Wat is metaaloxidevaristor?
De term 'varistor' is een korte vorm van variabele weerstand. Daarom zullen weerstandswaarden onderhevig zijn aan verandering door externe omstandigheden.
Metaaloxidevaristoren zijn spanningsafhankelijke weerstanden waarvan de weerstand daalt naarmate de spanning erover toeneemt. Varistor bestaat uit twee woorden: variabel en weerstand. Dit soort variabele weerstanden kunnen echter niet handmatig worden gevarieerd. Varistoren veranderen hun weerstanden automatisch bij toenemende spanningen.
Constructie van metaaloxidevaristoren
Varistoren bestaan uit twee metaalelektroden en metaaloxideverbindingen in poedervorm zoals zinkoxide of kobaltoxide enzovoort. De metaaloxidekorrels fungeren als PN-overgangen van halfgeleidermaterialen met elkaar. Wanneer er spanning over de elektroden wordt aangelegd, beginnen varistoren stroom te geleiden en stopt de geleiding zodra de externe spanning van de elektroden wordt verwijderd.
Werkingsprincipe van metaaloxidevaristoren
Wanneer elektrische spanningen pieken of de elektrische stroom in een netwerk onmiddellijk verandert in een elektrisch circuit, staan deze storingen bekend als transiënten. De spanningsgrootte springt in korte tijd naar enkele duizenden volts en kan een elektrisch circuit ernstig beschadigen. Transiënten in het AC-signaal worden hieronder weergegeven:
Varistoren verlagen hun weerstand zodra de spanning stijgt en zorgen daarom voor een alternatief minimaal weerstandspad voor de spanningspiek. De enige beperking in het geval van MOV's is dat ze geschikt zijn voor transiënten met een kort interval. Ze zijn niet ontworpen voor langdurige transiënten en verslechteren hun eigenschappen bij blootstelling aan herhaalde of langdurige transiënten.
Varistor statische weerstandscurve
Metaaloxidevaristoren vertonen een omgekeerde relatie met de aangelegde spanning. De weerstand neemt af naarmate de spanning toeneemt. Wanneer de spanning de maximale waarde bereikt, bereikt de weerstand de minimale waarde.
Varistor V-I-karakteristieken Curve
Lineaire weerstanden volgen een rechtlijnig patroon, maar varistoren vertonen niet het lineaire gedrag omdat hun weerstand daalt naarmate de spanning toeneemt.
De karakteristieke curven tonen het bidirectionele gedrag van varistoren, en de curve lijkt op de kenmerken van twee zenerdiodes die met de ruggen tegen elkaar zijn aangesloten. Wanneer varistoren de geleiding stoppen, verschuift de curve naar een lineaire trend in de uit-stand. Tijdens geleiding vertoont de curve niet-lineair gedrag.
Varistorcapaciteit en klemspanningen
De twee elektroden lijken samen met het tussenliggende metaaloxidemedium van de varistor op een condensator. Het medium wordt diëlektrisch en varistoren fungeren als condensatoren in hun niet-geleidingsmodi.
MOV's gaan in de geleidingsmodus boven de klemspanningswaarden en geleiden niet onder de klemspanningen. De klemspanning kan worden gedefinieerd als het gelijkspanningsniveau dat een stroom van 1 mA door het varistorlichaam mogelijk maakt. Dit klemspanningsniveau bepaalt de geleidingsmodus van varistoren.
Bij gelijkspanning heeft het capaciteitseffect niet veel invloed en blijft het binnen de grenzen onder het klemspanningsniveau. Maar in gevallen van wisselspanning is er sprake van een lekstroomverschijnsel. De lekreactantie neemt af naarmate de frequentie toeneemt en wordt uitgedrukt zoals in het onderstaande condensatorgeval:
Varistor-toepassingen
Varistoren kunnen worden gebruikt in elk elektrisch circuit dat wordt blootgesteld aan spanningspieken. Het wordt toegevoegd in parallelle opstelling waarbij het elektrische circuit wordt beschermd. Hieronder staan enkele van de belangrijkste toepassingen van varistoren:
Conclusie
Varistoren beschermen elektrische apparatuur tegen overspanningspieken. Ze beschermen kwetsbare elektrische netwerken tegen transiënten, net als stroomonderbrekers en zekeringen die beschermen tegen overstroom. Ze zijn verkrijgbaar in een bereik van 10 tot 1000 volt, zowel voor AC- als DC-voeding.