Как проверить варистор мультиметром: пошаговая инструкция

Характеристики

Варистор представляет собой полупроводниковый резистор с нелинейной вольт-амперной характеристикой, график показан на рисунке 2.

Рис. 2. Типовые вольт-амперные характеристики: А — варистор, Б — обычный резистор

Как видно из графика, когда напряжение на полупроводнике достигает порогового значения, ток резко возрастает, что вызвано уменьшением сопротивления. Это свойство позволяет использовать варистор в качестве защиты от переходных бросков тока.

Принцип действия, обозначение на схеме, варианты применения

Внешне варистор очень похож на конденсатор, но его внутреннее устройство, как видно из рисунка 3, совершенно другое.

Рис. 3. Конструкция варистора (1) и его обозначение на схемах (2)

Обозначения:

• А — два металлических электрода в виде диска;
• Б — включения оксида цинка (размера кристаллов не наблюдается);
• С — полупроводниковая оболочка, изготовленная на основе синтетических отвердителей (эпоксидов);
• Д — керамический изолятор;
• Е — выводы.

Помимо конструкции, на рис. 3 показано обозначение элементов на принципиальных схемах (2).

Содержание оксида цинка в керамическом изолирующем слое определяет порог срабатывания варистора, как только напряжение становится выше допустимого значения, сопротивление резко уменьшается и ток, проходящий через полупроводник, увеличивается. Тепловая энергия, образующаяся в результате этого процесса, рассеивается в воздухе.

Такой принцип работы позволяет предотвратить выход из строя электронных устройств при кратковременном падении напряжения. Длинный импульс вызовет перегрев и разрушение варистора, но этот процесс требует времени. Хотя рассчитывается в долях секунды, в большинстве случаев этого достаточно для срабатывания предохранителя.

Именно поэтому после замены предохранителя необходимо проверить варистор (внешний осмотр и проверка мультиметром). В противном случае очередное падение напряжения с большой долей вероятности приведет к разрушению компонентов электронного устройства.

Проверка варистора мультиметром, определяем работоспособность

Каждый радиодеталь в электрической схеме имеет свое назначение. Одни изменяют параметры, другие являются индикаторами состояния или исполнителями команд.

Есть радиоэлементы, отвечающие за безопасность и защиту (о банальных предохранителях речь не идет). Например, варистор, резко меняющий свои свойства при скачке тока.

Это свойство используется в системах защиты источников питания и распределительных устройств. Кроме того, он используется как простейший фильтр защиты от перенапряжений. Деталь дешевая, но достаточно эффективная.

Если удлинитель или электроприбор не выполняет свою функцию после скачка напряжения, не спешите вникать в схемотехнику. Иногда достаточно знать, как проверить варистор мультиметром.

Виды и принцип работы

Полупроводниковые резисторы классифицируют по напряжению, так как от этого зависит их величина. Всего 2 вида:

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

Все они применяются для защиты цепей от перегрузок: первые — для защиты электрических сетей, электрических машин и установок; последний служит для защиты радиодеталей в низковольтных цепях. Принцип работы варисторов одинаков и не зависит от типа.

В исходном состоянии имеет высокое сопротивление, но при превышении номинального значения напряжения оно падает. В результате по закону Ома для участка цепи величина тока увеличивается с уменьшением сопротивления. Тогда варистор работает в режиме стабилитрона. При проектировании устройства и для корректной работы следует учитывать емкость варистора, величина которой прямо пропорциональна его площади и обратно пропорциональна толщине.

Для правильного выбора элемента защиты от перегрузок в цепях питания устройства следует знать значение сопротивления источника на входе, а также мощность импульсов, образующихся при коммутации. Максимальное значение тока, пропускаемого варистором, определяет длительность и период повторения волн в значениях амплитуды напряжения.

Общие сведения

Варистор представляет собой полупроводниковый резистор, сопротивление которого уменьшается при увеличении напряжения. Условное графическое обозначение (УГО) показано на рисунке 1, на котором показана зависимость сопротивления радиодетали от величины напряжения. На диаграммах он обозначается znr. Если их несколько, то указывается в следующем виде: znr1, znr2 и т д.

Многие начинающие радиолюбители путают переменный резистор с варистором. Принцип работы, основные характеристики и параметры этого элемента отличаются от переменного резистора. Кроме того, распространенной ошибкой при черчении электрических схем является неправильное ее УГО. Варистор выглядит как конденсатор и распознается только по маркировке.

Проверка варистора – осмотр, омметр и мультиметр

При срабатывании этого полупроводникового прибора выделяется значительное количество тепла, и варистор может сгореть. Это происходит при высоком пиковом напряжении, при длительном использовании или при сочетании обоих факторов.

Проверить варистор на дополнительную работоспособность можно несколькими способами:

• Визуальный осмотр. Его не следует отвергать, так как многие современные схемы имеют плотную компоновку, и нарушение целостности внешней оболочки устройства легко не заметить. Любые трещины, вздутие или потемнение корпуса варистора сигнализируют о его выходе из строя.
• Прозвонить мультиметром. Достоверно проверить варистор на исправность мультиметром прямо на плате невозможно — нужно подпаивать хотя бы один контакт. Важно проводить измерения в обоих направлениях, меняя датчики. Селектор режимов мультиметра необходимо установить в ячейку «тест диодов», обычно рядом с ней рисуется символ диода и значок звуковой индикации. Полный варистор не звонит из-за его значительного сопротивления.
• Измерение омметром или мегомметром. Следует выставить омметр на максимальное значение, в большинстве бытовых приборов это 2 МегаОма. На шкале они могут обозначаться как 2000К или 2М. Теоретически измеряемое сопротивление должно быть бесконечным, на практике омметр может показать значение сопротивления годного к употреблению варистора 1,5…2 МОм. Если вы прозваниваете варистор мегаомметром, важно установить правильное значение напряжения на клеммах. В измерительных приборах большой мощности оно может быть выше порогового напряжения открытия варистора. Проще говоря, полупроводниковый предохранитель может перегореть в процессе тестирования.

На практике использование мультиметра для диагностики исправности варисторов встречается не так часто, так как в большинстве случаев достаточно внешнего осмотра. При замене перегоревшего предохранителя следует обращать внимание на технические характеристики предшественника, иначе новый варистор выйдет из строя гораздо быстрее или не будет выполнять свою шунтирующую функцию и повредит все электронное устройство.

Изготовление

Варисторы производятся методом спекания при температуре ок. 1700 °C полупроводник, в основном порошкообразный карбид кремния (SiC) или оксид цинка (ZnO), и связующее (например, глина, жидкое стекло, лак, смола). Затем две поверхности полученного элемента металлизируют (обычно электроды имеют форму дисков) и к ним припаивают металлические проволочные выводы.

Конструктивно варисторы обычно выполняются в виде дисков, таблеток, стержней; Существуют бортовые и пленочные варисторы. Широко используются стержневые подстроечные варисторы с подвижными контактами.

Варистор статического сопротивления

При нормальной работе варистор имеет очень высокое сопротивление (отсюда и название) и работает так же, как стабилитрон, пропуская более низкие пороговые напряжения без изменений.

Однако, когда напряжение на варисторе (любой полярности) превышает номинал варистора, его эффективное сопротивление резко падает с увеличением напряжения, как показано выше.

Из закона Ома мы знаем, что вольт-амперная характеристика (ВАХ) постоянного резистора представляет собой прямую линию, если R поддерживается постоянным. Тогда ток прямо пропорционален разности потенциалов на концах резистора.

Но кривые ВАХ варистора не являются прямой линией, потому что небольшое изменение напряжения вызывает большое изменение тока. Типичная нормированная кривая зависимости напряжения от тока для стандартного варистора показана ниже.

Плюсы использования варистора

Варистор — это как автомат Калашникова. Просто, надежно, дешево. И это повсеместно. Он всегда будет работать и никогда не подведет. Сфера применения огромна. Как мы писали выше с 20кВ на 3В. Ну, вы не должны забывать о времени отклика. 25 нс для среднего варистора — это очень хорошо. И случаев с коэффициентом ответа ниже 0,5 не бывает.

Но, как и все в этом мире, варистор имеет свои недостатки.

К ним относятся низкочастотный шум при работе, большая емкость варистора (от 70 до 3000 пФ) и склонность материалов варистора к старению.

Преимущества варистора перевешивают недостатки. Именно поэтому он получил такое широкое распространение. Как автомат Калашникова.

Пример реализации защиты

На рис. 4 показан фрагмент принципиальной схемы блока питания компьютера, на котором хорошо видно типичное варисторное подключение (выделено красным).

Рисунок 4. Варистор в блоке питания ATX

Судя по рисунку, в схеме используется элемент TVR 10471K, используем его как пример расшифровки маркировки:

• первые три буквы обозначают тип, в нашем случае это серия ТВР;
• следующие две цифры обозначают диаметр корпуса в миллиметрах, соответственно наша деталь имеет диаметр 10 мм;
• за которыми следуют три цифры, указывающие рабочее напряжение для этого элемента. Расшифровывается так: ХХУ=ХХ*10у, в нашем случае это 47*101, то есть 470 вольт;
• последняя буква обозначает класс точности, «К» соответствует 10%.

Можно встретить и более простую маркировку, например К275, в данном случае К — это класс точности (10%), следующие три цифры обозначают значение действующего напряжения, то есть 275 вольт.

ВАХ, схема замещения и параметры варисторов

Обычно ВАХ варисторов в документации изображают в логарифмическом масштабе (рис. 4). При этом на ней можно отметить три характерных участка: участок токов утечки, участок нормальной работы и критический участок. В области токов утечки характеристика имеет линейный вид, и изменение напряжения на широком участке мало влияет на величину тока. В диапазоне нормальной работы варистор открывается: даже небольшой рост напряжения приводит к изменению тока на несколько порядков. Критическая область характеризует работу варистора на пределе его возможностей.

Рис. 4. ВАХ к варистору в логарифмическом масштабе

Для воспроизведения ВАХ варистора можно использовать упрощенную схему замещения (рис. 5). Roff имеет большое сопротивление (сотни МОм) и характеризует сопротивление варистора в слаботочном режиме (область тока утечки). Roff достаточно сильно зависит от температуры, поэтому в этой области также ярко проявляется температурная зависимость тока утечки. Rx — переменное нелинейное сопротивление с диапазоном значений 0…∞ Ом.

В слаботочном режиме величиной Rx можно пренебречь, но в режиме ограничения этот резистор шунтирует Roff и фактически определяет сопротивление варистора. Сопротивление Рон характеризует сопротивление варистора при максимальных токах в критических режимах работы. Индуктивность L характеризует паразитную индуктивность проводов. Паразитная емкость С вместе с паразитной индуктивностью определяет динамические характеристики варисторов.

Рис. 5. Эквивалентная схема для варистора

Присущие варистору динамические свойства замечательны. Например, на рис. 6 приведены диаграммы импульсов напряжения на нагрузке без варистора и с параллельно включенным варистором. Быстродействие варистора настолько велико, что он практически без задержки реагирует на перенапряжения с передним фронтом всего 500 пс. К сожалению, в этом случае пластина ZnO, подключенная непосредственно к коаксиальной линии, действует как варистор. В реальности выходные варисторы имеют огромную паразитную индуктивность, что почти полностью сводит на нет реальное быстродействие ZnO.

Рис. 6. Внутренняя скорость варистора очень высокая

Паразитная индуктивность вносит задержку, что приводит к небольшому начальному перенапряжению. Чем выше скорость нарастания, тем выше перенапряжение. На рис. 7 показано увеличение напряжения включения варистора при увеличении скорости качания.

Рис. 7. Напряжение включения варистора зависит от формы импульса

Варисторы обладают значительной паразитной емкостью, что отрицательно сказывается на работе быстродействующих цепей. Это одна из причин, по которой варисторы не используются для защиты сигнальных линий высокочастотного интерфейса. Чем больше диаметр диска варистора, тем больше будет его паразитная емкость.

Еще одним важным параметром варисторов является ток утечки. Во многих приложениях, таких как измерительные цепи, большой ток утечки может значительно снизить метрологические характеристики. Кроме того, ток утечки отрицательно влияет на общее потребление схемы, что критично для маломощных устройств.

При выборе варисторов необходимо учитывать различные температурные зависимости. Мы уже отмечали, что в области токов утечки наблюдается сильная зависимость сопротивления варистора от температуры. Кроме того, следует иметь в виду снижение — снижение максимальной выделяемой мощности при повышении температуры окружающей среды (рисунок 8).

Рис. 8. Уменьшить максимальные потери мощности при повышении температуры (уменьшение)

Одним из крупнейших производителей варисторов является компания Littelfuse. Рассмотрим подробнее модельный ряд варисторов, выпускаемых этой компанией.

Причины перепадов напряжения

Причиной сгоревшего оборудования может быть не только плохое заземление. Кратковременные перепады напряжения также представляют опасность для оборудования. Внезапное падение напряжения, скорее всего, приведет к отключению электроприборов. Повышение может повредить технику и даже стать причиной пожара.

причины резкого повышения напряжения разные:

• Нестабильная работа трансформаторов на подстанциях;
• Аварии на ЛЭП, обрывы нуля, ослабление грунта;
• Удар молнии;
• Одновременное отключение мощных потребителей или значительная перегрузка сети.

Из-за этих причин напряжение в проводах может резко увеличиться, появится импульс, который повредит оборудование.

Цифровая электроника особенно чувствительна к перенапряжению. Предсказать случайные колебания из-за сторонних причин практически невозможно. Поэтому гораздо доступнее защитить электронику в доме от таких скачков.

Принцип действия варистора, как подбирать аналоги, основные характеристики и проверка тестером

• Визуальный осмотр для определения прогаров, трещин на корпусе, потемнения корпуса, что свидетельствует о возможной неисправности элемента;
• Измерение сопротивления омметром или мультиметром.

Преимущества и недостатки варисторов

Важным преимуществом нелинейного резистора (варистора) является его стабильная и надежная работа при высоких частотах и ​​больших нагрузках. Он используется во многих устройствах, работающих на напряжение от 3 В до 20 кВ, относительно прост и дешев в изготовлении и эффективен в эксплуатации. Другими важными преимуществами являются:

• высокая скорость отклика (наносекунды);
• долгий срок службы;
• возможность контроля перепадов напряжения (безынерционный метод).

Несмотря на то, что этот электронный компонент имеет множество преимуществ, он имеет и недостатки, влияющие на его использование в различных системах. Это включает:

• низкочастотный шум при работе;
• старение компонентов (потеря параметров со временем);
• большая емкость: зависит от напряжения и типа элемента, находится в пределах от 70 до 3200 пФ и влияет на производительность устройства;
• при максимальных значениях напряжения мощность не пропадает — сильно перегревается и выходит из строя при длительных максимальных значениях напряжения.

  Читайте также: Как выкрутить шуруп с отколотыми краями: советы и спасательные кольца

Как проверить S14 K275 этим методом?

Мы знаем, что напряжение срабатывания составляет 275 вольт. При подаче напряжения 220 вольт схема работает в рабочем режиме: варистор имеет бесконечное сопротивление, по основной цепи идет ток, лампа горит.

Подаем на вход повышенное напряжение (например, 400 вольт). Варистор переходит в режим защиты (сопротивление резко падает, через него протекает ток), перегорает предохранитель, лампа гаснет.

Вывод: варистор исправен.

Примечание. Перед проверкой варистора на исправность необходимо его осмотреть. При получении чрезмерной нагрузки корпус детали термически разрушается.

Как проверить варистор мультиметром — пошаговая инструкция

Ни одна электросеть не застрахована от перепадов напряжения, причин вызывающих это явление множество, все от перегрузки до перекоса фаз. Такие броски могут вывести из строя бытовую технику, поэтому практически все современные электронные устройства защищены. Если предохранитель перегорел после очередного падения напряжения питания устройства после его замены, не спешите включать оборудование. На всякий случай проверьте варистор на исправность тестером или мультиметром.

Перед тем, как приступить к тестированию, рекомендуем ознакомиться с кратким описанием варистора, его характеристиками и свойствами. Эта информация может быть полезна при поиске аналога для замены вышедшего из строя элемента.

Внешний вид варисторов

Методы проверки мультиметром

Для проверки варистора, впрочем, как и любого другого радиоэлемента, проще всего использовать специально предназначенные для этого приборы. В качестве таких приборов используются мультиметры. Основным параметром, который можно ими измерить, является внутреннее сопротивление элемента. Но прежде чем приступить непосредственно к проверке варистора, следует подготовиться.

Помимо мультиметра вам понадобятся:

Сопротивление элемента можно измерить, не выпаивая его из схемы, но для получения достоверных данных хотя бы один из выводов должен быть отключен от платы. Вся подготовка сводится к тому, что полупроводниковый элемент предварительно осматривают визуально на отсутствие: сколов, почернений, трещин. Если тело взрывчатого вещества видно сразу, проверку больше нельзя проводить. Такой варистор явно неисправен.

Паяльник, флюс и припой понадобятся, чтобы ослабить один из выводов элемента или даже полностью его снять и после проверки, при необходимости, припаять обратно. Паспорт элемента является официальным документом, выданным производителем. Он содержит все основные данные и свойства.

Паспорт используется, чтобы точно знать, какое рабочее сопротивление радиодетали в состоянии покоя. Если сопротивление варистора не отклоняется более чем на 10% при измерении мультиметром, он считается годным. Если сопротивление значительно меньше указанного в техпаспорте, его необходимо заменить. Важно отметить, что в нормальных условиях сопротивление варистора достигает нескольких сотен мегаом, поэтому тестер должен уметь измерять и в этом пределе.

Измерения стрелочным прибором

Такое устройство считается аналоговым. В конструкции используется электромеханическая головка. Это рамка, помещенная в магнитное поле. В зависимости от силы тока стрелка отклоняется в кадре и останавливается в определенном положении. Диапазон отклонения стрелки градуирован цифрами, по которым рассчитывается сопротивление.

Прежде чем приступить к проверке варистора, необходимо настроить стрелочный мультиметр. Для этого его калибруют. Суть его сводится к установке нулевого положения стрелки вращением специальной ручки при смыкании щупов друг с другом.

Для этого кнопкой переключателя выбирают режим работы, соответствующий значку «Ом», а переключатель устанавливают тестером на наивысший предел измерения сопротивления. Чаще всего его обозначают как «х100», что соответствует мегаомам.

Измерение сопротивления происходит от источника питания (батареи), установленного в приборе. Поэтому, если вы не можете установить стрелку на ноль, батарею необходимо заменить.

При выполнении измерений непосредственно один щуп тестера касается одного вывода варистора, а другого — другого. В результате возможны три исхода:

1. Стрелка отклонится к нулю или покажет сопротивление в килоомном диапазоне. Делается вывод о неисправности элемента (поломке).
2. Результат измерения находится в пределах сотен мегаом. Это показание указывает на исправность варистора.
3. При прикосновении к выводам радиоэлемента стрелка на это никак не реагирует. Возможные причины следующие: рабочего диапазона прибора недостаточно для измерения значения сопротивления варистора, прибор неисправен, радиоэлемент неисправен (выбит).

Цифровой тестер

Цифровым мультиметром проверить варистор на работоспособность будет немного проще, чем аналоговым. Это связано с тем, что цифровой тестер в своей конструкции имеет ЖК-экран, на котором наглядно отображается измеряемое сопротивление.

Тестер этого типа основан на аналого-цифровом преобразователе, принцип действия которого основан на сравнении измеряемого сигнала с эталонным. Следует отметить, что если при включении тестера на экране появляется мигающий значок батареи, батарею необходимо заменить. Процедуру измерения сопротивления варистора можно представить следующим образом:

Переключатель устанавливает предел измерения максимального сопротивления. Обычно этот предел обозначается цифрой и буквой. Если пишутся только цифры, единица измерения Ом, буква К после цифры означает килоом, буква М означает мегаом.

• Щупы присоединяются двумя проводами к варистору, а противоположные концы проводов со штекерами вставляются в контакты тестера с маркировкой Ω и COM. Так как полярность подаваемого сигнала на варистор не имеет значения, то не имеет значения, какой провод подключен к тому или иному выводу элемента. Хотя обычно черный провод вставляется в разъем COM.
• Устройство включается нажатием кнопки ON/OFF на тестере.
• Если на индикаторе появляется единица, это означает, что выбран малый предел измерения.
• Если на дисплее отображается число, отличное от единицы, это значение измеренного сопротивления.

При интерпретации результата измерения также следует учитывать допуск. Каждый радиоэлемент имеет свой индикатор допуска. Например, если допуск составляет 10 процентов, а внутреннее сопротивление варистора задано равным 100 МОм, полученные результаты должны находиться в диапазоне от 90 до 110 МОм. Если измеренное сопротивление элемента окажется ниже или выше этого диапазона, его можно считать неисправным.

Применение реостата

Проверить варистор можно не только путем измерения его внутреннего сопротивления. Значение внутреннего сопротивления может соответствовать заявленному значению, но пороговое напряжение варистора будет неверным. Для проверки пробивного значения используют мультиметр с лабораторным автотрансформатором или реостатом.

В тестовой схеме к одному из выводов варистора подключен подвижный контакт реостата, а к другому — предохранитель. Щупы мультиметра присоединяются параллельно выводам полупроводникового элемента, а сам он переходит в режим измерения напряжения. На свободную пару контактов подается разность потенциалов, значение которой превышает значение пробоя компонента.

С помощью подвижного контакта реостата напряжение изменяется плавно до срабатывания варистора. Этот момент определяется вольтметром. Сначала показания мультиметра будут увеличиваться, а затем резко падать до нуля. Это перегорит предохранитель. Максимальное записанное ненулевое значение будет пороговым напряжением.

Важно отметить, что при измерении, особенно с помощью реостата, возможно поражение тела электрическим током. Поэтому нельзя забывать о технике безопасности, нужно неукоснительно ее соблюдать.

Ни одна электросеть не застрахована от перепадов напряжения, причин вызывающих это явление множество, все от перегрузки до перекоса фаз. Такие броски могут вывести из строя бытовую технику, поэтому практически все современные электронные устройства защищены. Если предохранитель перегорел после очередного падения напряжения питания устройства после его замены, не спешите включать оборудование. На всякий случай проверьте варистор на исправность тестером или мультиметром.

Перед тем, как приступить к тестированию, рекомендуем ознакомиться с кратким описанием варистора, его характеристиками и свойствами. Эта информация может быть полезна при поиске аналога для замены вышедшего из строя элемента.

Трактовка результатов

Проведя внешний осмотр и проверку мультиметром, мы можем определить, исправна ли деталь или убедиться, что она нуждается в замене. Сопротивление неисправного варистора обычно превышает 100 Ом. Если прибор в результате проверки показывает более 1 млн Ом, то такой варистор не подлежит замене.

Значения емкостного сопротивления

Поскольку основная проводящая область варистора между двумя клеммами ведет себя как диэлектрик, под его ограничивающим напряжением варистор действует как конденсатор, а не как резистор. Каждый полупроводниковый варистор имеет значение емкости, которое прямо пропорционально его площади и обратно пропорционально его толщине.

При использовании в цепях постоянного тока емкость варистора остается более или менее постоянной при условии, что приложенное напряжение не превышает уровень фиксирующего напряжения и резко падает вблизи своего максимального номинального напряжения постоянного тока.

Однако в цепях переменного тока эта емкость может влиять на сопротивление корпуса прибора в области непроводящей утечки ВАХ. Поскольку они обычно подключаются параллельно с устройством защиты от перенапряжений, сопротивление утечки варисторов быстро падает с увеличением частоты.

Эта зависимость примерно линейна с частотой, и результирующее параллельное сопротивление, его реактивное сопротивление переменному току Xc можно рассчитать, используя обычное соотношение 1/(2πƒC), как для обычного конденсатора. Затем с увеличением частоты увеличивается и ток утечки.

Однако наряду с кремниевыми полупроводниковыми варисторами были разработаны варисторы на основе оксида металла, чтобы преодолеть некоторые ограничения, связанные с их кузенами из карбида кремния.

Диагностика

Для проверки этого электронного устройства используйте специальное оборудование, называемое тестером. Итак, для проверки вам понадобится варистор, принцип работы которого заключается в изменении параметров сопротивления, и тестовое устройство. Перед его началом необходимо включить устройство и перейти в режим сопротивления. Только тогда устройство будет соответствовать всем необходимым техническим требованиям, а значение сопротивления будет огромным.

Перед началом теста необходимо проверить техническое состояние устройства. В первую очередь следует смотреть на внешний вид. На устройстве не должно быть ни трещин, ни признаков того, что оно перегорело. Не относитесь к осмотру устройства небрежно, так как любая мелкая поломка может привести к неприятным обстоятельствам.

Рекомендации к установке

Если есть необходимость включить варистор в электрическую сеть, помните о следующих важных моментах:

• Всегда следует помнить, что это устройство не вечно, и возникнут такие условия, которые приведут к взрыву. Чтобы этого не произошло, необходимо использовать специальные защитные экраны, в которые можно поместить весь варистор.
• Следует отметить, что кремниевые технические устройства значительно уступают по своим свойствам оксидным аналогам. Поэтому лучше всего использовать именно этот тип варистора.

Стандартная схема подключения варистора

Варистор ВА1 подключается параллельно защищаемой нагрузке, а перед ним ставится предохранитель Ф1:

Полупроводниковые резисторы классифицируют по напряжению, так как от этого зависит их величина. Всего 2 вида:

Все они применяются для защиты цепей от перегрузок: первые — для защиты электрических сетей, электрических машин и установок; последний служит для защиты радиодеталей в низковольтных цепях. Принцип работы варисторов одинаков и не зависит от типа.

Для правильного выбора элемента защиты от перегрузок в цепях питания устройства следует знать значение сопротивления источника на входе, а также мощность импульсов, образующихся при коммутации. Максимальное значение тока, пропускаемого варистором, определяет длительность и период повторения волн в значениях амплитуды напряжения.

Варисторы Принцип Действия Основные Характеристики и Параметры

• резисторы постоянного сопротивления (угольные, пленочные, металлопленочные, проволочные)
• резисторы переменного сопротивления (переменные проволочные резисторы, потенциометры, металлокерамические переменные резисторы, реостаты)
• специальный тип резистора, такой как фоторезистор, варистор и т.д.

Свойства

Нелинейность характеристик варисторов обусловлена ​​локальным нагревом контактных поверхностей ряда кристаллов карбида кремния (или другого полупроводника). При локальном повышении температуры на границах кристаллов сопротивление последних значительно снижается, что приводит к уменьшению общего сопротивления варисторов.

Один из основных параметров варистора — коэффициент нелинейности λ — определяется соотношением между его статическим сопротивлением R и динамическим сопротивлением Rd:

где U — напряжение, I — ток варистора

Коэффициент нелинейности находится в диапазоне 2-10 для варисторов SiC и 20-100 для варисторов ZnO.

Температурный коэффициент сопротивления (ТКС) варистора имеет отрицательное значение.

Маркировка и выбор варистора

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

20Д 471К

Что это такое и как это понять? Первые символы 20D — это диаметр. Чем он больше и толще, тем больше энергии может рассеять варистор. Кроме того, 471 — это номинальное напряжение.

Могут присутствовать и другие дополнительные знаки, обычно указывающие на производителя или функцию компонента.

Теперь давайте узнаем, как правильно выбрать варистор, чтобы он правильно выполнял свою функцию. Для выбора компонента нужно знать в схеме, с каким напряжением и родом тока он будет работать. Например, можно предположить, что для защиты устройств, работающих в цепи 220В, необходимо использовать варистор с номинальным напряжением несколько выше (для срабатывания при значительном превышении номинального значения), то есть 250-260В. Это в корне неверно.

Дело в том, что в цепях переменного тока действующим значением является 220В. Если не вдаваться в подробности, то амплитуда синусоидального сигнала с корнем в 2 раза превышает действующее значение, то есть в 1,41 раза. В результате амплитудное напряжение в наших розетках составляет 300-310 В.

240*1,1*1,41=372 В.

Где 1,1 — коэффициент безопасности.

При таких расчетах элемент начнет работать при скачке рабочего напряжения более 240 вольт, значит, номинальное напряжение должно быть не менее 370 вольт.

Ниже приведены типовые номиналы варисторов для сетей переменного тока напряжением В:

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

Расшифровка надписи на варисторе

Среди отечественных наиболее распространен К275, а среди импортных — 7н471к, 14д471к, кл472м и ас472м. Наиболее популярен варистор, маркировка которого CNR (она же хел, вдр, жвр, нвр…). Кроме того, с ним связан буквенно-цифровой индекс 14д471к, а расшифровывается этот тип обозначения следующим образом:

• CNR — тип оксида металла.
• 14 — диаметр устройства, равный 14 мм.
• D – радиодеталь в форме диска.
• 471 — это максимальное значение напряжения, на которое он рассчитан.
• К — допустимое отклонение номинального напряжения, равное 10%.

Характеристики и габаритные размеры

Одной из важнейших характеристик, указываемой не только в технической документации, но и включаемой в обозначение и наносимой на корпус элемента, является номинальное напряжение. Распространено мнение, что эта величина условна и не носит практического характера. Это неправда.

Характерные точки ВАХ варистора.

Характеристика варистора в зоне защиты (зоне стабилизации) имеет наклон, и ток через него зависит от приложенного напряжения — чем выше напряжение. При определенном напряжении (называемом напряжением открытия при постоянном токе) варистор начинает открываться, но происходит это постепенно. Когда он открывается, ток увеличивается. Предполагается, что при достижении им уровня 1 мА устройство полностью открылось, вошло в линейную часть характеристики и начало выполнять свою защитную функцию.

Поскольку варисторы часто используются в цепях переменного тока, напряжение открытия выражается как действующее (среднеквадратичное) значение напряжения — его чаще используют как характеристику напряжения переменного тока. Этот параметр примерно в 1,4 раза меньше напряжения открытия при постоянном токе.

Важными свойствами также являются максимальная мощность P (в ваттах) и поглощаемая энергия W (в джоулях). Первый параметр интуитивно понятен — это мощность, которую устройство способно рассеивать в открытом состоянии. А поглощенная энергия характеризует время, в течение которого элемент может выдерживать максимальное усилие. Этот период рассчитывается как t=W/P. Количество поглощаемой энергии определяется размерами устройства, поэтому при наличии опыта можно точно определить это свойство на глаз (например, по диаметру для компонентов в дисковом исполнении)

Максимальное рабочее напряжение – это предел, выше которого элемент выходит из строя.

Форма волны переменного тока в переходном процессе

Варисторы подключаются непосредственно к цепям электропитания (фаза-нейтраль, фаза-фаза) при работе на переменном токе или плюсовой и минусовой ток при работе на постоянном токе и должны быть рассчитаны на соответствующее напряжение. Варисторы также можно использовать для стабилизации постоянного напряжения и, главным образом, для защиты электронной схемы от импульсов высокого напряжения.

Варистор. Что это такое? Принцип работы | Уголок радиолюбителя

1. Номинальное напряжение – это значение разности потенциалов с учетом того, что через варистор протекает ток величиной 1 мА.
2. Максимальным значением переменного напряжения является среднеквадратичное значение, при котором он открывается, поэтому номинал резистора уменьшается.
3. Значение постоянного максимального напряжения, при котором открывается варистор в цепи постоянного тока. Как правило, он больше предыдущего параметра для тока переменной амплитуды.
4. Допустимое напряжение (предельное напряжение) – это величина, при превышении которой элемент выходит из строя. Указывается на определенную силу тока.
5. Максимальная поглощенная энергия измеряется в Дж (джоулях). Эта характеристика показывает количество энергии импульса, которое варистор может рассеять без отказа.
6. Время отклика (единица измерения — наносекунды, нс) — величина, необходимая для перехода из одного состояния в другое, то есть изменения значения сопротивления с высокого значения на низкое.
7. Погрешность номинального напряжения — отклонение от его номинального значения в обе стороны, которое указывается в % (для импортных моделей: К=10%, L=15%, М=20% и Р=25%).