Varistor-Symbole:Ein vollständiger Leitfaden zu Funktionsweise und Anwendungen

Stellen Sie sich Folgendes vor:Sie arbeiten reibungslos an Ihrem Elektroprojekt. Dann fangen Sie an, Probleme mit Hochspannungsstößen zu haben. Zunächst einmal werden Sie in Panik geraten. Und das liegt daran, dass diese Situation die Rennstrecke stark beeinträchtigt. Aber die gute Nachricht ist:Der Varistor ist das perfekte elektrische Bauteil für den Job. Der Begriff ist Ihnen unbekannt? Ein Varistor bezieht sich auf ein elektronisches Bauteil, das einen elektrischen Widerstand aufweist, der sich von der angelegten Spannung unterscheidet. Außerdem gibt es etwas, das wir die Varistor-Symbole nennen. Der Begriff bezieht sich auf eine Schaltungsdarstellung des Varistors. Es besteht also aus einer diagonalen Linie mit einem kleinen zusätzlichen Abschnitt, der durch ein Rechteck verläuft. Wir werden später in diesem Artikel mehr darüber sprechen. Kurz gesagt, wir führen Sie durch alles, was Sie als Anfänger brauchen.

Fangen wir an.

Was ist ein Varistor?

Varistor

Ein Varistor ist ein Begriff in der Elektrowelt, der zwei Wörter kombiniert:Variable und Widerstand. Man kann das Halbleiterbauelement mit zwei Anschlüssen auch als VDR (spannungsabhängiger Widerstand) bezeichnen.

Der Name VDR rührt daher, dass das Gerät dazu beiträgt, elektronische Geräte vor Überspannungstransienten zu schützen. Mit anderen Worten, sein Widerstand neigt dazu, sich aufgrund der Spannungsänderung am Gerät spontan zu ändern.

Wenn also die Spannung des Varistors ansteigt, nimmt der Widerstand ab. Und es gibt einen drastischen Widerstandsabfall, wenn die Spannung zu stark ansteigt.

Da der Varistor dabei hilft, Schaltungen vor Spannungsstößen oder Schwankungen zu schützen, ist es wichtig, ihn in einem Shunt mit dem geschützten Gerät zu platzieren. Der Varistor ähnelt der Diode aufgrund seiner nichtlinearen, nichtohmschen Strom-Spannungs-Eigenschaft. Aber es unterscheidet sich von der Diode, da es identische Eigenschaften für seine Richtungen (linke und rechte Seite) der Querspannung hat.

Anfänglich bauten Ingenieure Varistoren traditionell durch die Kombination von zwei Gleichrichtern wie Germaniumoxid- oder Kupferoxid-Gleichrichtern. Und sie haben die Kombination in der antiparallelen Konfiguration durchgeführt. Aber heutzutage verwenden Ingenieure kombinierte Keramik-Metalloxid-Materialien.

Diese Materialien sind geeignet, um ein Richtungsverhalten im mikroskopischen Maßstab zu zeigen. Daher können Sie das Gerät MOV (Metalloxid-Varistor) nennen. Weitere Beispiele für Varistoren sind der Rheostat und das Potentiometer.

Varistorsymbole

Varistor-Symbol

Wie wir bereits erwähnt haben, ist das Varistor-Symbol eine Schaltungsdarstellung mit einem kleinen hinzugefügten Abschnitt an einem Ende einer diagonalen Linie, die ein Rechteck kreuzt – das ist der Körper des Widerstands. Außerdem zeigt das Bild, dass die Natur des Varistors nichtlinear ist.

Zweifellos werden Sie bei verschiedenen Gelegenheiten auf andere Symbole stoßen, die den Varistor darstellen. Aber dieser ist weit verbreitet und wird unter gemeinsamen Standards aufrechterhalten.

Was sind die Eigenschaften eines Varistors?

Wenn Sie einen spannungsabhängigen Widerstand haben, sollten Sie mit einem variierenden nichtlinearen Widerstand rechnen. Und das hängt normalerweise von der Spannung ab, die Sie anlegen. Unter normalen Lastbedingungen ist die Impedanz jedoch tendenziell hoch.

Die Impedanz sinkt jedoch auf einen niedrigen Wert – wenn die Spannungsschwelle überschritten wird. Wenn Sie einen Stromkreis einem Hochspannungstransienten aussetzen, wird der Varistor in Aktion treten, indem er die transiente Spannung leitet und lagert. Und das Ziel ist sicherzustellen, dass die transiente Spannung ein sicheres Niveau erreicht.

Darüber hinaus schützt der Varistor die Schaltung effektiv, indem er die Energie der eingehenden Überspannung teilweise absorbiert und leitet.

Der Metalloxid-Varistor scheint der gebräuchlichste Varistortyp zu sein. Wenn Sie mit dem Diodenübergang vertraut sind, werden Sie feststellen, dass die Korngrenzen des Varistors Halbleitermerkmale des P-N-Übergangs bieten. Und Sie können das Gerät mit einer zusammengeführten Matrix aus Zinkoxidkörnern konstruieren.

Metalloxid-Varistor

Außerdem können Sie das umfangreiche Netzwerk von parallel und in Reihe geschalteten Dioden mit der Matrix aus unregelmäßig orientierten Körnern vergleichen. Wenn Sie MOVs außerdem wiederholten Überspannungen aussetzen, neigen sie dazu, sich zu verschlechtern. Das heißt, die Klemmspannung von MOVs nimmt nach jeder Welle etwas ab. Und der Grad der Abnahme hängt von der Beziehung zwischen dem Joule-Wert des MOV und dem Puls ab.

Darüber hinaus können Sie einen möglichen Fehlermodus erleben, wenn die Klemmspannung weiter abnimmt. Und dies könnte eine Brandgefahr verursachen. Der beste Weg, diese Situation zu vermeiden, besteht also darin, den MOV mit einer Thermosicherung in Reihe zu schalten. Auf diese Weise kann das Gerät bei Überhitzung abschalten.

Aber um die Verschlechterung insgesamt zu minimieren, ist es entscheidend, die Exposition gegenüber Überspannungen zu begrenzen, indem eine hohe Klemmspannung verwendet wird, die dem entspricht, was der geschützte Schaltkreis zulässt.

Wie funktionieren Varistoren?

Das Funktionsprinzip eines Varistors ist einfach. Aber es ist wichtig, das Konzept hinter Spannungsstößen zu verstehen und wie sie in einem System existieren. Zunächst einmal ist es wichtig zu beachten, dass die meisten Spikes wechseln.

In Anbetracht dessen kann man sagen, dass ein Hochspannungsstoß auftreten kann, wenn Sie einen induktiven Stromkreis ausschalten. Und die Welle existiert aufgrund der sofortigen Freisetzung von Energie, die die Induktivität gespeichert hat. Es gibt eine Regel, die besagt:„Wenn Sie die Überspannung ausschalten, verdoppelt sie die Spannung.“ Auch wenn Sie die Überspannung einschalten, führt dies zu einem doppelten Strom.

Ein Varistor bietet also hohen Spannungen einen niederohmigen Pfad und niedrigen Spannungen einen hochohmigen Pfad. Allerdings können Sie auch die Änderung des Widerstands mit der Spannung aus der statischen Widerstandskurve des Varistors erkennen. Die Kurve zeigt auch eine nichtlineare Natur, die nicht dem Ohmschen Gesetz folgt.

Mit anderen Worten, wenn Sie eine kleine Spannung an die Elektrode anlegen, fließt nur ein winziger Strom. Wenn Sie dagegen eine große Spannung verwenden, werden Sie einen Zusammenbruch feststellen. Und dies geschieht aufgrund von Rückwärtsleckage über die Diodenübergänge.

Der Durchbruch erfolgt normalerweise aufgrund von Elektronentunneln und thermionischer Emission, die einen erheblichen Stromfluss auslösen. Das Ergebnis ist eine nichtlineare Strom-Spannungs-Kennlinie.

Allerdings können Sie den Zusammenhang zwischen Spannung und Strom zeigen durch:

I =k ^. V ^a

Wo:

• Ich – Strom
• V – Spannung
• a – Grad der Nichtlinearität

Varistortypen

Zu den wichtigsten Arten von verfügbaren Varistoren gehören:

1. Metalloxid-Varistor – dieser Typ wurde zuvor als nichtlineare Übergangsunterdrückungsvariante diskutiert, die Zinkoxid in einer Matrix aus anderen Metalloxiden wie Mangan, Kobalt und Wismut zwischen zwei Metallplatten umfasst.

2. Siliziumkarbid-Varistor – eine Variante, die die Märkte dominierte, bevor MOVs auf den Markt kamen. Es umfasst Siliziumkarbid. Außerdem waren sie bei Hochspannungsanwendungen hilfreich.

Aber es hat einen erheblichen Haken, der einen beträchtlichen Standby-Strom zieht. Daher müssen Sie eine Serienlücke verwenden, um den Stromverbrauch im Standby-Modus zu reduzieren.

Varistor-Anwendungen

Aus allem, was Sie hier gelesen haben, ist leicht zu erkennen, dass Varistoren empfindlich auf Spannungsänderungen reagieren. Und sie haben einige Haken. Varistoren bieten beispielsweise keinen Schutz vor Spannungseinbrüchen, Stromstößen während des Starts eines Geräts oder Strom während eines Kurzschlusses.

Aber die Vorteile überwiegen die Nachteile. Sie sind zum Beispiel auch schnelle Überspannungsschutzgeräte. Außerdem können Sie die bipolaren Geräte sowohl für DC- als auch für AC-Versorgungen verwenden. Daher ist es nicht verwunderlich, dass Hersteller sie verwenden, um die Beleuchtung von Industrieanlagen und leitungsgebundene Transienten von Haushaltsgeräten zu unterdrücken.

Die Varistoren sind in folgenden Anwendungen hilfreich:

• Mikroprozessorschutz
• Industrieller Hochenergie-Wechselstromschutz
• Elektronischer Geräteschutz

Elektronische Backup-Schutzsicherung

• Schutz der Autoelektronik

Stromkreisschutzgerät für Autos

• Schutz auf Niederspannungsplatine
• Netzteilschutz

USV-Stromschutz

• Überspannungsschutz für transiente Spannungen

Transiente Überspannungsschutzdiode

• Schutz von Telefon- und anderen Kommunikationsleitungen
• Überspannungsschutz-Steckdosenleisten

Überspannungsschutz für Stromquellen

• Überspannungsschutz für Kabelfernsehsysteme
• Unterdrückung von Transienten in Funkkommunikationsgeräten

Mann mit Funkverbindung

Varistortest

Sie können einen Varistor schnell mit einem Multimeter testen. Der Vorgang beginnt, wenn Sie das Multimeter einschalten und sicherstellen, dass Sie es richtig eingestellt haben. Das heißt, das Gerät sollte den Widerstand mal 1000 Ohm anzeigen. Dann können Sie eine 1-Meter-Sonde an der freien Varistorleitung berühren, während die zweite Sonde angeschlossen bleibt.

Wenn Sie diesen Schritt abgeschlossen haben, notieren Sie sich den Widerstand auf dem Messgerät. Wenn der Widerstand relativ niedrig ist, bedeutet dies, dass der Varistor schrecklich ist. Wenn der Widerstand jedoch fast unendlich ist, bedeutet dies, dass der Varistor in gutem Zustand ist.

An diesem Punkt können Sie das Kabel entfernen und einen neuen Varistor mit derselben Nennleistung reparieren, wenn der vorherige schlecht ist. Wenn der Varistor jedoch in Ordnung ist, löten Sie das abgeklemmte Kabel wieder an.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass Varistoren in verschiedene Kategorien eingeteilt werden, basierend auf dem Spannungsbereich, den sie ohne Beschädigung aushalten können. Weitere Faktoren, auf die Sie bei einem Varistor achten sollten, sind:

• Betriebsspannung
• Maximalstrom
• Energiewert (Joule)
• Durchbruchspannung

Schlussworte

Meistens ist es unmöglich, Ereignisse zu vermeiden, die mit einer großen Menge an Energie einhergehen, wie z. B. einem Blitzeinschlag. Aber Sie können sich mit Varistoren vor den Auswirkungen des Ereignisses schützen – da sie helfen, Überspannungen in der Leitung umzukehren. Und das ist ein guter Grund, warum viele Geräte, vom Haushalt bis zur Industrie, Varistoren verwenden.

Wenn Sie dieses Projekt in Angriff nehmen möchten, ist es wichtig, mit dem Varistor-Symbol vertraut zu sein, das die nichtlineare Natur des Halbleiterbauelements zeigt.

Was haltet ihr von Varistoren? Haben Sie versucht, sie in Ihre elektronischen Projekte einfließen zu lassen? Oder brauchen Sie mehr Klarheit zum Thema? Wir helfen Ihnen gerne weiter. Bitte zögern Sie nicht uns zu kontaktieren.