Устройство и принцип действия варистора

Для надежной и долгой эксплуатации промышленного оборудования и бытовых приборов важным фактором является защита их электрической части от перенапряжения при питании от сети. Причем система ограничения напряжения от возможных превышений должна быть максимально простой, дешевой и эффективной. Реализовать такую топологию может варистор — простыми словами, это ограничитель, вольтамперная характеристика которого не линейна и не зависит от полярности.

Как устроен варистор

Варисторы бывают:

• цилиндрической формы;
• дисковые.

Они состоят из электродов, между которыми размещен спрессованный полупроводник. Его изготавливают из карбида кремния или окиси цинка. Изделие покрывают эпоксидной смолой или компаундом. Для выводного монтажа используются варисторы, у которых к электродам прикреплены выводы. SMD-варисторы крепятся пайкой непосредственно к электродам. Для удобства поверхностного монтажа дисковых элементов в печатной плате делаются прорези.

Как работает варистор

Принцип действия варистора основан на характеристиках его сопротивления, параметры которого зависят от напряжения. Вольтамперная кривая этого прибора схожа со стабилитроном, но выгодно отличается своей симметричностью. При подаче напряжения до определенного значения по модулю сопротивление варистора составляет мегаомы, поэтому ток может быть всего несколько микроампер. А при достижении на приборе пороговой величины напряжения начинается его электрический пробой, сопротивление возрастает до единиц Ом.

Время срабатывания составляет от 5 до 40 нс, в зависимости от типа прибора. Это гораздо меньше, чем у разрядников. Импульсные скачки напряжения на варисторе при параллельном включении его в цепь питания гасятся его открытием. Прибор не обладает инерцией, поэтому сразу же после спада напряжения восстанавливает высокое сопротивление. Максимальная длительность импульса открытого состояния рассчитывается исходя из тока в цепи варистора и мощности его рассеивания.

Если время перенапряжения превышает максимальное значение, то это может привести к разрушению варистора. Поэтому в цепи с ним должен быть дополнительный элемент защиты по току, но уже более медленный. Это может быть:

• автоматический выключатель;
• плавкий предохранитель;
• самовосстанавливающийся предохранитель;
• электронная защита по току.

Время срабатывания этой защиты должно быть меньше максимально допустимой длительности импульса в той цепи, где установлен этот прибор. В основных характеристиках варисторов указываются параметры максимальной рассеиваемой мощности в ваттах или в джоулях. Эти значения необходимы для расчета предельной длительности импульса.

При использовании варистора в цепях с повышенной частотой значимым становится такой параметр, как емкость, которая может находится в диапазоне 60 – 3000 пФ. Например, на частоте 1 кГц при емкости варистора 1000 пФ, эквивалентное сопротивление будет составлять 1 кОм. В цепях с сетевым напряжением переменного тока частотой 50 Гц этот параметр не имеет особого влияния. Разве что при шунтировании варистором полупроводниковых приборов для их защиты от перенапряжения.

На сайте компания «ЗУМ-СМД» есть большой выбор компонентов электроники. У нас можно купить варисторы оптом по низкой цене.