Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu Orbis pictus 21. století

Orbis pictus 21. století Varistory OB21-OP-EL-ZEL-JAK-U-1-011 Obor: Elektrikář Ročník: 1. Vypracoval: Ing. Ivana Jakubová OB21-OP-EL-ZEL-JAK-U-1-011 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Obsah prezentace: Co je varistor Voltampérová charakteristika varistoru Vlastnosti a konstrukce varistorů Přepěťová ochrana pomocí varistoru Konkrétní příklady z katalogu V prezentaci jsou použity obrázky a udaje z otevřené encyklopedie wikipedia a z podkladů výrobců.

Varistor je polovodičový prvek, jehož odpor výrazně závisí na přiloženém napětí. Název prvku vznikl zkrácením anglického označení „variable resistor“, tedy proměnný rezistor. Někdy bývá označován výstižněji zkratkou VDR (voltage dependent resistor, tj. napěťově závislý rezistor). Varistory se vyrábějí slisováním a spékáním z karbidu křemíku SiC nebo oxidů kovů (nejčastěji zinku ZnO, tyto varistory se označují zkratkou MOV, metal oxid varistor). Schematická značka varistoru:

Voltampérová charakteristika varistoru Varistor má výrazně nelineární symetrickou voltampérovou charakteristiku s oblastí vysokého odporu v okolí nuly a naopak o mnoho řádů nižšího odporu pro napětí překračující určitou hodnotu. Prahové napětí Un charakterizuje bod, v němž se podstatně mění strmost charakteristiky (měří se při proudu In =1 mA).

Významné body charakteristiky Prahové napětí Un a jemu odpovídající referenční proud In=1mA. Důležitým parametrem je také tolerance prahového napětí (bývá zakódována v typovém označení varistoru). Pracovní napětí (stejnosměrné Udc, střídavé Uac) je napětí, které může být na varistor trvale připo-jeno, aniž by došlo k omezení napětí vlivem změny strmosti charakteristiky varistoru. Svorkové napětí Uc a jemu odpovídající impulzní proud Ic.

Přepěťová ochrana pomocí varistoru Při pracovním napětí Udc teče varistorem malý proud. Napěťová špička Upuls vyvolá výrazný narůst proudu varistorem, ale napětí se omezí na hodnotu Uc < Upuls. Varistor tak ochrání zbytek obvodu před účinky přepětí. Velikost svorkového napětí Uc bude nižší u varistoru se strmější voltampérovou charakteristikou (závisí na typu varistoru).

Časové průběhy pulzů Protože reakce obvodu na rušivý pulz závisí často nejen na velikosti, ale i časovém průběhu impulzů, jsou tvary pulzů pro testování různých vlastností stanoveny konkrétně normou. Např. pro stanovení svorkového napětí varistoru je určen impulz 8/20μs (pulz se charakterizuje údajem náběžná hrana/pološířka pulzu).

Některé další parametry varistorů Imax [A]: Maximální špičková hodnota proudu jednoho impulzu 8/20 μs Emax [J]: Maximální energie impulzu 10/1000 μs, kterou varistor rozptýlí bez poškození ELD [J]: Energie, kterou varistor rozptýlí v případě, že je odpojena baterie a alternátor je v činnosti (pouze v automobilních aplikacích) P [W]: Střední výkon opakovaných proudových impulzů, který varistor rozptýlí bez poškození tr [s]: Čas sepnutí varistoru po přiložení napěťového impulzu C [F]: Kapacita varistoru měřená při kmitočtu 1 kHz Ri [GΩ ]: Izolační odpor mezi zkratovanými vývody a pouzdrem varistoru při napětí Ui Ui [kV]: Zkušební napětí pro měření izolačního odporu varistoru δU [% /K]: Koeficient teplotní závislosti napětí Un varistoru.

Číselné hodnoty Voltampérová charakteristika varistoru se dá vyjádřit mocninnou funkcí I=K·Uα. Konstanta K závisí na geometrii varistoru a exponent α na materiálu (SiC 3 až 7, ZnO 25 až 40 i více). Prahové napětí řádu jednotek voltů až jednotek kilovoltů podle prove-dení (např. masivní varistory pro použití v energetice). V oblasti pracovních napětí mají varistory odpor řádu 1012 Ω a protékající proud je velmi malý. Je-li překročeno prahové napětí, odpor klesá na jednotky ohmů a varistorem mohou protékat až desítky ampérů. Varistory však nejsou určeny trvalému provozování v oblasti nad praho-vým napětím. I časté opakované zatěžování přepěťovými pulzy může vést k degradaci varistoru a poklesu jeho prahového napětí. Robustní varistory mohou absorbovat i značné množství energie. Rychlost reakce varistorů bývá vysoká (jednotky nanosekund). Varistory mívají poměrně vysokou vlastní kapacitu (až desítky nano-faradů), proto nejsou vhodné pro použití při vysokých frekvencích.

Příklady konstrukčního provedení SiC

Děkuji Vám za pozornost Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010 Ivana Jakubová Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010 Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky