وریستور چیست و چه کاربردی در حفاظت مدارها دارد؟

انواع اصلی وریستور

وریستورها بر اساس ماده سازنده و ساختارشان دسته بندی می شوند. امروزه رایج ترین نوع آن ها وریستورهای اکسید فلز هستند.

۱. وریستور اکسید فلز (Metal Oxide Varistor - MOV)

این نوع، محبوب ترین و پراستفاده ترین نوع وریستور در جهان است. ساختار اصلی MOV از توده ای سرامیکی تشکیل شده که حاوی دانه های بسیار ریز اکسید روی (Zinc Oxide - ZnO) به همراه اکسیدهای فلزی دیگر (مانند بیسموت، کبالت و منگنز) است. خاصیت مقاومت وابسته به ولتاژ، در مرز بین این دانه ها به وجود می آید. MOVها به دلیل ظرفیت جذب انرژی بالا، سرعت واکنش بسیار زیاد و قیمت مناسب، در طیف وسیعی از کاربردها، از محافظ های برق خانگی گرفته تا منابع تغذیه سوئیچینگ، استفاده می شوند.

 

۲. وریستور کاربید سیلیکون (Silicon Carbide - SiC)

این نوع، فناوری قدیمی تری محسوب می شود. وریستورهای SiC قبل از MOVها رایج بودند و عمدتاً در کاربردهای ولتاژ بالا و توان بالا استفاده می شدند. اگرچه این وریستورها بسیار مقاوم هستند، اما در حالت عادی جریان نشتی قابل توجهی دارند و به اندازه MOVها در مهار دقیق ولتاژ کارآمد نیستند. به همین دلیل امروزه استفاده از آن ها محدودتر شده است.

۳. وریستورهای چندلایه (Multi-Layer Varistor - MLV)

این قطعات در واقع نسخه های مینیاتوری از MOVها هستند که برای نصب سطحی (SMD) روی بردهای مدار چاپی (PCB) طراحی شده اند. MLVها برای حفاظت از قطعات حساس در سطح برد در برابر تخلیه الکترواستاتیکی (ESD) و دیگر ولتاژهای گذرای کوچک ایده آل هستند.

مهم ترین پارامترهای فنی یک وریستور

برای انتخاب صحیح یک وریستور، باید با پارامترهای کلیدی آن که در دیتاشیت ذکر می شود، آشنا بود:

• ولتاژ وریستور (Varistor Voltage): ولتاژی که در آن، وریستور شروع به هدایت جریان می کند (معمولاً در جریان ۱ میلی آمپر اندازه گیری می شود).
• حداکثر ولتاژ کاری مداوم (Maximum Continuous Operating Voltage - MCOV): بالاترین ولتاژ AC یا DC که وریستور می تواند به طور دائم و بدون آسیب دیدن تحمل کند. این پارامتر باید کمی بالاتر از ولتاژ نامی مدار انتخاب شود.
• ولتاژ کلمپینگ (Clamping Voltage): حداکثر ولتاژی که در هنگام عبور یک جریان سرج مشخص از وریستور، دو سر آن دیده می شود. هرچه این ولتاژ پایین تر باشد، سطح حفاظت بهتر است.
• حداکثر جریان سرج (Peak Surge Current): بیشترین جریانی که وریستور می تواند برای یک پالس کوتاه (معمولاً با استاندارد 8/20µs) تحمل کند بدون آنکه از بین برود.
• ظرفیت جذب انرژی (Energy Absorption Rating): حداکثر انرژی (بر حسب ژول) که وریستور می تواند از یک یا چند سرج جذب و دفع کند. این پارامتر نشان دهنده جان سختی و مقاومت وریستور است.
• زمان پاسخ (Response Time): سرعت واکنش وریستور به ولتاژ گذرا که معمولاً در محدوده نانوثانیه است و بسیار سریع عمل می کند.

کاربردهای اصلی وریستور

وریستورها تقریباً در هر دستگاه الکترونیکی که به شبکه برق متصل می شود یا در معرض نوسانات ولتاژ قرار دارد، یافت می شوند:

1. حفاظت از خطوط برق AC: رایج ترین کاربرد آن ها در محافظ های برق، پاور استریپ ها و منابع تغذیه (PSU) کامپیوترها و دیگر لوازم الکترونیکی است تا از دستگاه در برابر نوسانات برق شهر و صاعقه محافظت کنند.
2. حفاظت در مدارهای DC: در منابع تغذیه DC، سیستم های الکترونیکی خودرو (برای حفاظت در برابر پدیده Load Dump) و سیستم های انرژی خورشیدی استفاده می شوند.
3. حفاظت از خطوط مخابراتی و داده: برای حفاظت از پورت های شبکه، خطوط تلفن و دیگر رابط های ارتباطی در برابر ولتاژهای گذرا و ESD به کار می روند.
4. سیستم های صنعتی: برای حفاظت از کنترلرهای موتور، درایوهای فرکانس متغیر (VFD) و دیگر تجهیزات حساس صنعتی که در معرض نویزهای الکتریکی شدید هستند.

نکات مهم و محدودیت ها

• قطعه فداشونده: وریستور یک قطعه فداشونده (Sacrificial) است. هر سرجی که جذب می کند، اندکی ساختار مولکولی آن را تخریب می کند. با گذشت زمان و پس از تحمل چندین سرج، ولتاژ کلمپینگ آن کاهش یافته و جریان نشتی آن افزایش می یابد.
• حفاظت تکمیلی: یک سرج بسیار شدید که فراتر از ظرفیت انرژی وریستور باشد، می تواند باعث ترکیدن یا اتصال کوتاه شدن آن شود. در حالت اتصال کوتاه، وریستور به شدت داغ شده و خطر آتش سوزی دارد. به همین دلیل، همیشه باید یک فیوز یا کلید مینیاتوری (MCB) به صورت سری قبل از وریستور قرار داد تا در صورت اتصال کوتاه شدن وریستور، مدار را به طور کامل قطع کند.
• انتخاب صحیح: انتخاب وریستور با ولتاژ کاری (MCOV) بسیار پایین باعث می شود در شرایط عادی نیز جریان نشتی داشته باشد و داغ کند. انتخاب وریستور با ولتاژ کلمپینگ بسیار بالا نیز حفاظت مناسبی ارائه نمی دهد.

جمع بندی

وریستور یک قهرمان گمنام در دنیای الکترونیک است که نقش حیاتی در تضمین پایداری و طول عمر تجهیزات الکترونیکی ایفا می کند. این قطعه ساده اما کارآمد، با عملکرد غیرخطی هوشمندانه خود، مانند یک نگهبان همیشه بیدار عمل کرده و مدارهای حساس را از آسیب های ناشی از ولتاژهای گذرا مصون می دارد. درک صحیح عملکرد، شناخت پارامترهای کلیدی و انتخاب هوشمندانه آن در کنار استفاده از تجهیزات حفاظتی مکمل مانند فیوز، اساس یک طراحی الکترونیکی ایمن و قابل اعتماد است.

🔋 حفاظت حرفه ای مدارهای صنعتی را جدی بگیرید!
نوسانات ناگهانی ولتاژ فقط با یک وریستور مهار نمی شوند! اگر به دنبال کاهش هزینه برق، افزایش بهره وری سیستم و محافظت پایدار در برابر نوسانات شدید هستید، زمان آن رسیده که بانک خازنی حرفه ای نصب کنید.
👈 مجموعه بهنیکو با تجربه در طراحی، تأمین و اجرای بانک های خازنی سفارشی، آماده است تا امنیت و پایداری تجهیزات شما را تضمین کند.

📞 همین حالا با ما تماس بگیرید یا از طریق سایت بهنیکو، مشاوره رایگان بگیرید:

قدم بعدی در حفاظت صنعتی، از اینجا آغاز می شود!