределительные разрядники испытываются при токах до 20 000 ампер в течение 12 циклов, а ОПН класса станций — до 63 000 ампер и выше.Также был протестирован более низкий ток в 500 ампер, который показан в , таблица 3 .
Чтобы обеспечить минимальный сопутствующий ущерб другому оборудованию в случае перегрузки ОПН, доступный ток короткого замыкания системы не должен превышать уровня, указанного во втором столбце таблицы 3 .

Таблицы спецификаций энергопотребления

В каждом хорошем техническом паспорте разрядника в таблице указывается способность разрядника выдерживать энергию. Информация в таблице 4 соответствует стандарту IEEE C62.11-2005. В выпуске 2012 года требуются разные тесты, и значения разные. До 2012 года этот рейтинг не был стандартизирован, и производители публиковали несколько разные уровни. См. таблица 5 для получения дополнительной информации о том, как использовать новые данные.

Импульсный классификационный ток

Импульсный классификационный ток, показанный в таблице 3, представляет собой значение, которое некоторые производители добавляют в свои таблицы данных, чтобы предоставить дополнительную информацию. Это уровень импульсного тока, используемый во время тестов рабочего цикла IEEE в IEEE C62.11. Для распределительных ОПН он может составлять 5 или 10 кА, а для станционных ОПН — 5, 10, 15 или 20 кА. Как правило, чем выше ток, тем выше срок службы разрядника.


Стойкость к сильным токам

Стойкость к сильным токам почти всегда указывается в технических данных разрядника, как показано на рис. 2 . Этот ток относится к уровню импульсного тока, который используется во время кратковременного сильноточного теста IEEE.Для разрядников нормального режима он составляет 65 кА, для ОПН для тяжелых условий эксплуатации и разрядников на стояках — 100 кА, а для разрядников станционного класса минимальный уровень составляет 65 кА. Может показаться странным, что ОПН станционного класса может быть сертифицирован ниже, чем разрядник распределительного типа, но это потому, что станционные ОПН предназначены для использования на подстанциях, которые почти всегда экранированы воздушными проводами, и прямые удары не достигают ОПН станционного класса. Этот рейтинг фактически является единственным средством оценки энергоемкости распределительного ОПН, поскольку они не проверяются с помощью других тестов на номинальную мощность.

Номинальная энергия разряда в кДж / кВ MCOV

Этот рейтинг взят из IEEE C62.11-2005 и был заменен испытаниями на импульсные переключения в издании 2012 года. Этот номинал, как показано в , таблица 4 , указывает на максимальный уровень коммутационного перенапряжения, с которым этот ОПН может справиться без сбоев. Исторически этот тест был одно- или двухимпульсным, в зависимости от поставщика.

Стандарт 2012 г. устранил это несоответствие. Этот рейтинг применяется только к ОПН станционного класса, но не к распределительным ОПН.Значения получены в результате проведения испытаний на разрядку линии передачи.

Таблицы энергопотребления

IEEE C62.11-2012 представил два новых испытания на энергопотребление ОПН. Номинальная энергия импульсного перенапряжения аналогична предыдущей номинальной энергии разряда. Преимущество этого изменения для пользователей ОПН заключается в том, что теперь в стандарте указывается, как рассчитывать фактический номинал, делая это значение согласованным от одного производителя к другому. Таблица 5 представляет собой пример того, как будущие рейтинги будут отображаться в таблицах данных.

Рекомендуемый класс и уровень энергии импульсных перенапряжений

Класс энергии коммутационных перенапряжений и номинальные значения энергии определяются во время испытаний в соответствии с IEEE C62.11. Это значение указывает уровень энергии, которую разрядник может рассеять во время коммутационного перенапряжения. Уравнения для вычисления этого значения доступны в том же стандарте. Руководство по применению IEEE C62.22 предлагает номинальные значения энергии, которые должен иметь ОПН для различных системных напряжений


.Эта таблица кратко представлена ​​в таблице 6 этого документа.

Временное перенапряжение

Во всех технических паспортах хороших ОПН будет кривая TOV, аналогичная кривой, показанной на рис. 3 . Эта кривая используется для определения минимального рейтинга MCOV, который можно использовать для систем, которые могут испытывать TOV. Обратите внимание, что ОПН спроектированы так, чтобы выдерживать перенапряжения переменного тока, а не уменьшать их. TOV могут быть вызваны одиночным замыканием линии на землю, потерей нейтрали или другими системными явлениями. См. IEEE C62.22 для получения более подробной информации о том, как использовать эту кривую. Проще говоря, если линия, представляющая амплитуду и продолжительность TOV, как показано в , таблица 6 , пересекает кривую TOV разрядника, то следует использовать разрядник более высокого номинала.

Например, TOV в 1,4 раза больше MCOV в течение 100 секунд превысит возможности этого разрядника, и потребуется выбрать более высокое MCOV. Если TOV в 1,3 раза больше MCOV в течение 10 секунд (зеленая линия на рис. 3 , ) не превысит возможности разрядника, можно использовать выбранный MCOV.

Кривая «без предварительного режима» на рисунке 3 должна использоваться, если есть уверенность, что ОПН не будет поглощать энергию до TOV. Обычно это


случай одиночных замыканий на землю. Если неясно, сможет ли рассматриваемый разрядник поглощать энергию до TOV, тогда необходимо использовать предыдущую кривую нагрузки, что является более консервативным методом. MCOV на единицу по вертикальной оси — удобный способ показать TOV для всех номиналов ОПН.Чтобы получить фактический уровень перенапряжения, который может выдержать выбранная вами модель, умножьте уровень PU на кривой для заданной продолжительности на MCOV выбранного разрядника. Как показано на рис. 3 , если MCOV выбранного разрядника составляет 98 кВ, то выдерживаемая способность ОПН 98 кВ в течение 10 секунд составляет 98 x 1,4 = 137 кВ. TOV иногда указывается в таблице с конкретными значениями напряжения, которые могут выдержать 1 или 10 секунд. Это те же данные, что и для кривой TOV, но вместо единицы MCOV выдерживаемое напряжение TOV выражается в действительном действующем значении кВ.

Таблицы выдерживаемой изоляции

Таблицу выдерживаемой изоляции, представленную в технических паспортах ОПН, как показано в таблице 7 , легко неправильно понять. Непонимание возникает, когда эти значения сравниваются с базовыми уровнями импульсной изоляции системы (BIL). Значения выдерживаемости корпуса разрядника не соответствуют BIL; они выдерживают напряжение корпуса при снятии внутренних компонентов разрядника (подробнее ниже). Длина пути утечки часто, но не всегда, указывается в одной и той же таблице.

Длина пути утечки

Длина пути утечки для разрядников, показанная в таблице 7, должна быть аналогична расстоянию утечки для всех изоляторов в системе, в которой они будут применяться. Часто для прибрежных районов или районов с высоким уровнем загрязнения используются дополнительные устройства для отвода утечек. Определение длины пути утечки показано на рис. 4 .


Импульс 1,2 / 50 мкс

Это импульсное выдерживаемое напряжение грозового импульса корпуса разрядника, если внутренние варисторы удалены из разрядника, как показано в третьем столбце таблицы 7 .Поскольку ОПН всегда будет защищен внутренними компонентами, эта характеристика не имеет значения. Этот уровень 1,2 / 50 мкс не соответствует и не должен соответствовать BIL изоляторов в системе. Уровень в паспорте ОПН всегда будет ниже, чем BIL системы. Минимальное значение указано в IEEE C62.11-2012.

Импульс коммутации импульсных перенапряжений

Эта характеристика корпуса разрядника также измеряется без установленных внутренних компонентов разрядника, как показано в четвертом столбце таблицы 7 .С установленными внутренними компонентами разрядника этот уровень никогда не будет достигнут из-за самозащиты разрядника. Этот уровень, скорее всего, не будет таким высоким, как характеристики выдерживания коммутационного импульса системы. Минимальное значение указано в IEEE C62.11-2012.

60 Гц Влажный и сухой

Эти две характеристики устойчивости требуют минимальных значений в соответствии с IEEE C62.11, как показано в четвертом и пятом столбцах таблицы 7 . Минимальное значение основано на напряжении системы, максимальной высоте применения и максимальном TOV разрядника.Эти значения не обязательно должны совпадать с изоляторами в системе.


Кривая зажигания разъединителя

Если распределительный разрядник оборудован заземляющим разъединителем, в таблице данных, скорее всего, будет указана кривая зажигания, как показано на рис. 5 . Пользователи разрядников, которым интересно, насколько быстро работает разъединитель, могут использовать эту кривую, чтобы показать момент времени, когда разъединитель начинает работать. Важно отметить, что это не кривая очистки, а кривая зажигания.Это связано с тем, что разъединители не отключают устройства

Разрядники в полимерном корпусе

Максимальная расчетная прочность консоли (статическая MDCL), как указано в таблице , таблица 8 , проверяется и подтверждается в процессе сертификационных испытаний IEEE. Это установившаяся рабочая сила разрядника, если он используется для поддержки шины или кабеля. Обычно понимается, что для механических систем, таких как ограничитель в полимерном корпусе, рабочая прочность (статическая MDLC) составляет 40% от разрывного усилия или предела прочности. Рисунок 6 показывает базовую настройку теста.

Разрядники в фарфоровом корпусе

Прочность консоли проверяется приложением силы до разрушения устройства. Это предел механической прочности (UMS) разрядника в фарфоровом корпусе. Принято, что рабочая сила составляет 40% от этого уровня.

Выводы

Паспорта разрядников могут отличаться от производителя к производителю, но основные данные все те же. Приведенные выше определения охватывают все сложные характеристики, указанные в этих таблицах данных.Если техническое описание не охватывает все темы, обсуждаемые в этом документе, поставщик качества сможет предоставить эту информацию.

Выбор защитных устройств: TVS-диоды и металлооксидные варисторы

Идеальное защитное устройство должно ограничивать энергию, поступающую на защищаемую нагрузку, до достаточного минимального уровня, чтобы нагрузка не была повреждена. Защитное устройство должно пережить этот всплеск энергии, чтобы снова защитить себя в другой день. Энергию нагрузки можно измерить как напряжение × ток × время (В × I × t).Наилучший выбор сочетает в себе фиксацию при низком напряжении, слабый ток, низкое динамическое сопротивление и быстрое время отклика. Также важны другие факторы, такие как долговечность, повторяемость, место на плате, стоимость, надежность и безопасный механизм отказа. Лабораторные испытания и тщательно согласованные модели SPICE были использованы для демонстрации и расчета эффекта переходных процессов 15 кВ. Во всех случаях в качестве «нагрузки» использовалось стандартное сопротивление 50 Ом. Высокочастотный (RF) отклик не определялся.

Разработчики должны знать о различиях между стандартами ESD на уровне устройства и на уровне системы. Стандарты уровня устройства, такие как модель человеческого тела (HBM), модель машины (MM) и модель заряженного устройства (CDM), используются для определения условий обращения, которым может выдержать компонент. Стандарты системного уровня, такие как IEC61000-4-2 (рисунок 1), касаются условий, которым должна выдержать завершенная сборка. Выходной ток для этих тестов сильно различается даже при одинаковом напряжении.

Например, при 10 кВ сигнал HBM имеет пиковый ток 6.67A, а пик формы сигнала IEC61000-4-2 составляет 37,5 A. Точно так же пик HBM возникает через 10 нс по сравнению с 1 нс для IEC61000-4-2. Для этой дельты di / dt динамика очень разная. Понимание характеристик устройства ESD имеет решающее значение при выборе лучшего устройства. Номинальная спецификация от производителя указывает уровень электростатического разряда, который может выдержать устройство, без какой-либо связи с производительностью системы. Технические характеристики, указанные для стандартной формы сигнала 8 мкс / 20 мкс, не коррелируют с характеристиками 1 нс / 100 нс.Кроме того, номинальный ток в 1 А не является показателем работы при 56,25 А, что является пиковым уровнем тока для защиты от электростатического разряда 15 кВ. Лучший выбор для каждой схемы применения обеспечит наилучшую защиту рассматриваемой нагрузки.

ОСНОВНЫЕ ОПЕРАЦИИ

Устройства защиты работают в «Нормальном» или «Защитном» режиме. В «нормальном» режиме (рис. 2) в системе не происходит необычных скачков напряжения или тока. На сигнализацию не влияет «идеальное защитное устройство».«Нет тока в ветви, содержащей устройство защиты. Весь ток течет к нагрузке и не влияет на целостность сигнала. Любой ток, протекающий через практическое устройство защиты в «нормальном» режиме, считается «током утечки». Этот термин ошибки влияет на срок службы батареи портативных устройств и целостность сигнала (при защите линий связи, портов USB, линий HDMI, аудиолинии и т. Д.). Хотя токи утечки могут быть довольно небольшими, они накапливаются в оборудовании с батарейным питанием и потребляют энергию.На целостность сигнала в первую очередь влияет емкость защитного устройства. Тщательно сравните эти характеристики, поскольку не все производители предоставляют гарантированные максимальные номинальные значения.

Скачки напряжения или тока переводят устройство в режим «Защита» (Рисунок 3). Таким образом, идеальное защитное устройство становится идеальным путем короткого замыкания на землю. В идеале вся энергия проходит через защитное устройство, защищающее груз от любых повреждений. После того, как скачок напряжения пройдет, идеальное устройство быстро вернется в «Нормальный» режим без каких-либо внутренних повреждений или изменений в его характеристиках.

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ РАЗЛИЧИЯ

Полупроводниковые диоды

TVS — это монолитные устройства, изготовленные с использованием стандартных полупроводниковых технологий. Они могут быть легко реализованы в виде массивов или включены в более крупные компоненты, такие как комбинированные устройства защиты фильтров. Они отличаются очень коротким временем отклика, низким напряжением фиксации и высокой надежностью. При использовании в рамках предложенных проектных параметров их характеристики не будут ухудшаться со временем или количеством защитных событий.Носители заряда объединяются назад и вперед через соединение P-N во время различных режимов работы. Обычно они используются для защиты компонентов с низким напряжением.

Устройства

MOV представляют собой керамические массы, состоящие из зерен оксида металла. Их структура похожа на кубик сахара. Граница между зернами образует область с нелинейными характеристиками тока и напряжения, которая ведет себя как диод. Эти «диоды» образуют случайное множество параллельных и последовательных комбинаций.Эта случайная структура приводит к большим допускам для заданных параметров. На производительность MOV влияет объем устройства (высота × длина × ширина). Большие устройства могут работать с очень высокими уровнями напряжения. По этой причине MOV-устройства обычно используются для защиты цепей с питанием от сети.

Перейти на следующую страницу

Устройства

MOV жертвуют собой. Некоторые границы между зерном и землей выходят из строя после каждого события перенапряжения, в первую очередь из-за локального нагрева. Лабораторные измерения подтверждают рост тока утечки (после каждого стрессового события) в «нормальном» режиме.Когда эти границы между зернами нарушаются, устройство становится больше похоже на резистор, чем на варистор. Постоянное перенапряжение в конечном итоге приведет к короткому замыканию защитного устройства. Скорость разложения обратно пропорциональна объему устройства. Многослойные варисторы (MLV) и другие методы MOV ограничивают ток через себя, чтобы уменьшить его медленнее. Некоторые варисторы специально разработаны с более высоким внутренним сопротивлением, чтобы ограничить ток, проходящий через себя. Хотя эти устройства прослужат дольше в цепи, они также не защищают нагрузку.Этот компромисс между производительностью и надежностью должен быть тщательно взвешен разработчиком. Большинство производителей MOV считают, что устройство вышло из строя, если некоторые параметры сместились на 10%. Подробные сведения см. В технических паспортах производителей.

И TVS-диоды, и MOV могут выйти из строя из-за обрыва цепи. Когда защитное устройство не работает «открыто», оно не обеспечивает абсолютно никакой защиты. Следующее событие ESD приведет к повреждению нагрузки. TVS-диоды имеют тенденцию выходить из строя в результате немедленного короткого замыкания, номинально около 1 Ом.

Устройства

MOV страдают от теплового разгона. По мере того, как они становятся более резистивными, непрерывный ток вызывает дальнейшее внутреннее повреждение и, наконец, термический выход из строя. Их керамическая структура способна выдерживать гораздо более высокие температуры, чем полупроводниковые диоды. Устройства MOV со сквозным отверстием могут нагреваться до температуры более 400 ° C. MOV-устройства для поверхностного монтажа обычно расплавляют свои паяные соединения перед сгоранием. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы ограничить ток с помощью устройств защиты в любом высоковольтном приложении.Возможно, потребуется использовать резисторы с проволочной обмоткой, предназначенные для отказа в «размыкании». Для некоторых разрешений агентств требуются серийные предохранители. Производители MOV обычно предоставляют некоторые предупреждения или рекомендации, предлагающие необходимое пространство на плате вокруг устройства для решения этой тепловой проблемы.

ТОК УТЕЧКИ

Каждое защитное устройство подключается между сигналом и землей. Некоторые системы могут содержать большое количество компонентов защиты, и их общий дополнительный требуемый ток становится проблемой.Методы передачи сигналов с низким энергопотреблением и низким напряжением также очень чувствительны к любому дополнительному току.

Лабораторные измерения были выполнены Вернером Симбургером в нашем Центре испытаний на электростатические разряды в Мюнхене, Германия. Для защиты сигнальных линий с сопротивлением 50 Ом ниже 5 В в наших тестах измерялось напряжение смещения от -20 В до +20 В постоянного тока, а также измерялся ток через тестируемое устройство. Основная область интереса (для сигнализации 5 В) будет 5 В постоянного тока. Ток утечки TVS-диода составлял 10E-11A, в то время как два протестированных устройства MOV были 10E-09A.Для приложений с низким напряжением утечка в 100 раз лучше для TVS-диода. Сила тока на некоторых устройствах повышается при повышенных температурах. Испытания проводились при 25 ° C. На рисунке 4 показана зависимость тока утечки от приложенного напряжения для MOV и TVS.

Путь к земле с низким сопротивлением

В режиме «Защита» наилучшим выбором будет путь к земле с наименьшим сопротивлением. Идеальная кривая ВАХ — это вертикальная линия на Vbr (напряжение пробоя). На рисунке 5 показан путь сопротивления для TVS и двух MOS-устройств (Δresistance = ΔTLP напряжение / ΔTLP ток).Большинство производителей указывают напряжение пробоя на уровне +/- 0,001 А и напряжение фиксации на уровне +/- 1 А. Сопротивление в линейной области ВАХ рассчитывается по обратному наклону ВАХ (дельта V / дельта I). По иронии судьбы, этот наклон называется «динамическим сопротивлением» (Rdyn), но на самом деле он используется для статических измерений или расчетов IEC61000-4-2 после начальных 10 нс. Во время событий ESD комплексный импеданс устройств защиты динамически изменяется, и название этой спецификации Rdyn часто сбивает с толку инженеров-проектировщиков.В течение первых 10 нс необходимы другие методы для прогнозирования напряжений. TVS-диоды имеют более низкое динамическое сопротивление (Rdyn), чем MOV-диоды.

Результаты испытаний показали, что динамическое сопротивление TVS-диодов в 10 раз ниже, чем у некоторых MOV-устройств. Согласно IEC61000-4-2 Условия испытаний ESD, разряд 15 кВ имеет вторичный пиковый импульсный ток 30 А. Это значение часто используется как для контактных испытаний, так и для испытаний на воздушном разряде, поскольку влияние начального переходного процесса полностью улажено. Во время скачка напряжения 30 А сопротивление соответствующего защитного устройства можно определить по результатам лабораторных исследований.

После первых 10 нс сигнала IEC61000-4-2 расчет напряжения упрощается, поскольку время нарастания и спада увеличивается. Период от 25 нс до 35 нс в сигнале IEC61000-4-2 часто аппроксимируется прямоугольником с амплитудой 2 А / кВ. Для 15кВ это просто 30А. Анализ цепи постоянного тока (рис. 6) быстро определяет напряжение и ток, присутствующие на нагрузке в течение временного интервала 30 А, заменяя устройства защиты их резистивным значением 30 А.

Перейти на следующую страницу

Ток через нагрузку определяется по формуле:

Iload = (30 × Rpr) / (Rpr + 50)

ITVS = 21/50.7 = 0,414 А

IMOV = 210/57 = 3.68A

Показанное сопротивление нагрузки составляет 50 Ом. Во время скачка тока от 25 нс до 35 нс нагрузка, защищаемая диодом TVS, получает в 10 раз меньше тока. Мощность (I2R) во время перенапряжения определяется соотношением Iload × Iload × 50 Ом. Поскольку мощность связана с квадратом тока (умноженного на сопротивление нагрузки), легко понять, почему ток должен быть минимизирован.

ЗАЖИМНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Пики напряжения ограничиваются устройством защиты.Лабораторные испытания проводились путем подачи импульсов 300 В и шириной 30 нс через различные устройства. Каждое устройство реагировало довольно быстро, однако в таблице ниже указаны относительные уровни напряжения. Гранулированная структура варистора не допускает низкого напряжения зажима. Области массива заставят диоды включаться последовательно, где их пороговые напряжения будут суммироваться. Как видно на рисунке 7, TVS-диоды фиксируются при значительно более низких напряжениях, чем их аналоги MOV, что еще больше снижает энергию в низковольтных приложениях.Как указывалось ранее, эти динамические результаты отличаются от значения Vclamp, которое указано в таблице данных. Если известен текущий уровень входного сигнала, Vclamp можно приблизительно представить как Vbreakdown + (Rdyn * Iknown) + L di / dt. Для тестирования IEC61000-4-2 через 10 нс член L di / dt приближается к нулю.

Требование к надежной, воспроизводимой работе устройства защиты будет зависеть от области применения. На ток утечки сильно влияет деградация устройства, как показано на рисунке 8.Этот параметр можно измерить, повторяя стрессовые события и измеряя ток в «нормальном» режиме. Как и ожидалось, варистор становится более резистивным после каждого события перенапряжения. Внимательно интерпретируйте график ниже, так как ось x логарифмическая. Диоды TVS не выходят из строя после каждого события. 10E-11A приближается к пределу большинства лабораторного оборудования. При сравнении двух устройств TVS руководствуйтесь гарантированными производителями. Ищите наименьшие характеристики тока утечки.

На рисунке 9 показано ухудшение характеристик устройства, которое также вызывает сдвиг напряжения пробоя (VBR).TVS-диоды не показывают заметного сдвига VBR с течением времени. Некоторые устройства MOV демонстрируют явное снижение VBR после каждого стрессового события. Неисправности массива MOV1 (красный) создают более проводящий путь через варистор, что видно по направлению VBR к нулю. Эта структура (MOV1) в конечном итоге станет коротким замыканием. Неисправности массива MOV2 (черный) создают менее проводящий путь через варистор, что видно по направлению VBR к бесконечности. Поскольку MOV2 изначально имеет меньшую проводимость (см. Кривые I-V), способность защищать нагрузку еще больше снижается с каждым стрессовым событием.В конце концов, эта структура (MOV2) выйдет из строя как разомкнутая цепь, не обеспечивая никакой защиты.

ОГРАНИЧЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ВОЗМОЖНОСТИ

Лучшие устройства защиты должны быстро ограничивать напряжение и ток. 15 кВ использовалось как наихудший сценарий. Для генерации входного сигнала использовалась обычная упрощенная схема 150 пФ и 330 Ом, 15 кВ. Пиковый ток возникает раньше, но во входном сигнале содержится такая же общая мощность.

На рис. 10 показаны кривые мощности, смоделированные на нагрузке.TVS-диод сочетает в себе низкое напряжение зажима с низким сопротивлением и малым временем отклика. Энергия нагрузки рассчитывается путем определения площади под соответствующими кривыми.

Для этого низковольтного приложения TVS-диод допускает 4,5 мкДж, а (красный) MOV допускает 18,0 мкДж на нагрузке. Четыре разницы во времени между этими защитными устройствами. В этом легко может заключаться разница между защитой или отказом, в зависимости от безопасной рабочей области (SOA) нагрузки. Выберите устройство защиты, которое предлагает самый широкий запас прочности в пределах SOA нагрузки.

Для некоторых приложений с высоким током и высоким напряжением потребуются либо большие MOV, либо массив TVS-диодов. Разработчик должен обеспечить защиту системного уровня от катастрофического отказа. Напряжение, превышающее характеристики большинства TVS-диодов, приведет к внезапному отказу в виде короткого замыкания. Это приведет к тому, что нагрузка не будет работать должным образом, однако система выйдет из строя «безопасным» образом. Диод быстро выходит из строя и поэтому не успевает выработать тепло. Металлооксидные варисторы выходят из строя по-другому.Их рабочие параметры меняются в зависимости от количества стрессовых событий, даже если они используются в пределах спецификации. По мере использования они становятся более проводящими, и возникает тепловой разгон. Их керамическая конструкция может выдерживать более высокие температуры, чем их кремниевые аналоги.

Некоторые устройства MOV могут треснуть или взорваться при резком повышении температуры, что может привести к выходу устройства из строя из-за разрыва цепи. Устройства MOV, которые сохраняют свою форму и форму, могут достигать температуры выше температуры горения бумаги, что создает возможность возгорания.Правильно спроектируйте схемы защиты для работы в условиях перенапряжения и перегрузки по току.

Многие системы могут иметь низковольтные контрольные микроконтроллерные схемы или интерфейсные схемы, которые лучше всего защищены TVS-диодами, в то время как сеть переменного тока или высоковольтные ступени постоянного тока лучше всего могут быть защищены устройствами MOV. Тракты сигналов низкого напряжения обеспечивают лучшую защиту от TVS-диодов; однако некоторые нагрузки могут работать в рамках своей SOA с любым устройством.

% PDF-1.4 % 100 0 объект > эндобдж xref 100 100 0000000016 00000 н. 0000002856 00000 н. 0000002968 00000 н. 0000004296 00000 н. 0000004339 00000 н. 0000004476 00000 н. 0000004614 00000 н. 0000004753 00000 н. 0000004893 00000 н. 0000005027 00000 н. 0000005619 00000 п. 0000006274 00000 н. 0000006529 00000 н. 0000006984 00000 н. 0000007582 00000 н. 0000008181 00000 п. 0000008218 00000 н. 0000008382 00000 п. 0000008558 00000 н. 0000009041 00000 н. 0000009155 00000 н. 0000009267 00000 н. 0000009380 00000 п. 0000009635 00000 н. 0000010214 00000 п. 0000010476 00000 п. 0000011092 00000 п. 0000011603 00000 п. 0000011630 00000 п. 0000012100 00000 п. 0000012414 00000 п. 0000016583 00000 п. 0000021145 00000 п. 0000028450 00000 п. 0000034851 00000 п. 0000039316 00000 п. 0000040902 00000 п. 0000041071 00000 п. 0000041098 00000 п. 0000041229 00000 п. 0000041538 00000 п. 0000043992 00000 п. 0000050474 00000 п. 0000056444 00000 п. 0000056541 00000 п. 0000071704 00000 п. 0000071774 00000 п. 0000074423 00000 п. 0000107452 00000 н. 0000120642 00000 н. 0000152600 00000 н. 0000152670 00000 н. 0000152755 00000 н. 0000155957 00000 н. 0000156218 00000 н. 0000156386 00000 н. 0000156655 00000 н. 0000157019 00000 п. 0000157089 00000 н. 0000157173 00000 н. 0000159552 00000 н. 0000159799 00000 н. 0000159969 00000 н. 0000159996 00000 н. 0000160296 00000 н. 0000160399 00000 н. 0000161143 00000 н. 0000161429 00000 н. 0000163058 00000 н. 0000163097 00000 н. 0000173847 00000 н. 0000173886 00000 н. 0000178928 00000 н. 0000178967 00000 н. 0000180381 00000 п. 0000180420 00000 н. 0000191852 00000 н. 0000191891 00000 н. 0000195125 00000 н. 0000195164 00000 н. 0000195390 00000 н. 0000195616 00000 н. 0000195737 00000 н. 0000195883 00000 н. 0000195986 00000 н. \ oǗYo; n6 \ 3m = (6v @

application / pdf; charset = % PDF-1.4 % 429 0 объект > эндобдж xref 429 103 0000000016 00000 н. 0000003075 00000 н. 0000003160 00000 н. 0000003357 00000 н. 0000004420 00000 н. 0000004558 00000 н. 0000004982 00000 н. 0000005148 00000 п. 0000005746 00000 н. 0000005907 00000 н. 0000006039 00000 н. 0000006076 00000 н. 0000006154 00000 н. 0000006442 00000 н. 0000006696 00000 н. 0000006946 00000 н. 0000007194 00000 н. 0000007438 00000 н. 0000007757 00000 н. 0000008429 00000 н. 0000009038 00000 н. 0000009674 00000 п. 0000010263 00000 п. 0000010835 00000 п. 0000011357 00000 п. 0000011876 00000 п. 0000016614 00000 п. 0000017105 00000 п. 0000019776 00000 п. 0000033233 00000 п. 0000033486 00000 п. 0000033677 00000 п. 0000057089 00000 п. 00000 00000 п. 0000107410 00000 п. 0000107648 00000 н. 0000107821 00000 н. 0000108170 00000 н. 0000108567 00000 н. 0000109658 00000 н. 0000110258 00000 н. 0000110751 00000 п. 0000111253 00000 н. 0000111515 00000 н. 0000112028 00000 н. 0000112974 00000 п. 0000113391 00000 н. 0000114080 00000 н. 0000114832 00000 н. 0000115183 00000 н. 0000115816 00000 н. 0000116776 00000 н. 0000117210 00000 н. 0000118004 00000 н. 0000119241 00000 н. 0000119551 00000 н. 0000119806 00000 н. 0000120009 00000 н. 0000120458 00000 н. 0000120973 00000 н. 0000121976 00000 н. 0000122992 00000 н. 0000123519 00000 н. 0000124078 00000 н. 0000125073 00000 н. 0000125377 00000 н. 0000125931 00000 н. 0000126992 00000 н. 0000127647 00000 н. 0000128051 00000 н. 0000128485 00000 н. 0000129237 00000 н. 0000129786 00000 н. 0000130078 00000 н. 0000130398 00000 н. 0000130745 00000 н. 0000131254 00000 н. 0000131707 00000 н. 0000132259 00000 н. 0000132513 00000 н. 0000132698 00000 н. 0000133046 00000 н. 0000133393 00000 п. 0000133902 00000 н. 0000134920 00000 н. 0000135504 00000 н. 0000136140 00000 н. 0000136635 00000 н. 0000137031 00000 н. 0000137415 00000 н. 0000137905 00000 н. 0000138110 00000 н. 0000138563 00000 н. 0000138813 00000 н. 0000139209 00000 н. 0000139668 00000 н. 0000140050 00000 н. 0000140506 00000 н. 0000148436 00000 н. 0000149072 00000 н. 0000149522 00000 н. 0000150006 00000 н. 0000002356 00000 п. трейлер ] / Назад 608413 >> startxref 0 %% EOF 531 0 объект > поток hb«`f`d« [Ā

% PDF-1.4 % 514 0 объект > эндобдж xref 514 60 0000000016 00000 н. 0000001569 00000 н. 0000001710 00000 н. 0000001862 00000 н. 0000001926 00000 н. 0000002989 00000 н. 0000003207 00000 н. 0000003597 00000 н. 0000004483 00000 н. 0000004553 00000 н. 0000004594 00000 н. 0000004667 00000 н. 0000004738 00000 н. 0000004949 00000 н. 0000004971 00000 н. 0000005966 00000 н. 0000005988 00000 н. 0000006841 00000 н. 0000007063 00000 н. 0000007836 00000 н. 0000007858 00000 п. 0000008737 00000 н. 0000008760 00000 п. 0000009881 00000 п. 0000009904 00000 н.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*