Varistor

Модель резистора, зависящего от напряжения.

Тип: AcausalElectricPowerSystems.Passive.Varistor

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/Electrical/Passive/Varistor

Описание

Блок Varistor представляет собой резистор, зависящий от напряжения (VDR). Этот компонент также широко известен как металлооксидный варистор (MOV). Блок обладает высоким сопротивлением при низких напряжениях и низким сопротивлением при высоких напряжениях.

Вы можете защитить части электрической цепи от скачков напряжения, поместив этот блок параллельно с ними. Когда происходит скачок напряжения, сопротивление варистора значительно падает, в результате чего ток проходит через варистор, а не по цепи.

Используйте параметр Parameterization, чтобы выбрать один из двух вариантов поведения этого блока. Вариант Linear основывается на включенном и выключенном состояниях варистора и использует линейную зависимость между током и напряжением в обеих областях. Вариант Power-law использует экспоненциальную зависимость между током и напряжением в начальном состоянии включения. Эта опция также добавляет третью, линейную область при более высоких напряжениях.

Линейная параметризация

Этот вариант параметризации разделяет зависимость напряжения от тока на две линейные области:

Выключенная область — сопротивление высокое, и ток медленно увеличивается с ростом напряжения.
Включенная область — сопротивление низкое, и ток быстро увеличивается с ростом напряжения.

На этом рисунке показана зависимость напряжения от тока во включенной и выключенной областях.

varistor 1 s

Используйте линейную параметризацию в одном из этих сценариев:

Вы моделируете скачки напряжения вблизи порогового напряжения.
Вы ожидаете, что ваш варистор будет вести себя линейно во всех областях.

Зависимость напряжения от тока для линейного варистора имеет вид:

где

и — напряжение и ток варистора соответственно;
— пороговое напряжение, разделяющее две области работы. Установите это значение с помощью параметра Clamping voltage;
и — сопротивления во включенной и выключенной областях. Установите эти значения с помощью параметров On resistance и Off resistance соответственно;
— константа, используемая для обеспечения непрерывности тока между двумя областями:

.

Параметризация по закону мощности

Этот вариант параметризации разделяет зависимость напряжения от тока на три области:

Область утечки — сопротивление высокое, и ток медленно растет с увеличением напряжения.
Нормальная область — сопротивление экспоненциально уменьшается с увеличением напряжения.
Область подъема — сопротивление низкое, ток быстро растет с увеличением напряжения.

На этом рисунке показаны три области работы в логарифмическом масштабе.

varistor 2 s

Используйте параметризацию по закону мощности в одном из этих сценариев:

Вы моделируете скачки напряжения в большом диапазоне напряжений.
Вы ожидаете, что ваш варистор будет вести себя экспоненциально в первой области включения.

Зависимость напряжения от тока для варистора по закону мощности имеет вид:

где

и — напряжение и ток варистора соответственно;
— экспонента закона мощности, определяющая скорость увеличения тока с ростом напряжения в нормальном режиме. Установите это значение с помощью параметра Normal-mode power-law exponent;
и — пороговые напряжения, соответствующие точкам перехода утечка — нормальный режим и нормальный режим — подъем. Установите эти значения с помощью параметров Leakage to normal voltage transition и Normal to upturn voltage transition соответственно;
и — сопротивления в областях утечки и подъема. Установите эти значения с помощью параметров Leakage-mode resistance и Upturn-mode resistance соответственно.
, и — константы, используемые для обеспечения непрерывности тока между областями:

,

,

и

.

Эквивалентная схема

В дополнение к уравнениям варистора можно задать постоянное сопротивление выводов и паразитную емкость устройства . На этом рисунке показана эквивалентная схема для варистора в любом из режимов параметризации.

varistor 3 s

Переменные

Используйте группу параметров Initial Targets, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных параметров блока перед моделированием. Для получения дополнительной информации см. Настройка физических блоков с помощью целевых значений.

Порты

Ненаправленные

# + — положительный
электричество

Details

Электрический порт, представляет собой положительную клемму.

Имя для программного использования

p

# – — отрицательный
электричество

Details

Электрический порт, представляет отрицательную клемму.

Имя для программного использования

n

Параметры

Основные

# Parameterization — режим работы варистора
Linear | Power-law

Details

Выберите, как изменяется сопротивление варистора при увеличении напряжения:

Linear — две области. Область с низким напряжением имеет высокое сопротивление, а область с высоким напряжением — низкое.
Power-law — три области. Область утечки имеет высокое сопротивление. Нормальная область имеет экспоненциально уменьшающееся сопротивление. Область подъема имеет низкое сопротивление.

Значения	`Linear` \| `Power-law`
Значение по умолчанию	`Linear`
Имя для программного использования	`parameterization`
Вычисляемый	Нет

# Clamping voltage — пороговое напряжение
V | uV | mV | kV | MV

Details

Напряжение точки перехода, , между выключенным и включенным состояниями линейного варистора.

Зависимости

Используется, если параметр Parameterization установлен в значение Linear.

Единицы измерения	`V` \| `uV` \| `mV` \| `kV` \| `MV`
Значение по умолчанию	`260 V`
Имя для программного использования	`V_clamping`
Вычисляемый	Да

# Off resistance — сопротивление выключенной области
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление при низком напряжении, , варистора в выключенном состоянии.

Зависимости

Используется, если параметр Parameterization установлен в значение Linear.

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`3e8 Ohm`
Имя для программного использования	`R_off`
Вычисляемый	Да

# On resistance — сопротивление включенной области
Ohm | mOhm | kOhm | MOhm | GOhm

Details

Сопротивление при высоком напряжении, , варистора во включенном состоянии.

Зависимости

Используется, если параметр Parameterization установлен в значение Linear.

Единицы измерения	`Ohm` \| `mOhm` \| `kOhm` \| `MOhm` \| `GOhm`
Значение по умолчанию	`1 Ohm`
Имя для программного использования	`R_on`
Вычисляемый	Да

# Leakage to normal voltage transition — первое пороговое напряжение
V | uV | mV | kV | MV

Details

Напряжение точки перехода, , между областью утечки и нормальной областью варистора с законом мощности.

Зависимости