Stellen Sie sich Folgendes vor: Sie arbeiten reibungslos an Ihrem Elektroprojekt. Dann haben Sie Probleme mit Hochspannungsüberspannungen. Zunächst einmal werden Sie in Panik geraten. Und das liegt daran, dass diese Situation die Rennstrecke stark beeinträchtigt. Aber die gute Nachricht ist: Der Varistor ist die perfekte elektrische Komponente für den Job. Kennen Sie den Begriff nicht? Ein Varistor bezieht sich auf ein elektronisches Teil, das mit einem elektrischen Widerstand ausgestattet ist, der sich von der angelegten Spannung unterscheidet. Außerdem gibt es etwas, das wir die Varistor-Symbole nennen. Der Begriff bezieht sich auf eine Schaltungsdarstellung des Varistors. Es besteht also aus einer diagonalen Linie mit einem etwas hinzugefügten Abschnitt, der durch ein Rechteck verläuft. Wir werden später im Artikel mehr darüber sprechen. Kurz gesagt, wir führen Sie durch alles, was Sie als Anfänger brauchen.
Fangen wir an.
Was ist ein Varistor?
Varistor
Quelle:
Wikimedia Commons
Ein Varistor ist ein Begriff in der elektrischen Welt, der zwei Wörter kombiniert: variabel und Widerstand. Sie können das Halbleiterbauelement mit zwei Anschlüssen auch als VDR (voltage-dependent resistor) bezeichnen.
Der VDR-Name liegt daran, dass das Gerät dazu beiträgt, elektronische Geräte vor Überspannungstransienten zu schützen. Mit anderen Worten, sein Widerstand neigt dazu, sich spontan zu ändern, basierend auf der Änderung der Spannung über das Gerät.
Wenn also die Spannung des Varistors zunimmt, nimmt der Widerstand ab. Und es gibt einen drastischen Abfall des Widerstands, wenn es einen übermäßigen Anstieg der Spannung gibt.
Da der Varistor dazu beiträgt, Stromkreise vor Spannungsspitzen oder Schwankungen zu schützen, ist es wichtig, ihn in einem Shunt mit dem geschützten Gerät zu platzieren. Der Varistor ähnelt der Diode aufgrund seiner nichtlinearen, nicht-ohmschen Strom-Spannungs-Eigenschaft. Sie unterscheidet sich jedoch von der Diode, da sie identische Eigenschaften für ihre Richtungen (linke und rechte Seite) der Traversierspannung aufweist.
Anfangs konstruierten die Ingenieure Varistoren traditionell, indem sie zwei Gleichrichter wie Germaniumoxid- oder Kupferoxidgleichrichter kombinierten. Und sie haben die Kombination in der antiparallelen Konfiguration gemacht. Heutzutage verwenden Ingenieure jedoch kombinierte keramische Metalloxidmaterialien.
Diese Materialien sind geeignet, um direktionales Verhalten auf mikroskopischer Ebene darzustellen. Daher können Sie das Gerät MOV (Metalloxid-Varistor) nennen. Weitere Beispiele für Varistoren sind der Rheostat und das Potentiometer.
Varistor-Symbole
Varistor-Symbol
Wie bereits erwähnt, ist das Varistor-Symbol eine Schaltungsdarstellung mit einem kleinen hinzugefügten Abschnitt an einem Ende einer diagonalen Linie, die ein Rechteck kreuzt , das der Körper des Widerstands ist. Außerdem zeigt das Bild, dass die Natur des Varistors nichtlinear ist.
Zweifellos können Sie bei verschiedenen Gelegenheiten auf andere Symbole stoßen, die den Varistor darstellen. Aber dieser ist weit verbreitet und wird unter gemeinsamen Standards aufrechterhalten.
Was sind die Eigenschaften eines Varistors?
Wenn Sie einen spannungsabhängigen Widerstand haben, sollten Sie mit einem variierenden nichtlinearen Widerstand rechnen. Und das hängt normalerweise von der Spannung ab, die Sie anwenden. Das heißt, wenn es normale Lastbedingungen gibt, neigt die Impedanz dazu, hoch zu sein.
Die Impedanz sinkt jedoch auf einen niedrigen Wert, wenn der Spannungsschwellenwert überschritten wird. Wenn Sie eine Schaltung einem Hochspannungstransienten aussetzen, wird der Varistor in Aktion treten, indem er die transiente Spannung leitet und lagert. Und das Ziel ist es, sicherzustellen, dass die transiente Spannung ein sicheres Niveau erreicht.
Darüber hinaus schützt der Varistor den Kreislauf effektiv, indem er die Energie aus dem eingehenden Überspannungsstoß teilweise absorbiert und leitet.
Der Metalloxid-Varistor scheint der häufigste Varistortyp zu sein. Wenn Sie mit dem Diodenübergang vertraut sind, stellen Sie fest, dass die Korngrenzen des Varistors P-N-Übergangshalbleiterfunktionen bieten. Und Sie können das Gerät mit einer verschmolzenen Matrize aus Zinkoxidkörnern konstruieren.
Metalloxid-Varistor
Quelle:
Wikimedia Commons
Außerdem können Sie das umfangreiche Netzwerk von Dioden parallel und in Reihe mit der Matrix von unregelmäßig orientierten Körnern vergleichen. Wenn Sie MOVs wiederholten Überspannungen aussetzen, neigt es dazu, sich zu verschlechtern. Das heißt, die Klemmspannung von MOVs nimmt nach jeder Welle etwas ab. Und der Grad der Abnahme hängt von der Beziehung zwischen der Joule-Bewertung des MOV und dem Puls ab.
Darüber hinaus kann es zu einem möglichen Ausfallmodus kommen, wenn die Klemmspannung weiter abnimmt. Und dies könnte eine Brandgefahr verursachen. Der beste Weg, diese Situation zu vermeiden, besteht darin, das MOV in Reihe mit einer Thermischen Sicherung zu verbinden. Auf diese Weise kann sich das Gerät trennen, wenn eine Überhitzung auftritt.
Um die Degradation jedoch insgesamt zu minimieren, ist es wichtig, die Exposition gegenüber Überspannungen zu begrenzen, indem eine hohe Klemmspannung verwendet wird, die dem entspricht, was die geschützte Schaltung zulässt.
Wie funktionieren Varistoren?
Das Funktionsprinzip eines Varistors ist einfach. Aber es ist wichtig, das Konzept hinter Spannungsspitzen zu verstehen und wie sie in einem System existieren. Zunächst einmal ist es wichtig zu beachten, dass die meisten Spikes wechseln.
In diesem Sinne können Sie sagen, dass ein Hochspannungsstoß auftreten kann, wenn Sie einen induktiven Stromkreis ausschalten. Und die Welle existiert wegen der sofortigen Freisetzung von Energie, die die Induktivität gespeichert hat. Es gibt eine Regel, die besagt: „Wenn Sie die Überspannung ausschalten, verdoppelt sich die Spannung.“ Wenn Sie die Überspannung einschalten, führt dies zu einem Doppeltakt.
Ein Varistor bietet also hohe Spannungen, einen niedrigen Widerstandspfad und niedrige Spannungen einen hohen Widerstandspfad. Das heißt, Sie können auch die Variation des Widerstands mit der Spannung aus der statischen Widerstandskurve des Varistors sehen. Die Kurve zeigt auch eine nichtlineare Natur, die nicht dem Ohmschen Gesetz folgt.
Mit anderen Worten, wenn Sie eine kleine Spannung über die Elektrode anlegen, fließt nur eine Minute Strom. Im Gegensatz dazu, wenn Sie eine große Spannung verwenden, werden Sie einen Ausfall bemerken. Und dies geschieht aufgrund einer umgekehrten Leckage über die Diodenübergänge.
Der Zusammenbruch geschieht normalerweise aufgrund von Elektronentunneln und thermionischer Emission, die einen erheblichen Stromfluss auslöst. Infolgedessen werden Sie eine nichtlineare Strom-Spannungs-Charakteristik bemerken.
Das heißt, Sie können die Verbindung zwischen Spannung und Strom zeigen, indem Sie:
I = k. Va
Wo:
I – aktuell
V – Spannung
a – Grad der Nichtlinearität
Varistor Symbole:Varistor-Typen
Zu den wichtigsten verfügbaren Arten von Varistoren gehören:
1. Metalloxidvaristor – zuvor wurde dieser Typ als eine nichtlineare transiente Suppressorvariante diskutiert, die Zinkoxid in einer Matrix anderer Metalloxide wie Mangan, Kobalt und Wismut zwischen zwei Metallplatten umfasst.
2. Siliziumkarbid-Varistor – eine Variante, die die Märkte dominierte, bevor MOVs auf den Markt kamen. Es besteht aus Siliziumkarbid. Außerdem waren sie bei Hochspannungsanwendungen hilfreich.
Aber es hat einen erheblichen Haken, der einen beträchtlichen Standby-Strom anzieht. Daher müssen Sie eine Reihenlücke verwenden, um den Standby-Stromverbrauch zu reduzieren.
Varistor Symbole:Varistor Anwendungen
Aus allem, was Sie hier gelesen haben, ist leicht zu erkennen, dass Varistoren empfindliche Geräte für Spannungsänderungen sind. Und sie haben einige Haken. Zum Beispiel bieten Varistoren keinen Schutz vor Spannungseinbrüchen, Stromstößen während der Inbetriebnahme eines Geräts oder Strom während eines Kurzschlusses.
Aber die Vorteile überwiegen die Nachteile. Zum Beispiel sind sie auch schnelle Überspannungsgeräte. Außerdem können Sie die bipolaren Geräte sowohl für DC- als auch für AC-Versorgung verwenden. Daher ist es nicht verwunderlich, dass Hersteller sie verwenden, um die Beleuchtung von Industrieanlagen und netzgeführten Transienten von Haushaltsgeräten zu unterdrücken.
Die Varistoren sind in folgenden Anwendungen hilfreich:
Mikroprozessor-Schutz
Industrieller Hochenergie-AC-Schutz
Schutz elektronischer Geräte
Elektronische Backup-Schutzsicherung
Quelle:
Wikimedia Commons
Schutz der Autoelektronik
Schaltungsschutzeinrichtung für PKW
Niederspannungs-Schutz auf Platinenebene
Schutz der Stromversorgung
USV-Schutz
Überspannungs-Überspannungsunterdrückung
Transiente Spannungs-Überspannungsunterdrückungsdiode
Quelle:
Wikimedia Commons
Schutz von Telefon- und anderen Kommunikationsleitungen
Überspannungsschutz-Steckdosenleisten
Stromquelle Überspannungsschutz
Überspannungsschutz für Kabel-TV-Systeme
Transientenunterdrückung von Funkkommunikationsgeräten
Mann mit Funkverbindung
Varistor Symbole:Varistor-Tests
Sie können einen Varistor schnell mit einem Multimeter testen. Der Vorgang beginnt, wenn Sie das Multimeter einschalten und sicherstellen, dass Sie es richtig einstellen. Das heißt, das Gerät sollte Widerstand mal 1000 Ohm lesen. Dann können Sie eine Ein-Meter-Sonde an der freien Varistorleitung berühren, während die zweite Sonde verbunden bleibt.
Sobald Sie diesen Schritt beendet haben, notieren Sie sich den Widerstand auf dem Messgerät. Wenn der Widerstand relativ niedrig ist, bedeutet dies, dass der Varistor schrecklich ist. Aber wenn der Widerstand fast unendlich ist, bedeutet dies, dass der Varistor in gutem Zustand ist.
An diesem Punkt können Sie den Lead entfernen und einen neuen Varistor der gleichen Bewertung reparieren, wenn der vorherige schlecht ist. Wenn der Varistor jedoch gut ist, löten Sie die Leitung, die Sie wieder getrennt haben.
Es ist auch wichtig zu beachten, dass Varistoren in verschiedenen Kategorien sind, basierend auf dem Spannungsbereich, den sie ohne Beschädigung aushalten können. Andere Faktoren, auf die Sie bei einem Varistor achten sollten, sind:
Betriebsspannung
Maximaler Strom
Energieeffizienzklasse (Joule)
Durchschlagsspannung
Schlusswort
Meistens ist es unmöglich, Ereignisse zu vermeiden, die mit einer großen Energiemenge einhergehen, wie ein Blitzeinschlag. Aber Sie können sich vor den Auswirkungen des Ereignisses mit Varistoren schützen – da sie helfen, Leitungsspannungsspitzen umzukehren. Und es ist ein guter Grund, warum viele Geräte, die von Haushaltsgeräten bis hin zu industriellen Anwendungen reichen, Varistoren sind.
Wenn Sie dieses Projekt beginnen möchten, ist es wichtig, mit dem Varistorsymbol vertraut zu sein, das die nichtlineare Natur des Halbleiterbauelements zeigt.
Was halten Sie von Varistoren? Haben Sie versucht, sie in Ihre elektronischen Projekte einfließen zu lassen? Oder brauchen Sie mehr Klarheit zum Thema? Wir helfen Ihnen gerne weiter. Bitte zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren.
