" title="Написать письмо">Написать письмо

Статистика

Пользователи : 1
Статьи : 1466
Просмотры материалов : 5617051
 
Варисторы и супрессоры: еще одна ложь интернета (04.08.2017). Печать E-mail
2017 - Август
04.08.2017 17:46
Save & Share
Теория, встречаемая не раз в интернете: варистор, при достижении среднеквадратичного напряжения для AC (для DC - в 1.28 раза выше), меняет свое сопротивление с очень большого (килоомы, измерено) до очень маленького (десятые доли ома, измерено) за очень малое время (25нс). В результате через варистор идет большой ток, который сожжет предохранитель и разомкнет цепь. То же самое касается супрессоров.

Однако именно в электронике очень и очень остро стоит проблема соответствия теоретической информации практическому макетированию. Если ранее в схемы ставил варисторы и супрессоры, доверяя их ТТХ, то сейчас произошел случай: защита не сработала, перенапряжение убило и нагрузку, и защиту. При условии, что в БП ПК и ИБП стоят варисторы с предохранителями, значит, существуют какие-то необычные правила их выбора, или это глобальная логическая обманка.

Это положило начало тестированию варисторов и супрессоров, в результате которого были получены плачевные результаты. Ни варисторы, ни супрессоры не обеспечивают защиту от длительного перенапряжения, что приводит нагрузку к кончине. Таблица получилась небольшая, потому что даже пластиковые стаканчики не обеспечивали рассеивание дыма медленно - в итоге пожарные датчики не сработали, но вонь пошла на весь этаж. И ее заметили.

В тестировании использовался поверенный лабораторный источник питания GW Instek SPS-3610 36В/10А с фактической возможностью выдачи 37.5В. Защитные элементы подсоединялись параллельно к резистору 200Ом/10Вт, через предохранители разных номиналов. Защитные элементы куплены в чиподипе. Фирмы - Epcos и китайские.



Заметки:
- после срабатывания супрессор повреждается - меняется ВАХ, даже если выглядит целым. Варистор же может продолжать работать, если каким-то чудом уцелел;
- S14K17 начинает повышать ток спустя 4с после подачи 37.5В - ток нарастает линейно, варистор греется, далее подскакивает до 3.43А. То есть, срабатывает очень, очень поздно.

Оценка результатов:
- ни супрессоры, ни варисторы не обеспечивают защиту от длительного перенапряжения. Возможно, они поглощают отдельные помехи в сети, если они выше указанных фактических номиналов;
- расчет коэффициента, дающий бы точное фактическое напряжение срабатывания, невозможен;
- только активные элементы (тиристоры, симисторы, оптопары, транзисторы) способны обеспечить быстрое выключение нагрузки или корректное перераспределение напряжения между нагрузкой и защитным сопротивлением. То есть, выступить в роли стабилизатора напряжения быстрого срабатывания.

(добавлено 05.08.2017) Очень призрачная зацепка при анализе поведения варисторов. Если откинуть логику и взять не напряжение срабатывания, а более высокое классификационное напряжение, и умножить его на корень из 2 - получатся примерные цифры полного открытия варистора при постоянном токе. Схожие с полученными данными. Жаль, их протестировано всего 2 - надо бы подымить еще.

Если поступить так же с защитными диодами, выключив логику, полученные данные схожи с параметром "максимальное напряжение фиксации". Но все равно разброс достаточно большой; то в большую, то в меньшую сторону.

(добавлено 12.08.2017) Еще тестирование варисторов. Напрямую, без подключения нагрузки параллельно:
- S10K11 (11В AC, 14В DC): сработал при достижении 28В, предохранитель на 3А не сгорел;
- S14K20 (20В AC, 26В DC): сработал при достижении 37.5В спустя несколько минут раздумий, предохранитель на 3А сгорел.

(добавлено 14.08.2017) S14K20: 37.9В DC - теплый, не сработал. S14K25: 37.9В DC - еле теплый, не сработал. S07K30 при 49В AC - огненный, не сработал. S14K25:49В AC - огненный, не сработал. S14K20: при 49В AC - огненный, не сработал; замутил бутылку, в которую был упрятан.

Эти варисторы были куплены в ином месте. Значит, проблема работоспособности варисторов и разброса времени их срабатывания глобальна. И выбирать их придется по условному параметру классификационного напряжения, приравнивая его к напряжению срабатывания.

(добавлено 16.08.2017) Очень хороший опыт с варисторами на среднеквадратичное напряжение 250В: S14K250 и JVR-20N391K. При включении в сеть 220В протекающий через них ток составляет 0.0013-0.0015мА. То есть, не оказывают влияния на питающую цепь и при этом имеют большее приближение к напряжению срабатывания, чем S07K300/JVR-10N471K (на 300В, которые наблюдаются в дорогих сетевых фильтрах). С учетом информации выше, получается, варисторы в сетевых фильтрах защитную функцию от перенапряжения не выполняют; разве что от молнии или подачи 380В. Еще одно подтверждение того, что защитные системы сетевых фильтров не работают - и нет разницы между самым дешевым рублей за 200 и дорогим рублей за 2000: повысится напряжение на 50% - вся техника выгорит, а варистор будет целым. Сетевой фильтр должен иметь 5-6 розеток, кнопку включения и провод длиной >=1.8м - вот и все параметры оптимального разветвления розеток в доме, в т.ч. по критерию энергосбережения.

(добавлено 19.08.2017) А ведь можно было догадаться. Ситуация с высоковольтными варисторами точно такая же, как и с низковольтными. S14K250 при подаче 313В был еле-еле теплый: варистор, теоретически, должен сработать на 400-450В AC. И опять получается величина напряжения срабатывания приблизительно равная классификационному напряжению (390В). Можно уже предсказывать будущее: чтобы варистор срабатывал на напряжении 270В - нужно брать варистор со среднеквадратичным напряжением 175-180В. К счастью, остались по 2шт варисторов со среднеквадратичным напряжением 175-220В - нужно и их протестировать.

Вторичный вывод: варисторы в сетевых фильтрах и от фазы 380В не спасут (шанс 50/50).

(добавлено 26.08.2017) Тест нескольких S05K140 (классификационное 220В), S05K130 (200В), S07K230 показал результаты:
- S07K230 имеет классификационное напряжение 360В. Как следствие - не взорвался ни один при 250В AC. Куплен был по ошибке, потому что в прайсе была опечатка и в названии, и в ТТХ - и его занесло фильтром в список. Срабатывает в течение нескольких секунд при 290В AC - значит, в пике напряжения 409В - опять близко к классификационному;
- S05140K - вот оно, возможное решение вопроса защиты техники 220В. Не сработал при 242В AC - но сработал при 260В AC практически мгновенно. Этот результат содержит человеческий фактор - в следующий раз  нужно протестировать с десяток S05140K;
- S05130K сработал мгновенно на 242В AC - не годится;
- важно! Тонкостенные бутылки пробивает осколками варистора. Они уже не имеют кинетической силы и падают рядом с бутылкой;
- важно! Вспышки при сгорании варисторов от высокого напряжения доставляют дискомфорт глазам - используйте солнечные очки как защиту от вспышек и осколков.

(добавлено 03.09.2017) Пока результаты не очень. Разброс срабатывания S05140K оказался велик; и он скорее сразу срабатывает при 242В, чем не срабатывает или срабатывает спустя время. Впереди тест S10K195 (300В), S07K210 (330В). Все ближе к оптимальному значению - все эти тесты не должны пройти даром.

(добавлено 20.10.2017) Последние опыты (нижняя граница 220В AC, верхняя 280В AC, по 4 экземпляра):
- S07K210 срабатывал четко на 280В AC;
- 181KD10, FNR-05K181, S05K130 срабатывали мгновенно при 220В AC;
- S05K140 срабатывал в диапазоне 220-240В AC - не подходит;
- JVR-05N201K (китайский аналог S05K130 немецкой Epcos) вообще не сработал ни 1 даже на 280В AC);
- JVR-10N301K (китайский аналог S10K195) вообще не сработал при 315В AC. Epcos срабатывал в районе 260В AC;
- TVR05241 (китайский аналог S07K150) срабатывал при 220В AC.

Окончательные выводы:
- фирма варисторов - только Epcos;
- напряжение срабатывания реально примерно равно классификационному напряжению. Оно отражает то напряжение, когда ток через варистор начинает сильно увеличиваться;
- для 220В AC так и не удалось выбрать оптимальный варистор. Предполагается, что это S05K175, S05K210 (у последнего классификационное напряжение как раз в районе 330В, что соответствует примерно 234В AC);
- варисторы не обладают необходимой степенью предсказуемости, чтобы считать их надежным средством защиты от постоянного перенапряжения;
- если с варисторами использовать предохранители с малым током - есть вероятность, что варистор выживет. Хлопки с предохранителями 0.25А получаются гораздо тише, чем с 3А.

(добавлено 16.05.2018) Есть мнение читателя с 30-летним стажем разработки - о применении данных варисторов, супрессоров. Опять же, речь идет именно о погашении коротких импульсов, будь то перенапряжение, помеха, статика. То есть, узкая специализация данных пассивных элементов и именно при малом периоде возникающей проблемы:

"
TVS диоды замечательно защищают силовые ключи коммутирующие индуктивную нагрузку. Причем, в отличии от обычной схемы с шунтирующим диодом, применение TVS диода радикально устраняет пиковые перенапряжения и периодические колебательные процессы. TVS диоды замечательно защищают USB порты от статики. TVS диоды замечательно защищают длинные линии от импульсных помех и статики. Фактически, можно рассматривать TVS диод как стабилитрон, но со спецификой в виде более пологой ВАХ, зато способных рассеять короткие импульсы значительной мощности. Именно короткие.

Варисторы замечательно защищают линии питания (обычно, переменного тока) от коротких выбросов напряжения, которые пролазят через блоки питания и вызывают сбои. А то и просто выбивают ключевые высоковольтные транзисторы. Эти импульсы не могут быть поглощены электролитическими конденсаторами входного фильтра из-за своей природы. И пролазят через входные фильтры (дроссели, X и Y коднесаторы), так как заземление не всегда подключено в быту. Варисторы замечательно демпфируют и гасят паразитные колебания при коммутации комплексных нагрузок (двигатели, нелинейные преобразователи). Варисторы отлично защищают от статики, хотя сейчас для этого их используют редко.

".

(добавлено 09.04.2021) Дальнейшие тесты S10K250 (классификационное напряжение 390В - не самое эффективное) показали успешное гашение помех. Например, от электродвигателей кранов.

(добавлено 10.04.2021) С учетом того, что в розетке должно быть 230В±10% - получается классификационное напряжение 358В. Самое близкое к этому напряжению - классификационное 360В (вида S14K230). Если учесть, что в РФ напряжение далеко не всегда, даже в столице, входит в ±10% - классификационное 390В, на самом деле, является оптимальным для защиты электросети.
Обновлено ( 10.04.2021 12:05 )
 
 

Последние новости


©2008-2021. All Rights Reserved. Разработчик - " title="Сергей Белов">Сергей Белов. Материалы сайта предоставляются по принципу "как есть". Автор не несет никакой ответственности и не гарантирует отсутствие неправильных сведений и ошибок. Вся ответственность за использование материалов лежит полностью на читателях. Размещение материалов данного сайта на иных сайтах запрещено без указания активной ссылки на данный сайт-первоисточник (ГК РФ: ст.1259 п.1 + ст.1274 п.1-3).

Много статей не имеет срока устаревания. Есть смысл смотреть и 2011, и даже 2008 год. Политика сайта: написать статью, а потом обновлять ее много лет.
Открыта карта ВТБ для материальной поддержки сайта: 5368 2902 0040 0838.

Рекламодателям! Перестаньте спамить мне на почту с предложениями о размещении рекламы на этом сайте. Я никогда спамером/рекламщиком не был и не буду!
Top.Mail.Ru