Co je to metaloxidový varistor?
Termín „varistor“ je krátká forma proměnného odporu. Hodnoty rezistoru se proto budou měnit s vnějšími podmínkami.
Varistory z oxidů kovů jsou napěťově závislé odpory, jejichž odpor klesá s rostoucím napětím na nich. Varistor je tvořen dvěma slovy: proměnná a rezistor. Tyto typy proměnných rezistorů však nelze ručně měnit. Varistory mění své odpory automaticky s nárůstem napětí.
Konstrukce metaloxidových varistorů
Varistory se skládají ze dvou kovových elektrod a sloučenin oxidu kovu v práškové formě, jako je oxid zinečnatý nebo oxid kobaltu a tak dále. Zrna oxidu kovu působí jako PN přechody polovodičových materiálů mezi sebou. Když se na elektrody přivede napětí, začnou varistory vést proud a vedení se zastaví, jakmile je z elektrod odstraněno vnější napětí.
Princip činnosti varistorů s oxidem kovu
Když se elektrické napětí zvýší nebo se elektrický výkon v síti okamžitě změní v elektrickém obvodu, jsou tyto poruchy známé jako přechodné jevy. Velikost napětí vyskočí v krátkém intervalu na několik tisíc voltů a může vážně poškodit elektrický obvod. Přechodové jevy v AC signálu jsou uvedeny níže:
Varistory snižují svůj odpor, jakmile napětí vzroste, a proto působí tak, že poskytují alternativní cestu minimálního odporu pro napěťovou špičku. Jediným omezením v případě MOV je, že jsou vhodné pro přechodové jevy s krátkým intervalem. Nejsou navrženy pro dlouhé trvání přechodových jevů a zhoršují své vlastnosti, jsou-li vystaveny opakovanému nebo dlouhému trvání přechodných jevů.
Křivka statického odporu varistoru
Varistory z oxidu kovu vykazují inverzní vztah k použitému napětí. S rostoucím napětím se odpor snižuje. Když napětí dosáhne maximální hodnoty, odpor dosáhne minimální hodnoty.
Varistor V-I Charakteristická křivka
Lineární rezistory sledují přímočarý vzor, ale varistory nevykazují lineární chování, protože jejich odpor klesá s rostoucím napětím.
Charakteristické křivky ukazují obousměrné chování varistorů a křivka připomíná charakteristiky dvou Zenerových diod zapojených zády k sobě. Když varistory zastaví vedení, křivka se ve vypnutém stavu posune k lineárnímu trendu. Během vedení vykazuje křivka nelineární chování.
Varistorová kapacita a upínací napětí
Dvě elektrody spolu se středním médiem oxidu kovu varistoru připomínají kondenzátor. Médium se stává dielektrikem a varistory působí ve svých nevodivých režimech jako kondenzátory.
MOV vstupují do režimu vedení nad hodnotami upínacího napětí a nevedou pod upínacím napětím. Upínací napětí lze definovat jako úroveň stejnosměrného napětí, která by umožnila tok proudu 1 mA tělem varistoru. Tato úroveň upínacího napětí rozhoduje o způsobu vedení varistorů.
U stejnosměrného napětí kapacitní efekt příliš neovlivňuje a zůstává v mezích pod úrovní upínacího napětí. Ale v případech střídavého napětí je to jev unikajícího proudu. Svodová reaktance klesá s rostoucí frekvencí a je vyjádřena jako v případě kondenzátoru níže:
Varistorové aplikace
Varistory lze použít v jakémkoli elektrickém obvodu, který je vystaven napěťovým špičkám. Přidává se v paralelním uspořádání s chráněným elektrickým obvodem. Níže jsou uvedeny některé z hlavních aplikací varistorů:
Závěr
Varistory chrání elektrická zařízení před přepětím. Chrání citlivé elektrické sítě před přechodovými jevy, stejně jako jističe a pojistky chránící před nadproudy. Jsou k dispozici v rozsahu 10 až 1000 voltů pro napájení střídavým i stejnosměrným proudem.