Как работает варистор.

[krian]

ALEX_A!
Что значит "некоторая категория помех". Для фильтра любой сигнал - это спектр. Если часть спектра попадет в полосу пропускания фильтра, то она не ослабиться. Но часть спектра несет только часть энергии и часть информации о форме. Поэтому импульс все-таки ослабиться и исказится.
Вы некорректно понимаете инерционность фильтра. Инерционность означает, чтобы входной импульсный сигнал был обнаружен на выходе ФНЧ может потребоваться не один импульс.
Понятно, что сопротивление варистора непостоянно и зависит от напряжения, также и ток через него. Но то, что я написал в предыдущем сообщении, соответствует закону Ома, а ваш ответ это не опровергает, хотя и не объясняет суть варистора с этой стороны. Ну поглощает он энергию. Никто не спорит. Но в расчетах из разных областей техники условно считается, что сеть - источник с бесконечной энергией. Особенно для варистора. А сжечь предохранитель, т.е. прекратить поступление энергии, он не может.
Я для аргументации привел ВАХ варистора, полученную экспериментально. Может у вас другая информация? Или другие варисторы? Если нет, то проясните защитные свойства варистора, исходя из имеющейся ВАХ, а не абстрактно.

[ALEX__A]

Что значит "некоторая категория помех". Для фильтра любой сигнал - это спектр. Если часть спектра попадет в полосу пропускания фильтра, то она не ослабиться. Но часть спектра несет только часть энергии и часть информации о форме. Поэтому импульс все-таки ослабиться и исказится.

Спектр - это характеристика сигнала.

Некоторая категория помех, в данном случае, категория помех не ослабляемая фильтром.

Ну поглощает он энергию. Никто не спорит. Но в расчетах из разных областей техники условно считается, что сеть - источник с бесконечной энергией. Особенно для варистора. А сжечь предохранитель, т.е. прекратить поступление энергии, он не может.

Посмотрите на проблему с другой стороны. Итак, у нас есть сеть. Источник с неограниченной энергией. Это позволяет нам, при расчетах не учитывать такие моменты, как измсенение параметров сети вследствие работы нашего устройства. Напряжение в сети мы считаем постоянным. Ток бесконечным. Все вышесказанное относится к питанию устройства как такового, но не более того.

Известно, что сеть имеет весьма сложную структуру. Это некоторая совокупность проводников, достаточно большой протяженности. В ней большое количество потребителей. Постоянно протекаю процессы коммутации. Более того эта сеть не одна. Существуюет множество сетей, и зачастую, их линии проходят на достаточно близком расстоянии. Все это приводит к возникновению в сети различного вида помех, в том числе и импульсных.

Предположим, и не будем думать как это произошло, поскольку если ставить такой вопрос, то на него всегда можно найти ответ, на входе, например, ИБП присутствует импульс высокого напряжения. Как это будет выглядеть? Это будет синусоида искаженной формы, на которой, в какой либо части будет присутсвовать всплеск напряжения, т.е. мы будем в некоторый момент времени иметь дело с алгебраической суммой того, что создает генератор (трансформатор) сети и собственно импульсной помехой. Параметры этого импульса могут быть различными, например, амплитуда 1500 В, длительность 20 мкс.

Этот одиночный (!!! Вы рассматриваете всегда переодические процессы !!!) импульс, спектр которого бесконечен или стемится к этому, проходит через фильтр, искажается, амплитуда его безусловно уменьшается (энергия падает), и поступает на ключевой транзистор ИБП, что может привести к выходу его из строя. Или за счет превышения импульсного тока через транзистор, ведь одиночный импульс напряжения в схеме порождает определенное значение тока в зависимости от параметров схемы, амплитуды и длительности импульса. Или за счет превышения максимально допустимого напряжения в закрытом состоянии транзистора.

Очевидно, что энергия этого импульса может быть поглошена варистором. Напряжение импульса существенно превышает квалификационное напряжение варистора, его сопротивление резко уменьшается, энергия импульса поглощается. Результат - уменьшение амплитуды импульса приблизительно до квалификационного напряжения варистора.

Я для аргументации привел ВАХ варистора, полученную экспериментально. Может у вас другая информация? Или другие варисторы? Если нет, то проясните защитные свойства варистора, исходя из имеющейся ВАХ, а не абстрактно.

ВАХ варистора приведена на рисунке. На ВАХ по оси Y существут две характерные точки, которым соответствует значение квалификационного напряжения. При изменении входного напряжения внутри указанных точек, ток, протекающий через варистор, не превышает квалификационного. При выходе за указанный предел, ток стремится к бесконечности, что эквивалентно резкому снижению внутреннего сопротивления варистора. Напряжение на варисторе при этом остается практически неизменным.
Безусловно, после достижения некоторого максимального значения тока, варистор выйдет из строя.

Из ВАХ следуют и его защитные свойства - способность ограничивать напряжение на уровне квалификационного напряжения (безусловно на этот процесс накладываются ограничения с точки зрения времени, тока, т.е. энергии).

С уважением, Алексей.

-- Прилагается рисунок: --

[kard]

Вы спрашивали:
Прошу совета.
Проблема с включением варистора. ... Вот и прошу совета - может как-то по-другому надо? ...

Мой совет.
Дискуссия, интересная,но, чтобы самому доковыряться, целесообразно, наряду с сжиганием компонентов (и денег), самостоятельно проводить виртуальное моделирование. По поводу варисторов смотри моделирование в программах Electronics Workbench & Micro Cap: Кардашев Г. А.. Виртуальная электроника. Компьютерное моделирование аналоговых устройств. – М.: Горячая линия-Телеком, 2002, 260 с. (раздел 2.3 Стабилизаторы и ограничители напряжения, а может и ещё что-то сгодится!).
Успехов, Kard

[krian]

ALEX_A!
Все равно из ваших слов непонятно. График тоже абстрактный. Вы можете назвать конкретные цифры? При Uн - 1мА, при 2Uн - ХХмА и т.д. Тогда можно будет сравнивать и рассуждать. Или скажите, что у вас таких данных нет. Я их тоже в свое время не нашел, поэтому измерил ВАХ собственноручно.
Рассмотрим пример. В сеть включен ИБП - активно-емкостная нагрузка. Амплитуда синусоиды 300В. В установившемся режиме ток потребления 1А.
Параллельно подключен варистор с квалификационным напряжением Uн=330В при токе 0.001А.
Дальше я рассуждаю опираясь на известные законы электротехники.
Где-то проскочил импульс 700В, который "сел" как раз на вершину синусоиды. В сумме получилось 1000В. А раз он "сел", то у него достаточная мощность, иначе он бы поглотился самой сетью.
Согласно моей ВАХ ток через варистор на пике импульса должен достичь 0.1А. Но у нас ещё есть нагрузка. Через безинерционную активную составляющую ток должен увеличиться пропорционально в 3.3 раза, т.е. до 3.3А против 0,1А через варистор.
Ток через емкостную составляющую будет определяться внутренним сопротивлением емкости и увеличиться во много-много раз.
А если все это включено параллельно (считаем, что емкость хорошая, импульсная), то большая часть энергии будет поглощена емкостью. Ток через варистор (0,1А) составит малозаметную долю общего броска тока и, соответсвенно, такую же долю составит поглощенная им енергия.
Причем, для достижения такого тока через варистор напряжение должно повыситься в 3(три!!!) раза по сравнению с квалификационным.
Поэтому хочется понять, из каких соображений и числовых данных вы утверждаете, что варистор защитит собой всю остальную схему?

[ALEX__A]

Все равно из ваших слов непонятно. График тоже абстрактный. Вы можете назвать конкретные цифры? При Uн - 1мА, при 2Uн - ХХмА и т.д. Тогда можно будет сравнивать и рассуждать. Или скажите, что у вас таких данных нет. Я их тоже в свое время не нашел, поэтому измерил ВАХ собственноручно.

В данном графике нет необходимости. Все необходимые данные для расчетов приведены в справочном листе производителя.

Вы сняли ВАХ одного единственного типа варистора и применяете его для любого случая - это недопустимо.

Согласно Вашим выкладкам, Вы сняли ВАХ варистора для статического режима. Это некорректно. Классификационное напряжение варистора определяется при кратковременном пропускании через варистор классификационного тока. Иными словами, ВАХ варистора строится для импульсного режима. И это вполне соответствует физическим принципам его работы. Ориентировочно длительность испытательных импульсов составляют 20 мкс. Согласно справочным данным используют 8 испытательных импульсов. Т.о. построенная вами ВАХ не может описывать работу варистора в импульсном режиме.

При паралельном включении нагрузки и варистора, защита нагрузки от импульсного перенапряжения осуществляется за счет сопротивления варистора, в период действия перенапряжения, существенно меньшего, чем сопротивление нагрузки, поэтому ток, порождаемый импульсом, приходящийся на защищаемую цепь незначительный, а напряжение не превыщает классификационное, если энергия импульса не превышает максимально допустимую.

С уважением, Алексей.

[krian]

ALEX_A!
А как же тогда ваши утверждения о регулировке усиления и стабилизации напряжения в сообщении от 30.01? Там ведь статическая ВАХ нужна, не так ли?
Я могу снять и импульсную ВАХ. Вот только запоминающий осциллограф надо вынуть со склада. Сейчас не с руки, но думаю, что первоначальные результаты повторяться.
Вы, похоже, сами этого никогда не делали, а просто свято верите в то, что пишут продавцы варисторов.

[ALEX__A]

ALEX_A!
А как же тогда ваши утверждения о регулировке усиления и стабилизации напряжения в сообщении от 30.01? Там ведь статическая ВАХ нужна, не так ли?
Я могу снять и импульсную ВАХ. Вот только запоминающий осциллограф надо вынуть со склада. Сейчас не с руки, но думаю, что первоначальные результаты повторяться.
Вы, похоже, сами этого никогда не делали, а просто свято верите в то, что пишут продавцы варисторов.

Абсолютно правильно. Именно статическая. Хотя, в частности, стабилизатор может быть импульсным.

Варистор может использоваться как в статическом так и в импульсном режиме. Также как и транзистор, у которого импульсные и статические характеристики различны.

Очевидно, что в случае защиты цепей от импульсных бросков напряжения, необходимы характеристика варистора именно в импульсном режиме.

Для сняти ВАХ в указанном режиме нет необходимости в запоминающем осциллографе. Необходим достаточно мощный БП и оконечный каскад к стандартному генератору импульсов. Задав необходимую длительность импульсов, подключив один канал осц. к датчику тока, а второй непосредственно к варистору, вы сможете снять искомую Вами зависимость. В качестве временных характеристик, используйте стандартные значения указанные в информационных листках.

ВАХ варистора в статическом и импульсном режиме будут различны. Снимая ВАХ в статическом режиме Вы снимаете ВАХ фактически при неограниченом протекании энергии через прибор. Количество этой энергии существенно превышает максимально допустимые значения. Кроме того влияние оказывает и температура корпуса прибора.

С уважением, Алексей.

[krian]

Когда снималась статическая ВАХ, варисторы опускались в ванночку с трансформаторным маслом, чтобы исключить перегрев. Все были новые. Так у меня в журнале записано.
А запоминающий осциллограф мне нужен чтобы использовать большую скважность. Для чистоты эксперимента. Можно, конечно установить частоту герц 50 или 100. Тогда и обычный подойдет. Будет время - проверю. Но сомневаюсь, что ВАХ станет круче. Исходя из принципа действия самого варистора. Если конечно этим словом не назвали теперь совсем другой прибор, а не тот, который известен с 60-х годов. Можно было усовершенствовать технологии, но если принцип действия остался прежним, то и основные свойства должны были сохраниться.

[ALEX__A]

Когда снималась статическая ВАХ, варисторы опускались в ванночку с трансформаторным маслом, чтобы исключить перегрев. Все были новые. Так у меня в журнале записано.
А запоминающий осциллограф мне нужен чтобы использовать большую скважность. Для чистоты эксперимента. Можно, конечно установить частоту герц 50 или 100. Тогда и обычный подойдет. Будет время - проверю. Но сомневаюсь, что ВАХ станет круче. Исходя из принципа действия самого варистора. Если конечно этим словом не назвали теперь совсем другой прибор, а не тот, который известен с 60-х годов. Можно было усовершенствовать технологии, но если принцип действия остался прежним, то и основные свойства должны были сохраниться.

Ванна с трансформаторным маслом никогда не обеспечит локального охлаждения зерен полупроводника (карбид кремния) или оксида металла.
Безусловно многое изменилось. Физический принцип действия остался неизменным, но обилие новых материалов позволили получать практически огромные значения импульсных токов.
С уважением, Алексей.

[EVGENIY1962]

Вы некорректно понимаете инерционность фильтра. Инерционность означает, чтобы входной импульсный сигнал был обнаружен на выходе ФНЧ может потребоваться не один импульс.

Эко вас батенька понесло.Это не цифровой фильтр сотого
порядка.
В жизни все что пришло то и прошло.То что импульс проходя сетевой фильтр искажаетя это естественно.
Для того чтобы угробить варистор кроме тока важно время воздействия тока.