Kaj je kovinski oksidni varistor?
Izraz 'varistor' je kratka oblika spremenljivega upora. Zato se bodo vrednosti upora spreminjale z zunanjimi pogoji.
Varistorji iz kovinskega oksida so napetostno odvisni upori, katerih upor pada z naraščanjem napetosti na njih. Varistor je sestavljen iz dveh besed: spremenljivka in upor. Vendar teh vrst spremenljivih uporov ni mogoče spreminjati ročno. Varistorji samodejno spreminjajo svoj upor s povečanjem napetosti.
Konstrukcija kovinskih oksidnih varistorjev
Varistorji so sestavljeni iz dveh kovinskih elektrod in spojin kovinskega oksida v obliki prahu, kot sta cinkov oksid ali kobaltov oksid itd. Zrna kovinskega oksida med seboj delujejo kot PN spoji polprevodniških materialov. Ko je napetost na elektrodah, varistorji začnejo prevajati tok in prevod se ustavi, takoj ko z elektrod odstranimo zunanjo napetost.
Načelo delovanja kovinskih oksidnih varistorjev
Ko električne napetosti skokovito narastejo ali se električna moč v omrežju takoj spremeni v električnem tokokrogu, so te motnje znane kot prehodni pojavi. Magnituda napetosti v kratkem intervalu poskoči na nekaj tisoč voltov in lahko močno poškoduje električni krog. Spodaj so prikazani prehodi v AC signalu:
Varistorji zmanjšajo svoj upor takoj, ko napetost naraste, in tako delujejo tako, da zagotovijo alternativno pot minimalnega upora za napetostni skok. Edina omejitev v primeru MOV je, da so primerni za kratke intervalne prehode. Niso zasnovani za dolgotrajne prehodne pojave in poslabšajo svoje značilnosti, če so izpostavljeni ponavljajočim se ali dolgotrajnim prehodnim pojavom.
Krivulja statičnega upora varistorja
Varistorji kovinskega oksida kažejo obratno razmerje z uporabljeno napetostjo. Z naraščanjem napetosti se upor zmanjšuje. Ko napetost doseže največjo vrednost, doseže upor najmanjšo vrednost.
Varistor V-I Karakteristična krivulja
Linearni upori sledijo vzorcu ravne črte, vendar varistorji ne kažejo linearnega obnašanja, saj njihov upor pada z naraščanjem napetosti.
Karakteristične krivulje kažejo dvosmerno obnašanje varistorjev, krivulja pa je podobna značilnostim dveh Zenerjevih diod, povezanih ena za drugo. Ko varistorji prenehajo prevajati, se krivulja premakne v linearni trend v izklopljenem stanju. Med prevajanjem krivulja kaže nelinearno obnašanje.
Kapacitivnost varistorja in vpenjalne napetosti
Dve elektrodi skupaj z vmesnim medijem kovinskega oksida varistorja spominjata na kondenzator. Medij postane dielektrik in varistorji delujejo kot kondenzatorji v svojih neprevodnih načinih.
MOV vstopijo v prevodni način nad vrednostmi napetosti vpenjanja in ne prevajajo pod napetostjo vpenjanja. Vpenjalno napetost lahko definiramo kot nivo enosmerne napetosti, ki bi omogočil pretok toka 1 mA skozi telo varistorja. Ta nivo vpenjalne napetosti odloča o prevodnem načinu varistorjev.
Pri enosmerni napetosti učinek kapacitivnosti ne vpliva veliko in ostaja v mejah pod nivojem vpenjalne napetosti. Toda v primerih izmenične napetosti, pojav uhajanja toka. Reaktanca uhajanja pada s povečanjem frekvence in je izražena kot v primeru kondenzatorja spodaj:
Varistorske aplikacije
Varistorje je mogoče uporabiti v katerem koli električnem tokokrogu, ki je izpostavljen napetostnim konicam. Doda se vzporedno z električnim tokokrogom, ki je zaščiten. Spodaj je nekaj glavnih uporab varistorjev:
Zaključek
Varistorji ščitijo električno opremo pred prenapetostnimi konicami. Ščitijo občutljiva električna omrežja pred prehodnimi pojavi, tako kot odklopniki in varovalke ščitijo pred previsokim tokom. Na voljo so v izvedbah od 10 do 1000 voltov, tako za AC kot za DC napajanje.