Varistor-symbolen uitgelegd: Circuits beschermen en praktische toepassingen

Stel u voor: u werkt soepel aan uw elektrisch project. Dan krijgt u problemen met hoge spanningstoppen. Eerst panickeert u. En dat is terecht, want deze situatie beïnvloedt het circuit slecht. Maar het goede nieuws is: de varistor is het perfecte elektrische component voor de klus. Bent u onbekend met de term? Een varistor is een elektronisch onderdeel met een elektrische weerstand die afwijkt van de aangelegde spanning. Er is ook iets wat we Varistor-symbolen noemen. De term verwijst naar een circuitvoorstelling van de varistor. Het omvat een diagonale lijn met een klein toegevoegd deel dat door een rechthoek passeert. We praten later meer over dit. Kortom: we nemen u mee door alles wat u als beginner nodig hebt.

Laten we beginnen.

Wat is een Varistor?

Varistor

Een varistor is een term in de elektrische wereld die twee woorden combineert: variabele en weerstand. U kunt het twee-terminale halfgeleiderapparaat ook een VDR (voltage-dependent resistor) noemen.

De naam VDR komt omdat het apparaat helpt elektronische apparaten te beschermen tegen overspanningstransienten. Met andere woorden: de weerstand verandert spontaan op basis van de spanningverandering over het apparaat.

Wanneer de varistorspanning stijgt, daalt de weerstand. En er is een drastische daling van de weerstand bij een overmatige spanningsstijging.

Omdat de varistor circuits beschermt tegen spanningstoppen of fluctuaties, is het vitaal om het in een shunt met het te beschermen apparaat te plaatsen. De varistor lijkt op de diode vanwege het niet-lineaire, niet-ohmische stroom-spanningskenmerk. Maar het verschilt van de diode omdat het identieke kenmerken heeft voor beide richtingen (linker- en rechterkant) van de doorloops spanning.

Oorspronkelijk bouwden ingenieurs varistors traditioneel door twee gelijkrichters te combineren, zoals germanium-oxide of koper-oxide gelijkrichters. Ze deden de combinatie in antiparallele configuratie. Maar tegenwoordig gebruiken ingenieurs gecombineerde keramische metaal-oxide materialen.

Deze materialen zijn adequaat om richtingsgedrag op microscopische schaal te tonen. Daarom kunt u het apparaat MOV (metaal-oxide varistor) noemen. Voorbeelden van varistors zijn de reostat en potentiometer.

Varistor-symbolen

Varistor icoon

Zoals eerder gezegd, is het varistorsymbool een circuitvoorstelling met een klein toegevoegd deel aan één einde van een diagonale lijn die een rechthoek kruist, wat de lichaam van de weerstand is. De afbeelding toont dat de aard van de varistor niet-lineair is.

Zeker, u kunt andere symbolen tegenkomen die de varistor voorstellen op verschillende occasions. Maar deze is wijdverspreid en onderhouden volgens gangbare standaarden.

Wat zijn de kenmerken van een Varistor?

Wanneer u een spanningsafhankelijke weerstand heeft, kunt u een variabele niet-lineaire weerstand verwachten. En dit hangt meestal af van de spanning die u aanlegt. Dat gezegd, onder normale belastingstoestanden is de impedantie hoog.

Echter, de impedantie daalt naar een lage waarde als de drempelspanning overschreden wordt. Ook, wanneer u een circuit onderwerpt aan een hoge spanningstransient, zal de varistor in actie treden door te geleiden en de transiente spanning te klemmen. Het doel is ervoor te zorgen dat de transiente spanning een veilig niveau bereikt.

Daarnaast beschermt de varistor het circuit effectief door de energie van de binnenkomende piek deels te absorberen en te geleiden.

De metaal-oxide varistor (MOV) lijkt het meest voorkomende type varistor. Als u bekend bent met de diode-overgang, merkt u op dat de korrelgrenzen van de varistor P-n-overgang halfgeleiderkenmerken bieden. U kunt het apparaat construeren met een samengevoegde matrix van zinkoxidekorrels.

Metaal-oxide varistor

Ook kunt u het uitgebreide netwerk van diodes in parallel en serie vergelijken met de matrix van willekeurig georiënteerde korrels. Verder, wanneer u MOVs blootstelt aan herhaalde pieken, neigt het te degraderen. Dat wil zeggen: de klemspanning van MOVs daalt een beetje na elke golf. De mate van daling hangt af van de relatie tussen de joule-waarde van de MOV en de puls.

Bovendien kunt u een mogelijke faalmodus ervaren als de klemspanning blijft dalen. Dit kan een brandgevaar veroorzaken. De beste manier om dit te voorkomen is door de MOV in serie met een thermische zekering te verbinden. Op die manier kan het apparaat loskoppelen bij oververhitting.

Maar om degradatie volledig te minimaliseren, is het cruciaal om blootstelling aan pieken te beperken door een hoge klemspanning te gebruiken die past bij wat het beschermde circuit toelaat.

Hoe werken Varistors?

Het werkingsprincipe van een varistor is eenvoudig. Maar het is cruciaal om het concept achter spanningstoppen te begrijpen en hoe ze in een systeem bestaan. Allereerst is het vitaal om te weten dat de meeste pieken schakelpieken zijn.

Met dat in gedachten, kunt u zeggen dat een hoge spanningstop kan gebeuren wanneer u een inductief circuit uitschakelt. De golf bestaat door de direct vrijkomende energie die de inductantie opgeslagen had. Er is een regel die zegt: "wanneer u de piek uitschakelt, verdubbelt de spanning." Ook, wanneer u de piek inschakelt, resulteert dit in een dubbele stroom.

Dus een varistor biedt bij hoge spanningen een lage-weerstandspad, en bij lage spanningen een hoge-weerstandspad. Dat gezegd, kunt u ook de variatie in weerstand met spanning zien vanuit de statische weerstandskromme van de varistor. De kromme toont ook een niet-lineaire aard die de wet van Ohm niet volgt.

Met andere woorden: wanneer u een kleine spanning over de elektrode aanlegt, vloeit slechts een minieme stroom. In tegenstelling, wanneer u een grote spanning gebruikt, zult u een doorbraak merken. En dit gebeurt door omgekekte lekkagestroom via de diode-overgangen.

De doorbraak gebeurt meestal door elektronen-tunneling en thermionische emissie die substantiële stroomstroom initieert. Als resultaat zult u een niet-lineair stroom-spanningskenmerk merken.

Dat gezegd, kunt u de verbinding tussen spanning en stroom tonen door:

I = k^. V^a

Waarbij:

• I – stroom
• V – spanning
• a – graad van niet-lineariteit

Varistor-typen

De belangrijkste typen varistors die beschikbaar zijn, omvatten:

1. Metaal-oxide varistor – eerder besproken als een niet-lineaire transiënte suppressor-variant die zinkoxide in een matrix van andere metaaloxiden zoals mangaan, kobalt en bismut tussen twee metalen platen bevat.

2. Silicium-carbide varistor – een variant die de markt domineerde voordat MOVs kwamen. Het bestaat uit silicium-carbide. Daarnaast waren ze nuttig in hoogspanningstoepassingen.

Maar het heeft een significante nadel: het trekt een aanzienlijke stand-by stroom. Daarom hebt u een serie-gap nodig om de stand-by vermogensverbruik te reduceren.

Varistor-toepassingen

Van alles wat u hier heeft gelezen, is het makkelijk te zien dat varistors gevoelige apparaten zijn voor spanningsverandering. En ze hebben enkele nadelen. Bijvoorbeeld: varistors bieden geen bescherming tegen spanningsdips, stroompieken tijdens het opstarten van een apparaat, of stroom tijdens een kortsluiting.

Maar de voordelen wegen op tegen de nadelen. Bijvoorbeeld: ze zijn snelle overspanningsapparaten. Ook kunt u de bipolaire apparaten voor zowel DC- als AC-toevoeringen gebruiken. Het is dus niet verrassend dat fabrikanten ze gebruiken om de verlichting van industriële apparatuur en netwerkoverspanningen van huishoudelijke apparaten te onderdrukken.

De varistors zijn nuttig in de volgende toepassingen:

• Microprocessor-bescherming
• Industriële hoge-energie AC-bescherming
• Elektronische apparatuur-bescherming

Elektronische back-up beveiliging zekering

• Auto-elektronica bescherming

Circuitbeveiligingsapparaat voor auto's

• Laagspannings printplaat-bescherming
• Voedingsbescherming

UPS stroombeveiliging

• Transiente spanningstop-onderdrukker

Transiente spanningstop-onderdrukker diode

• Telefoon- en andere communicatielijn-bescherming
• Stroomstripe-beschermers

Voedingsspanning-beschermer

• Kabel-TV systeem overspanningsbeveiligers
• Radio communicatieapparatuur transiënte onderdrukking

Man met radio communicatie

Varistor-testen

U kunt een varistor snel testen met een multimeter. Het proces begint wanneer u de multimeter aanzet en ervoor zorgt dat deze correct ingesteld is. Dat wil zeggen: het apparaat moet weerstand keer 1000 ohm lezen. Vervolgens kunt u een meetpunt aan de vrije varistor-aansluiting aanraken, terwijl de tweede sonde verbonden blijft.

Zodra u die stap voltooid heeft, noteer de weerstand op de meter. Als de weerstand relatief laag is, betekent dit dat de varistor slecht is. Maar als de weerstand bijna oneindig leest, betekent dit dat de varistor in goede staat is.

Op dit moment kunt u de aansluiting verwijderen en een nieuwe varistor van dezelfde waarde monteren als de vorige slecht was. Echter, als de varistor goed is, soldeer de losgekoppelde aansluiting weer vast.

Ook is het vitaal om te weten dat varistors in verschillende categorieën vallen op basis van het spanningsbereik dat ze zonder schade kunnen verdragen. Andere factoren waar u op moet letten bij een varistor zijn:

• Werks spanning
• Maximale stroom
• Energie-waarde (joules)
• Doorbraakspanning

Afsluitende woorden

Meestal is het onmogelijk om gebeurtenissen met een grote energiegrootte te vermijden, zoals een blikseminslag. Maar u kunt uzelf redden van de gevolgen van de gebeurtenis met varistors, want ze helpen lijnspanningstoppen te neutraliseren. En het is een goede reden waarom veel apparaten, van huishoudelijk tot industriëel, varistors gebruiken.

Als u van plan bent dit project te starten, is het vitaal om vertrouwd te raken met het varistorsymbool, dat de niet-lineaire aard van het halfgeleiderapparaat toont.

Wat vindt u van varistors? Heeft u ze al geprobeerd in uw elektronische projecten? Of heeft u meer duidelijkheid nodig over het onderwerp? We helpen u graag. Neem gerust contact met ons op.