Qu'est-ce qu'une varistance et pourquoi est-elle nécessaire?
Principe de fonctionnement
Une varistance est un dispositif semi-conducteur avec une caractéristique courant-tension non linéaire symétrique. Selon sa forme, nous pouvons conclure que la varistance fonctionne à la fois en courant alternatif et continu. Examinons-le plus en détail.
Dans l'état normal, le courant à travers la varistance est extrêmement faible, il est appelé Courant de fuite. Il peut être considéré comme un composant diélectrique avec une certaine capacité électrique et on peut dire qu'il ne passe pas de courant. Mais, à une certaine tension (dans l'image, c'est + - 60 Volts), il commence à passer le courant.
En d'autres termes, le principe de fonctionnement de la varistance dans les circuits de protection ressemble à un éclateur, seulement dans un dispositif semi-conducteur ne se produit pas une décharge d'arc, mais sa résistance interne change. Avec une diminution de la résistance, le courant des unités de microampères augmente à des centaines ou des milliers d'ampères.
L'image graphique conditionnelle de la varistance dans les circuits:
La désignation de l'élément sur les diagrammes ressemble à une résistance conventionnelle, mais barrée en diagonale par une ligne sur laquelle la lettre U peut être appliquée. Pour trouver cet élément sur la carte ou dans le circuit, faites attention aux signatures, le plus souvent elles sont indiquées comme RU ou VA.
L'apparition de la varistance:
Une varistance est installée parallèlement au circuit pour le protéger. Par conséquent, avec une impulsion de tension du circuit protégé, l'énergie n'entre pas dans l'appareil, mais est dissipée sous forme de chaleur sur la varistance. Si l'énergie d'impulsion est trop élevée, la varistance brûlera. Mais le concept s'estompe, il y a deux options de développement. Soit la varistance se déchirera simplement, soit son cristal s'effondrera et les électrodes seront court-circuitées. Cela entraînera l'épuisement des pistes et des conducteurs, ou il y aura un incendie dans les éléments du boîtier et d'autres pièces.
Pour éviter cela devant la varistance, un fusible est installé en série avec l'ensemble du circuit dans le fil de signal ou d'alimentation. Ensuite, dans le cas d'une forte impulsion de tension et d'un fonctionnement à long terme ou d'un grillage de la varistance, le fusible brûlera également, rompant le circuit.
En bref, pourquoi un tel composant est nécessaire - ses propriétés protègent le circuit électrique contre les surtensions fatales qui peuvent se produire à la fois sur les lignes d'information et sur les lignes électriques, par exemple, lors de la commutation d'appareils électriques puissants. Nous discuterons de cette question un peu plus loin.
Dispositif
Les varistances sont disposées tout simplement - à l'intérieur, il y a un cristal de matériau semi-conducteur, le plus souvent c'est de l'oxyde de zinc (ZiO) ou du carbure de silicium (SiC). La poudre pressée de ces matériaux est soumise à un traitement à haute température (cuite) et recouverte d'une gaine diélectrique.Il existe des versions avec bornes axiales pour le montage dans des trous sur une carte de circuit imprimé, ainsi que dans un boîtier CMS.
La figure ci-dessous montre clairement la structure interne de la varistance:
Paramètres clés
Pour bien choisir la varistance, vous devez connaître ses principales caractéristiques techniques:
- Tension de classification, peut être désignée comme Un. Il s'agit d'une telle tension à laquelle un courant de 1 mA commence à circuler à travers la varistance, avec un excès supplémentaire, le courant augmente comme une avalanche. Ce paramètre est indiqué dans le marquage varistance.
- Dissipation de puissance nominale P. Détermine la quantité d'un élément qui peut se dissiper tout en conservant ses caractéristiques.
- Énergie maximale d'une seule impulsion W. Mesurée en Joules.
- Impulsion Ipp de courant maximum. Alors que le front se développe dans les 8 μs, et sa durée totale est de 20 μs.
- Capacité fermée - Co. Étant donné qu'à l'état fermé, la varistance est une sorte de condensateur, car ses électrodes sont séparées par un matériau non conducteur, elle a une certaine capacité. Ceci est important lorsque l'appareil est utilisé dans des circuits haute fréquence.
On distingue également deux types de contraintes:
- Um ~ est la variable efficace ou efficace maximale;
- Um = est la constante maximale.
Marquage et sélection de varistance
En pratique, par exemple, lors de la réparation d'un appareil électronique, vous devez travailler avec le marquage varistance, généralement il se présente sous la forme:
20D 471K
Qu'est-ce que c'est et comment le comprendre? Les 20 premiers caractères sont le diamètre. Plus il est grand et épais, plus la varistance peut dissiper d'énergie. De plus, 471 est une tension de classification.
D'autres caractères supplémentaires peuvent être présents, indiquant généralement le fabricant ou la caractéristique du composant.
Voyons maintenant comment choisir correctement la varistance, afin qu'elle remplisse correctement sa fonction. Pour sélectionner un composant, vous devez savoir dans le circuit avec quelle tension et quel type de courant il fonctionnera. Par exemple, on peut supposer que pour protéger les appareils fonctionnant dans un circuit 220V, il est nécessaire d'utiliser une varistance avec une tension de classification légèrement supérieure (pour qu'elle fonctionne lorsque la valeur nominale est largement dépassée), c'est-à-dire 250-260V. C'est fondamentalement faux.
Le fait est que dans les circuits AC 220V est la valeur efficace. Si vous n'entrez pas dans les détails, alors l'amplitude du signal sinusoïdal à la racine de 2 fois plus que la valeur réelle, soit 1,41 fois. En conséquence, la tension d'amplitude dans nos prises est de 300 à 310 V.
240 * 1,1 * 1,41 = 372 V.
Où 1,1 est le facteur de sécurité.
Dans de tels calculs, l'élément commencera à fonctionner lorsque la tension actuelle sautera de plus de 240 volts, donc sa tension de classification doit être d'au moins 370 volts.
Vous trouverez ci-dessous les caractéristiques typiques des varistances pour les réseaux CA avec une tension de:
- 100V (100 ~ 120) - 271k;
- 200V (180 ~ 220) - 431k;
- 240 V (210 ~ 250) - 471 k;
- 240V (240 ~ 265) - 511k.
Usage domestique
Le but des varistances est de protéger le circuit pendant les impulsions et surtension sur la ligne. Cette propriété a permis aux éléments considérés de trouver leur application comme protection:
- lignes de communication;
- entrées d'informations d'appareils électroniques;
- circuits de puissance.
La plupart des alimentations bon marché n'installent aucune protection. Mais dans les bons modèles, des varistances sont installées en entrée.
De plus, tout le monde sait que l'ordinateur doit être connecté à l'alimentation via une rallonge spéciale avec un bouton - filtre réseau. Il filtre non seulement les interférences, mais des varistances sont également installées dans les circuits de filtre normaux.
Souvent, les électriciens recommandent de protéger les lampes LED chinoises en installant une varistance parallèle à la cartouche. D'autres appareils protègent également, certains montent la varistance dans une prise ou dans une prise pour protéger l'équipement connecté.
Pour protéger tout l'appartement - vous pouvez installer la varistance sur un rail Dyn, dans de bons appareils dans le cas sont de vraies varistances puissantes avec un diamètre d'un poing.Un exemple d'un tel appareil est SPE-1, qui est illustré sur la photo ci-dessous:
En conclusion, je voudrais noter que le but de la varistance est de protéger tout circuit électrique. Le principe de fonctionnement est basé sur un changement de la résistance de la structure semi-conductrice sous l'influence de la haute tension. La tension à laquelle un courant de 1 mA commence à traverser l'élément est appelée classification. Ceci et le diamètre de l'élément sont les principaux paramètres lors du choix. Peut-être que nous avons clairement expliqué ce qu'est une varistance et pourquoi elle est nécessaire, posez des questions dans les commentaires si vous ne comprenez pas quelque chose.
En fin de compte, nous vous recommandons de regarder des vidéos utiles sur le sujet de l'article:
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