नेटवर्क में शामिल प्रत्येक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण को वर्तमान या वोल्टेज के थ्रेशोल्ड मान से अधिक होने से सुरक्षा की आवश्यकता होती है। वर्तमान सुरक्षा के लिए विभिन्न फ़्यूज़ और सर्किट ब्रेकर का उपयोग किया जाता है, लेकिन डिवाइस को ओवरवॉल्टेज से बचाने के लिए अक्सर वैरिस्टर्स का उपयोग किया जाता है। इस लेख में, हम वैरिस्टर के संचालन के सिद्धांत, इसकी विशेषताओं, इस इलेक्ट्रॉनिक घटक के फायदे और नुकसान पर विचार करेंगे।
विषय
एक varistor क्या है और इसका उपयोग कहाँ किया जाता है
Varistor - यह सेमीकंडक्टर मैटेरियल से बना वेरिएबल रेसिस्टर है, जो उस पर लगाए गए वोल्टेज के आधार पर अपने इलेक्ट्रिकल रेजिस्टेंस को बदलने में सक्षम होता है।
ऐसे इलेक्ट्रॉनिक घटक के संचालन का सिद्धांत एक पारंपरिक प्रतिरोधक और पोटेंशियोमीटर से भिन्न होता है। मानक अवरोध किसी भी समय प्रतिरोध का एक निरंतर मूल्य होता है, सर्किट में वोल्टेज की परवाह किए बिना, पोटेंशियोमीटर आपको नियंत्रण घुंडी को घुमाकर प्रतिरोध को मैन्युअल रूप से बदलने की अनुमति देता है। लेकिन वैरिस्टर में एक गैर-रेखीय सममित वर्तमान-वोल्टेज विशेषता होती है और इसका प्रतिरोध पूरी तरह से सर्किट में वोल्टेज पर निर्भर करता है।
इस संपत्ति के कारण, वोल्टेज के प्रकार की परवाह किए बिना, विद्युत नेटवर्क, मशीनों और उपकरणों के साथ-साथ इलेक्ट्रॉनिक घटकों, बोर्डों और माइक्रोक्रिकिट्स की सुरक्षा के लिए व्यापक रूप से और प्रभावी रूप से उपयोग किया जाता है। उनकी निर्माण लागत कम है, उपयोग में विश्वसनीय हैं और उच्च भार का सामना करने में सक्षम हैं।
Varistors का उपयोग 20 kV तक के उच्च-वोल्टेज प्रतिष्ठानों में और वोल्टेज सीमक के रूप में 3 से 200 V तक के निम्न-वोल्टेज प्रतिष्ठानों में किया जाता है। उसी समय, वे नेटवर्क में प्रत्यावर्ती धारा और प्रत्यक्ष धारा दोनों के साथ काम कर सकते हैं। उनका उपयोग वर्तमान और वोल्टेज के साथ-साथ वृद्धि सुरक्षात्मक उपकरणों को विनियमित और स्थिर करने के लिए किया जाता है। नेटवर्क फिल्टर, बिजली आपूर्ति, मोबाइल फोन के डिजाइन में उपयोग किया जाता है, एसपीडी और अन्य एसपीई।
संचालन के प्रकार और सिद्धांत
सामान्य परिस्थितियों में काम करते समय, वैरिस्टर का एक बड़ा प्रतिरोध होता है, जो वोल्टेज के थ्रेशोल्ड मान से अधिक होने पर घट सकता है। यही है, यदि सर्किट में वोल्टेज काफी बढ़ जाता है, तो वैरिस्टर एक इन्सुलेट राज्य से विद्युत प्रवाहकीय स्थिति में जाता है और अर्धचालक में हिमस्खलन प्रभाव के कारण, स्वयं के माध्यम से एक बड़ा प्रवाह पारित करके वोल्टेज को स्थिर करता है।
Varistors उच्च और निम्न वोल्टेज के साथ काम कर सकते हैं और, तदनुसार, उपकरणों के दो समूहों में विभाजित होते हैं जिनके संचालन का एक ही सिद्धांत होता है:
- उच्च-वोल्टेज: 20 केवी तक के वर्तमान मूल्यों के साथ सर्किट में संचालन करने में सक्षम (नेटवर्क और उपकरणों की सुरक्षात्मक प्रणालियों में उपयोग किया जाता है, वृद्धि सुरक्षा उपकरणों में)।
- कम वोल्टेज: इस प्रकार के घटकों के लिए रेटेड वोल्टेज 3 से 200 वी तक भिन्न होता है (इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और उपकरण घटकों को 0.1 - 1 ए के वर्तमान के साथ सुरक्षित रखने के लिए उपयोग किया जाता है और बिजली स्रोत के इनपुट या आउटपुट पर स्थापित होता है)।
Varistor प्रतिक्रिया समय शक्ति का लहर उठना लगभग 25 एनएस है, जो एक उत्कृष्ट मूल्य है, लेकिन कुछ मामलों में अपर्याप्त है। इसलिए, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माताओं ने एक smd रोकनेवाला बनाने के लिए एक तकनीक विकसित की है, जिसका प्रतिक्रिया समय 0.5 ns है।
उच्च तापमान पर बाइंडर (राल, मिट्टी, कांच) के साथ इस सामग्री को सिंटर करके सभी प्रकार के वेरिस्टर सिलिकॉन कार्बाइड या जिंक ऑक्साइड से बने होते हैं। एक अर्धचालक तत्व प्राप्त करने के बाद, इसे दोनों तरफ से धातुकृत किया जाता है, जिसमें कनेक्शन के लिए टांका लगाने वाली धातु की लीड होती है।
अंकन, मुख्य विशेषताएं और पैरामीटर
वैरिस्टर्स का प्रत्येक निर्माता अपने उत्पाद को एक निश्चित तरीके से लेबल करता है, इसलिए काफी बड़ी संख्या में पदनाम विकल्प और उनकी व्याख्याएं हैं। सबसे आम रूसी वैरिस्टर K275 है, और लोकप्रिय विदेशी-निर्मित घटक 7n471k, kl472m और अन्य हैं।
CNR-10d751k वैरिस्टर के पदनाम को निम्नानुसार समझा जा सकता है: सीएनआर - धातु ऑक्साइड varistor; डी - इसका मतलब है कि घटक डिस्क के रूप में है; 10 डिस्क का व्यास है; 751 - इस डिवाइस के लिए प्रतिक्रिया वोल्टेज (गणना पहले दो अंकों को 10 से तीसरे अंक के बराबर शक्ति से गुणा करके होती है, यानी पहली डिग्री से 75 गुना 10, हमें 750 वी मिलता है); क - रेटेड वोल्टेज का अनुमेय विचलन, जो किसी भी दिशा में 10% है (एल - 15%, एम - 20%, पी - 25%)।
Varistors की मुख्य विशेषताएं निम्नलिखित पैरामीटर हैं:
वर्गीकरण वोल्टेज - वैरिस्टर के माध्यम से बहने वाले वर्तमान के कुछ मूल्यों पर वोल्टेज (आम तौर पर यह मान 1mA . है) यह सेटिंग सशर्त है और डिवाइस चयन को प्रभावित नहीं करती है;
अधिकतम स्वीकार्य वोल्टेज - वोल्टेज सीमा (आरएमएस या आरएमएस), जिस पर वैरिस्टर अपने प्रतिरोध को कम करना शुरू कर देता है;
अधिकतम अवशोषण ऊर्जा - एक विशेषता जो ऊर्जा के मूल्य को दर्शाती है कि एक नाड़ी के संपर्क में आने पर वेरिस्टर नष्ट हो जाता है और विफल नहीं होता है (जूल में मापा जाता है);
अधिकतम उछाल वर्तमान - वर्तमान नाड़ी के उदय समय और अवधि को सामान्य करता है (एम्पीयर में मापा जाता है);
क्षमता एक बहुत ही महत्वपूर्ण पैरामीटर है, जिसे बंद अवस्था और दी गई आवृत्ति के साथ मापा जाता है (यदि वैरिस्टर पर एक बड़ा करंट लगाया जाए तो शून्य हो जाता है);
सहनशीलता - दोनों दिशाओं में नाममात्र संभावित अंतर से विचलन (प्रतिशत के रूप में दर्शाया गया है).
प्रतिक्रिया समय - वह समय अंतराल जिसके लिए varistor बंद अवस्था से खुले में जाता है (आमतौर पर कुछ दसियों नैनोसेकंड).
वैरिस्टर्स के फायदे और नुकसान
एक गैर-रैखिक रोकनेवाला (वैरिस्टर) का एक महत्वपूर्ण लाभ उच्च आवृत्तियों और भारी भार पर इसका स्थिर और विश्वसनीय संचालन है। इसका उपयोग 3 वी से 20 केवी तक वोल्टेज के साथ काम करने वाले कई उपकरणों में किया जाता है, यह निर्माण में अपेक्षाकृत सरल और सस्ता है और संचालन में कुशल है। अतिरिक्त महत्वपूर्ण लाभ हैं:
- उच्च प्रतिक्रिया गति (नैनोसेकंड);
- लंबी सेवा जीवन;
- वोल्टेज बूंदों की निगरानी करने की क्षमता (जड़ता रहित विधि)।
इस तथ्य के बावजूद कि इस इलेक्ट्रॉनिक घटक के बहुत सारे फायदे हैं, इसके नुकसान भी हैं जो विभिन्न प्रणालियों में इसके उपयोग को प्रभावित करते हैं। इसमे शामिल है:
- ऑपरेशन के दौरान कम आवृत्ति शोर;
- घटक उम्र बढ़ने (समय के साथ मापदंडों का नुकसान);
- बड़ी क्षमता: वोल्टेज और तत्व के प्रकार पर निर्भर करता है, 70 से 3200 पीएफ की सीमा में है और डिवाइस के प्रदर्शन को प्रभावित करता है;
- अधिकतम वोल्टेज मूल्यों पर, बिजली का प्रसार नहीं होता है - यह महत्वपूर्ण रूप से गर्म हो जाता है और लंबी अवधि के अधिकतम वोल्टेज मूल्यों पर विफल हो जाता है।
वैरिस्टर चयन
किसी विशेष उपकरण के लिए सही वैरिस्टर चुनने के लिए, आपको इसके शक्ति स्रोत की विशेषताओं को जानना होगा: क्षणिक दालों का प्रतिरोध और शक्ति। अधिकतम स्वीकार्य वर्तमान मूल्य, अन्य बातों के अलावा, इसके जोखिम की अवधि और दोहराव की संख्या द्वारा निर्धारित किया जाता है, इसलिए, जब एक कम करके आंका गया शिखर वर्तमान मूल्य के साथ एक वैरिस्टर स्थापित किया जाता है, तो यह जल्दी से विफल हो जाएगा।संक्षेप में, डिवाइस की प्रभावी सुरक्षा के लिए, वोल्टेज के साथ एक वैरिस्टर चुनना आवश्यक है जिसमें नाममात्र के लिए एक छोटा सा मार्जिन हो।
इसके अलावा, ऐसे इलेक्ट्रॉनिक घटक के परेशानी मुक्त संचालन के लिए, अवशोषित थर्मल ऊर्जा के अपव्यय की दर और सामान्य ऑपरेशन की स्थिति में जल्दी से लौटने की क्षमता बहुत महत्वपूर्ण है।
आरेख पर पदनाम और वैरिस्टर को जोड़ने के विकल्प
पर योजनाओं आमतौर पर varistor लक्षित, एक नियमित अवरोधक की तरह, लेकिन एक यू के साथ स्लैश के बगल में जोड़ा गया। यह सुविधा आरेखों में इंगित करती है कि इस तत्व की सर्किट में वोल्टेज पर एक प्रतिरोध निर्भरता है। पर भी वायरिंग का नक्शा इस तत्व को दो अक्षरों R और U से एक सीरियल नंबर (RU1, RU2 ... आदि) के साथ चिह्नित किया गया है।
वैरिस्टर्स को जोड़ने के लिए बड़ी संख्या में विकल्प हैं, लेकिन सभी तरीकों के लिए सामान्य बात यह है कि यह घटक पावर सर्किट के समानांतर जुड़ा हुआ है। इसलिए, वोल्टेज दालों के खतरनाक मूल्यों की अनुपस्थिति में, वैरिस्टर के माध्यम से बहने वाली धारा का एक छोटा मूल्य होता है (बड़े प्रतिरोध मूल्यों के कारण) और किसी भी तरह से सिस्टम के प्रदर्शन को प्रभावित नहीं करता है। जब एक ओवरवॉल्टेज होता है, तो वैरिस्टर प्रतिरोध को छोटे मूल्यों में बदल देता है, लोड को शंट कर दिया जाता है, और अवशोषित ऊर्जा को आसपास के स्थान में नष्ट कर दिया जाता है।
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