BioMed Iraq BioMed Iraqدروس تدريبية

دروس تدريبية · Training lessons

المقاومات المتغيرة الجهد (Varistors)

عربي داخل الصفحة نفسها · المخطط والصور والآلة الحاسبة في مواضعها الأصلية

المقاومات المتغيرة الجهد Varistors (MOV)Varistors (MOV)


الفاريستور (varistor) أو مقاومة أكسيد المعدن المتغيرة (metal oxide varistor — MOV) مقاومة خاصة تُستخدم لحماية الدارات من جهود العبور العالية العابرة (transient). فهذه الاندفاعات والأسنمة (surges and spikes) تهاجم الجهاز عبر خط التغذية وتتلف وحدة تغذيته، والفاريستور قادر على تقصير هذه الاندفاعات وإبعادها عن التطبيق الذي يليه. A varistor or metal oxide varistor (MOV) is a special resistor that is used to protect circuits against high transient (short term) voltage. These surges and spikes attacks the equipment by the power line and will destroy the power supply of the equipment. A varistor is able to short these surges and spikes and keep them away from the following application.
ويُعرف الفاريستور أيضاً باسم المقاومة المعتمدة على الجهد (Voltage Dependent Resistor — VDR). A varistor is also known as Voltage Dependent Resistor or VDR.


فاريستورات مختلفة، ويُطبع جهد القصر على العلبة.
Different varistors.
The short circuit voltage is printed on the housing.
الرمز التخطيطي للفاريستور.
Schematic of varistor.


الاندفاعات والأسنمة: اندفاع الطاقة (power surge) أو السنام (spike) هو ارتفاع في الجهد يزيد كثيراً على الجهد القياسي 230 فولت، والتعريف الدقيق هو:
Surges and Spikes
A power surge or a spike is an increase in voltage significantly above the standard voltage of 230 volts. The precise definition is:


إذا استمر الارتفاع 3 ns أو أكثر سُمي اندفاعاً (surge).     When the increase lasts 3 ns or more, it's called a surge.
وإذا استمر 1-2 ns فقط سُمي سناماً (spike).     When it only lasts for 1-2 ns it's called a spike.

غير أن الاندفاع أو السنام إذا كان عالياً بما يكفي فسيتلف الجهاز؛ وفي الواقع يمكن أن تبلغ اندفاعات خط التغذية 6,000 فولت بسهولة. However, if the surge or spike is high enough, it will damage a device or machine. And in fact power-line surges can easily reach 6,000 volts.
وحتى إن لم يتلف الجهاز فوراً بالجهد المرتفع، فقد يُحمّل مكوناته إجهاداً إضافياً يُنهكها مع الزمن. Even if the increased voltage doesn't immediately break your machine, it may put extra strain on the components and wearing them down over time.

أسنمة على جهد متردد.Spikes on a AC voltage.
اندفاع على جهد متردد. Surge on a AC voltage.

من أسباب الاندفاعات والأسنمة على خط التغذية تشغيل الأجهزة الكهربائية عالية القدرة كالمكيفات والثلاجات والمصاعد؛ فهي تحتاج طاقة كبيرة لتشغيل وإيقاف محركاتها وضواغطها، وهذا التبديل يُنشئ طلبات مفاجئة قصيرة للقدرة تُخلّ باستقرار تدفق الجهد في المنظومة الكهربائية. A cause of surges and spikes on the power line is the operation of high-power electrical devices, such as, air conditioners, refrigerators and elevators. These high-powered equipments require a lot of energy to switch on and off motors and compressors. This switching creates sudden, brief demands for power, which upset the steady voltage flow in the electrical system.
وهذه الاندفاعات والأسنمة قد تتلف المكونات الإلكترونية فوراً أو تدريجياً، وهي مشكلة شائعة في منظومات الكهرباء في معظم المباني. These surges and spikes can damage electronic components, immediately or gradually and are a common problem in most building's electrical systems.
وإلى جانب خطوط الكهرباء تتأثر أيضاً خطوط الهاتف وكبلات الهوائيات بنبضات الجهد العالي الناتجة عن ضربات الصواعق. Beside power lines also telephone lines and antenna cables are affected by high voltage pulses caused by strokes of lightning.
من الحكمة استخدام واقيات الاندفاع (surge protectors) لكل الأجهزة الإلكترونية المعقدة كالحاسبات ومكونات مراكز الترفيه، وبالطبع الأجهزة الطبية الحيوية؛ فواقي الاندفاع يطيل عادةً عمر هذه الأجهزة. It's a good idea to use surge protectors for all sophisticated electronic devices electronic equipment, such as computers, entertainment center components and of cause biomedical equipment. A surge protector will generally extend the life of these devices..


الوظيفة: في الظروف الطبيعية تكون مقاومة الفاريستور عالية جداً، وحين يتجاوز الجهد الموصّل مواصفة الفاريستور تنخفض مقاومته فوراً انخفاضاً شديداً، وتُستغل هذه الحالة لحماية التطبيقات الإلكترونية من فرط الجهد. ويُضاف الفاريستور ببساطة إلى دخل وحدة التغذية، وعند ظهور اندفاعات وأسنمة عالية الجهد يقصرها الفاريستور ويحمي التطبيق الذي يليه.
Function
Under normal conditions the resistance of the varistor is very high. When the connected voltage gets higher than the specification of the varistor the resistance immediately gets extrem low. This circumstance is used to protect electronic applications from over-voltage. The varistors is simply added to the power supply input. When high voltage surges and spikes appear the varistor will short them and protect the following application.


منحني خصيصة MOV: إذا كان الجهد منخفضاً كان التيار منخفضاً أيضاً (المقاومة عالية)، وحين يبلغ الجهد جهد الفاريستور يزداد التيار بسرعة كبيرة (المقاومة شديدة الانخفاض، والطرفان مقصوران).
Characteristic curve of a MOV.
Is the voltage low also the current is low (the resistance is high).
When the voltage reaches the voltage of the varistor the current gets high very fast (the resistor is extrem low. The connectors are short.



المواصفات: الفاريستورات نوع من المقاومات، لكن مواصفاتها ليست المقاومة Ω والاستطاعة W، بل أهم مواصفة فيها جهد التقييد (clamping voltage).
Specifications
Varistors are a kind of resistors but their specifications are not resistance ῼ and wattage W. For varistors the most important specifications is the clamping voltage.


جهد التقييدClamping voltage
هو الجهد الذي يقصر عنده الفاريستور. وكلما انخفض جهد التقييد كان الحماية أفضل، لكن الجهد من ناحية أخرى يجب ألا يكون منخفضاً إلى حد أن تتلف الفاريستور تغيرات القدرة الصغيرة. ولشبكة 230 V يُعد فاريستور بجهد تقييد 275 V خياراً جيداً. This is the voltage which short circuit the varistor. A lower clamping voltage indicates better protection. But on the other hand the voltage must not be that low, that smaller power changes destroy the varistor. For 230 V mains a varistor of 275 V clamping voltage is a good choice.

امتصاص الطاقة / تبديدهاEnergy absorption / dissipation
تُعطى هذه القيمة بالجول (joules) وتُظهر مقدار الطاقة التي يستطيع الفاريستور امتصاصها؛ والرقم الأعلى يعني حماية أكبر. والفاريستورات من 200 إلى 400 جول تقدم حماية جيدة، والأفضل حماية من 600 جول أو أكثر. This rating is given in joules and shows how much energy the varistor can absorb. A higher number indicates greater protection. Varistors with 200 to 400 joules offer good protection, better protection is given with devices of 600 joules or more.
ولزيادة امتصاص الطاقة يمكن وصل فاريستورين أو ثلاثة على التوازي. For extending the energy absorption two or three varistors can put parallel.

زمن الاستجابةResponse time
تتحول الفاريستورات بسرعة لكن ليس لحظياً؛ فهناك دائماً تأخير ضئيل جداً في استجابتها للاندفاع. وكلما طال زمن الاستجابة طال تعرض التطبيق الموصّل للاندفاعات، وزمن استجابة 1 ns أو أقل جيد. Varistors switch fast but not immediately. There is always a very slight delay as they respond to the power surge. The longer the response time the longer the connected application is exposed to the surges. A response time of 1 ns or faster is fine. 



التطبيق
Application

فاريستور على دخل وحدة التغذية.
Varistor at the input of a power supply.
يُوصل الفاريستور ببساطة بين الطور والحيادي لكن بعد المصهر (fuse)؛ فإذا قصرت الفاريستور انصهر المصهر وفصل الشبكة عن التطبيق الذي يليه.
The varistor is simply connected between line and neutral but after the fuse. If the varistors gets a short circuit the fuse will blow and disconnect the main from the following application.
حل بسيط لحماية فعّالة؛ ويُستبدل المصهر الأصلي عالي التيار بآخر مطابق للجهاز.
Simple solution for effective protection.
The original high current fuse should be replaced with one matching with the equipment.

الحماية الأفضل تحتوي ثلاثة فاريستورات: واحد بين كل زوج من الأزواج الثلاثة للموصلات (الطور، والحيادي، والأرضي).
A better protector contains three varistors: One across each of the three pairs of conductors (line, neutral and ground).



المشكلات: قد تتلف الفاريستورات بفعل كثرة الاندفاعات؛ فهي تستهلك قليلاً مع كل اندفاع يتجاوز العتبة، حتى تتلف يوماً تماماً.
Problems
Varistors can be destroyed by too many surges. They wear out a little with each surge above the threshold and some day they are completely destroyed.

فرط الجهد مشكلة شائعة أيضاً؛ وقد تحترق الفاريستورات لكنها تُصهر المصهر أيضاً فتنجو الأجهزة الموصولة بها. Over-voltage is also a common problem. The varistors burned but also let the fuse blow and so save the connected equipment.


فاريستور تالف. كثرة الاندفاعات على مدى طويل تتلف الفاريستورات.
Defective varistor. Too many surges over long time destroy varistors.
الانهيار الطبيعي لـ MOV هو فرط الحرارة، وهذا قد يسبب حرائق.
The normal failure of MOV is overheating. This can cause fires.


البدائل: أنبوب تفريغ الغاز (gas discharge tube) أو الأنبوب الغازي نوع من فجوة الشرارة (spark gap) يحتوي هواء أو خليط غازات.
Alternatives
A gas discharge tube or gas tube is a kind of spark gap which contains air or a gas mixture.

حين تبلغ اندفاعات الجهد مستوى معيناً يؤين الغازُ الغازَ نفسه فيصبح موصلاً فعّالاً جداً، ويمرر التيار إلى خط الأرضي حتى عودة الجهد إلى مستوياته الطبيعية. When the voltage surges reaches a certain level, the gas will ionize the gas, making it a very effective conductor. It passes the current to the ground line until the voltage reaches normal levels.
ومقارنةً بالفاريستورات فإن أنابيب الغاز لها جهود انهيار أعلى، وتتحمل تيارات عطل أعلى بكثير وتصمد أمام ضربات جهد عالٍ متعددة دون أن تتلف، لكن زمن استجابتها أطول. Compare to varistors gas tubes have higher breakdown voltages. They can handle significantly higher fault currents and withstand multiple high-voltage hits without self destruction. On the other hand the response times is longer.
وتُستخدم مفرغات الغاز عادةً في أجهزة الاتصالات للحماية من ضربات الصواعق. Gas arrestors are commonly used in telecommunication equipment to protect against lightning strikes.




مصادر ومعلومات إضافية
Sources and additional information
http://en.wikipedia.org/wiki/Varistor
http://en.wikipedia.org/wiki/Surge_Protector
http://www.nteinc.com/Web_pgs/MOV.html
 





النص الإنجليزي الأصلي

Varistors (MOV)


A varistor or metal oxide varistor (MOV) is a special resistor that is used to protect circuits against high transient (short term) voltage. These surges and spikes attacks the equipment by the power line and will destroy the power supply of the equipment. A varistor is able to short these surges and spikes and keep them away from the following application.
A varistor is also known as Voltage Dependent Resistor or VDR.



Different varistors.
The short circuit voltage is printed on the housing.

Schematic of varistor.


Surges and Spikes
A power surge or a spike is an increase in voltage significantly above the standard voltage of 230 volts. The precise definition is:

    When the increase lasts 3 ns or more, it's called a surge.
    When it only lasts for 1-2 ns it's called a spike.

However, if the surge or spike is high enough, it will damage a device or machine. And in fact power-line surges can easily reach 6,000 volts.
Even if the increased voltage doesn't immediately break your machine, it may put extra strain on the components and wearing them down over time.

Spikes on a AC voltage.
Surge on a AC voltage.

A cause of surges and spikes on the power line is the operation of high-power electrical devices, such as, air conditioners, refrigerators and elevators. These high-powered equipments require a lot of energy to switch on and off motors and compressors. This switching creates sudden, brief demands for power, which upset the steady voltage flow in the electrical system.
These surges and spikes can damage electronic components, immediately or gradually and are a common problem in most building's electrical systems.
Beside power lines also telephone lines and antenna cables are affected by high voltage pulses caused by strokes of lightning.
It's a good idea to use surge protectors for all sophisticated electronic devices electronic equipment, such as computers, entertainment center components and of cause biomedical equipment. A surge protector will generally extend the life of these devices..


Function
Under normal conditions the resistance of the varistor is very high. When the connected voltage gets higher than the specification of the varistor the resistance immediately gets extrem low. This circumstance is used to protect electronic applications from over-voltage. The varistors is simply added to the power supply input. When high voltage surges and spikes appear the varistor will short them and protect the following application.


Characteristic curve of a MOV.
Is the voltage low also the current is low (the resistance is high).
When the voltage reaches the voltage of the varistor the current gets high very fast (the resistor is extrem low. The connectors are short.



Specifications
Varistors are a kind of resistors but their specifications are not resistance ῼ and wattage W. For varistors the most important specifications is the clamping voltage.

Clamping voltage
This is the voltage which short circuit the varistor. A lower clamping voltage indicates better protection. But on the other hand the voltage must not be that low, that smaller power changes destroy the varistor. For 230 V mains a varistor of 275 V clamping voltage is a good choice.

Energy absorption / dissipation
This rating is given in joules and shows how much energy the varistor can absorb. A higher number indicates greater protection. Varistors with 200 to 400 joules offer good protection, better protection is given with devices of 600 joules or more.
For extending the energy absorption two or three varistors can put parallel.

Response time
Varistors switch fast but not immediately. There is always a very slight delay as they respond to the power surge. The longer the response time the longer the connected application is exposed to the surges. A response time of 1 ns or faster is fine. 



Application


Varistor at the input of a power supply.

The varistor is simply connected between line and neutral but after the fuse. If the varistors gets a short circuit the fuse will blow and disconnect the main from the following application.

Simple solution for effective protection.
The original high current fuse should be replaced with one matching with the equipment.


A better protector contains three varistors: One across each of the three pairs of conductors (line, neutral and ground).



Problems
Varistors can be destroyed by too many surges. They wear out a little with each surge above the threshold and some day they are completely destroyed.
Over-voltage is also a common problem. The varistors burned but also let the fuse blow and so save the connected equipment.



Defective varistor. Too many surges over long time destroy varistors.

The normal failure of MOV is overheating. This can cause fires.


Alternatives
A gas discharge tube or gas tube is a kind of spark gap which contains air or a gas mixture.
When the voltage surges reaches a certain level, the gas will ionize the gas, making it a very effective conductor. It passes the current to the ground line until the voltage reaches normal levels.
Compare to varistors gas tubes have higher breakdown voltages. They can handle significantly higher fault currents and withstand multiple high-voltage hits without self destruction. On the other hand the response times is longer.
Gas arrestors are commonly used in telecommunication equipment to protect against lightning strikes.




Sources and additional information
http://en.wikipedia.org/wiki/Varistor
http://en.wikipedia.org/wiki/Surge_Protector
http://www.nteinc.com/Web_pgs/MOV.html
 





المصدر: Frank's Hospital Workshop — الصفحة الأصلية (توثيق) ↗ · العودة إلى المكتبة