Varistor-Symbole & Anwendung: Schutz vor Überspannung in der Praxis

Was ist ein Varistor?

Varistor = Variable Resistor (spannungsabhängiger Widerstand, VDR). Ein zweipoliges Halbleiterbauelement, dessen Widerstand mit steigender Spannung stark abfällt. Schützt Schaltungen vor Spannungsspitzen (Transienten), indem er überschüssige Energie ableitet.

Ähnlich wie eine Diode nicht-ohmisch, aber bidirektional (symmetrisch für beide Polaritäten). Früher aus Germanium-/Kupferoxid-Gleichrichtern (antiparallel), heute meist MOV (Metal Oxide Varistor) aus Zinkoxid-Keramik mit Metalloxid-Zusätzen (Mn, Co, Bi).

Varistor-Symbol

Dieses Symbol ist der gängige Standard (IEC/ANSI).

Kennmerkmale

• Hoher Widerstand im Normalbetrieb (geringe Leckströme).
• Bei Überschreiten der Schwellenspannung (Clamping Voltage) drastischer Widerstandsabfall → leitet Stoßstrom ab.
• Begrenzt Transientenspannung auf sicheres Niveau (Klemmung).
• Absorbiert und leitet Stoßenergie teilweise ab.

MOV-Struktur: Matrix aus ZnO-Körnern → jedes Korngrenze wirkt wie P-N-Übergang → Netzwerk aus Dioden in Serie/Parallel. Bei wiederholten Stößen altert der MOV (Klemmspannung sinkt). Gefahr: Thermischer Durchbruch → Brandrisiko. Lösung: MOV in Serie mit thermischer Sicherung (Thermal Fuse).

Funktionsweise

Spannungsspitzen entstehen oft beim Abschalten induktiver Lasten (Energieentladung der Induktivität). Faustregel: Abschalten → Spannung verdoppelt sich; Einschalten → Strom verdoppelt sich.

Varistor bietet bei hoher Spannung niederohmigen Pfad, bei niedriger Spannung hochohmigen Pfad. Kennlinie: I = k·V^α (α = Nichtlinearitätsgrad, typ. 20–50).

Varistor-Typen

1. MOV (Metal Oxide Varistor): ZnO-basiert, Standard für Überspannungsschutz.
2. Siliziumkarbid-Varistor (SiC): Vor MOV üblich, hohe Standby-Stromaufnahme → Serienspalt nötig.

Anwendungen

• Mikroprozessor-Schutz
• Industrielle AC-Hochenergie-Absicherung
• Netzteil-Schutz (Schaltnetzteile, USV)
• Kfz-Elektronik (Lastdump-Schutz)
• Leiterplatten-Niedervolt-Schutz
• Überspannungsableiter (Surge Protector Strips)
• Telekommunikation, Kabel-TV, Funkgeräte

Varistor testen (Multimeter)

1. Multimeter auf Widerstand ×1 kΩ einstellen.
2. Eine Messspitze an freien Varistor-Anschluss, andere an anderen Anschluss.
3. Widerstand nahezu unendlich (∞) → Varistor OK.
4. Widerstand sehr niedrig → Varistor defekt (durchgeschlagen).
5. Defekten Varistor gegen gleichen Typ (gleiche Nennwerte) tauschen.

Wichtige Kenndaten: Nennspannung, Maximalstrom, Energieaufnahme (Joule), Durchbruchspannung.

Fazit

Blitzschlag & Co. lassen sich nicht verhindern, aber ihre Folgen schon. Varistoren (MOVs) sind schnelle, bidirektionale Überspannungsableiter für AC/DC – unverzichtbar vom Haushaltsgerät bis zur Industrieanlage. Das Varistor-Symbol (nichtlinearer Widerstand) ist in jedem Schaltplan sofort erkennbar.

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