INŻ Ynieria MateriaŁOWA Sprawozdanie Z Warystorów Damian Rybicki PDF

Preview

Summary

idealny wykład który pokazuje wszystkie informacje o tym temacie wazne zeby go przeczytac i zapamietac i najlepiej samamu iść na studia i tam sie wszystkiego dowiesz...

Description

AKADEMIA KALISKA WYDZIAŁ POLITECHNICZNY, Katedra Elektrotechniki Laboratorium Inżynierii Materiałowej Ćwiczenie nr 2 Temat: Badanie Warystorów Rok akademicki: III Studia stacjonarne/niestacjonarne Nr grupy: GR-1

Data

Wykonawcy: 1.Rybicki Damian 2.Tomalak Jolanta 3.Bartosz Pośpiech 4.Mikołaj Jańczak 5.Patryk Sielicki

Wykonania ćwiczenia 22.10.2021

Oddania sprawozdania 09.12.2021

Ocena:

Uwagi:

Celem ćwiczenia jest: - wykonywanie pomiarów zależności napięciowo prądowych warystorów z tlenków metali o zróżnicowanych parametrach - obliczanie podstawowych parametrów rezystorów nieliniowych - wyznaczanie charakterystyki napięciowo prądowych warystorów przy napięciu stałym - poznanie konstrukcje ograniczników przepięć

Podstawowe informacje o warystorach Warystory są półprzewodnikowymi rezystorami zmiennooporowymi o nieliniowej charakterystyce napięciowo-prądowej, których rezystancje maleje ze wzrostem doprowadzonego do nich napięcia. Właściwość tę wykazują na przykład materiały zawierające polikrystaliczne węglik krzemu – SiC o różnej ziarnistości i różnych domieszkach, związane różnego rodzaju lepiszczami, oraz niektóre materiały ceramiczne (tlenkowe) a wśród nich najważniejszy - tlenek cynku ZnO spiekany z nieznaczną ilością tlenków innych metali (Bi, Co, Mn, Sb). Charakterystyka napięciowo prądowa warystorów wyróżnia się znaczną nieliniowością zwiększenie napięcia prowadzi do silnego zmniejszenia rezystancji i gwałtownego wzrostu prądu warystory wykorzystywane są w elektrotechnice jako: 1) Zabezpieczenie urządzeń przed przepięciami 2) Ochronniki przepięciowe i wysokonapięciowe (w telewizorach) 3) Ochrona linii wysokiego napięcia 4) Zabezpieczenie telefonów modemów i innych urządzeń połączonych do linii telefonicznej 5) Odgromniki oraz zabezpieczenie transformatorów

Charakterystykę prądowo-napięciową warystora można opisać równaniem:

U=CIα gdzie: C – stała, α - współczynnik nieliniowości, określany jako: im bardziej α < 1 tym charakterystyka warystora jest korzystniejsza.

symbol warystora na schematach:

Przykładowa charakterystyka prądowo napięciowa warystora:

Schemat połączenia

Parametry badanych warystorów w ćwiczeniu: Oznaczenie warystora

Parametry warystorów

WARYSTOR 1

V14 N101K 100VAC/85V DC

WARYSTOR 2

V20N471K 300VAC/385VDC

WARYSTOR 4

Metalowo cynkowany 175VAC/225VDC 10% 0,4W 37J, THT JVR-10N, 271K V10N271K RoHS

Zestawienie wyników z pomiarów i obliczeń:

Obiekt badań WARYSTOR 1 V14 N101K 100VAC/85V DC

Warystor 2 V20N471K 300VAC/385VDC

Warystor 4 175VAC/225VDC 10% 0,4W 37J, THT JVR-10N, 271K V10N271K RoHS

U V 10 20 30 40 50 60 70 80 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 10 30 50 70 90 110 130 150

Log U 1 1,30 1,47 1,60 1,69 1,77 1,84 1,90 1,30 1,60 1,77 1,90 2 2,08 2,14 2,20 2,25 2,30 1 1,477121 1,69897 1,845098 1,954243 2,041393 2,113943 2,176091

I µA 6,1 11,9 17,6 23,5 29,1 35,4 42,4 163 8,5 16,9 24,7 33 40,8 48,4 46,3 63,5 70,6 77,7 30,9 82,5 204 228 293 363 431 493

Log I -5,2146 -4,9244 -4,7544 -4,6289 -4,5361 -4,4509 -4,3726 -3,7878 -5,070 -4,7721 -4,6073 -4,48149 -4,38934 -4,31515 -4,33442 -4,19723 -4,1512 -4,10958 -4,51004 -4,08355 -3,69037 -3,64207 -3,53313 -3,44009 -3,36552 -4,51004

C MΩ 1,639344 1,680672 1,704545 1,702128 1,718213 1,694915 1,650943 0,490798 2,352941 2,366864 2,42915 2,424242 2,45098 2,479339 3,023758 2,519685 2,549575 2,574003 0,323625 0,363636 0,245098 0,307018 0,307167 0,30303 0,301624 0,30426

α -

0,6329

1,040

0,9777

U=f(I) WARYSTOR 1 180 160 140 120

I[µA]

100 80 60 40 20 0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

U[V]

U=f(I) WARYSTOR 2 90 80 70 60

I[µA]

50 40 30 20 10 0

0

50

100

150

U[V]

200

250

U=f(I) WARYSTOR 4 600

500

I[µA]

400

300

200

100

0

0

20

40

60

80

U[V]

100

120

140

160

Wnioski: Warystory mają nieliniową charakterystykę rezystancji, co wynika z ich ziarnistej struktury. Powierzchnie wielu styków ziaren działają jako pewnego rodzaju złącza półprzewodnikowe i tworzą długie łańcuchy. Całkowity spadek napięcia zależy od wielkości ziarna i grubości warystora. Aż do pewnego napięcia charakterystycznego, warystor będzie miał wysoką rezystancję, lecz przekroczeniu napięcia progowego warystora spowoduje gwałtowny spadek rezystancji, przepływający prąd wzrasta w sposób logarytmiczny, tzn. wartość rezystancji zmniejsza się wraz ze wzrostem napięcia Spośród przebadanych trzech warystorów, najmniej skutecznym okazał się być warystor nr 2 przy jego współczynniku nieliniowości α wynoszącym aż 1,040. Dla warystora nr 1 współczynnik ten był prawie o połową mniejszy równy 0,6329, natomiast dla warystora nr 4 parametr te wynosił 0,9777....