Cos'è il varistore all'ossido di metallo?
Il termine 'varistore' è una forma abbreviata di resistore variabile. Pertanto, i valori dei resistori saranno soggetti a modifiche in base alle condizioni esterne.
I varistori all'ossido di metallo sono resistori dipendenti dalla tensione la cui resistenza diminuisce con l'aumento della tensione ai loro capi. Varistore è formato da due parole: variabile e resistore. Tuttavia, questi tipi di resistori variabili non possono essere variati manualmente. I varistori cambiano automaticamente le loro resistenze con l'aumento della tensione.
Costruzione di varistori a ossido di metallo
I varistori sono costituiti da due elettrodi metallici e composti di ossido metallico sotto forma di polvere come ossido di zinco o ossido di cobalto e così via. I grani di ossido metallico agiscono tra loro come giunzioni PN di materiali semiconduttori. Quando viene applicata tensione agli elettrodi, i varistori iniziano a condurre corrente e la conduzione si interrompe non appena la tensione esterna viene rimossa dagli elettrodi.
Principio di funzionamento dei varistori a ossido di metallo
Quando le tensioni elettriche aumentano o la potenza elettrica in una rete cambia istantaneamente in un circuito elettrico, questi disturbi sono noti come transitori. L'entità della tensione raggiunge diverse migliaia di volt in un breve intervallo e può danneggiare gravemente un circuito elettrico. I transitori nel segnale CA sono mostrati di seguito:
I varistori diminuiscono la loro resistenza non appena la tensione aumenta e quindi agiscono per fornire un percorso di resistenza minima alternativo per il picco di tensione. L'unica limitazione nel caso dei MOV è che sono adatti per transitori a brevi intervalli. Non sono progettati per transitori di lunga durata e degradano le loro caratteristiche se esposti a transitori ripetuti o di lunga durata.
Curva di resistenza statica del varistore
I varistori all'ossido di metallo mostrano una relazione inversa con la tensione applicata. La resistenza diminuisce all'aumentare della tensione. Quando la tensione raggiunge il valore massimo, la resistenza raggiunge il valore minimo.
Curva caratteristica del varistore V-I
I resistori lineari seguono uno schema lineare ma i varistori non mostrano un comportamento lineare poiché la loro resistenza diminuisce con l'aumento della tensione.
Le curve caratteristiche mostrano il comportamento bidirezionale dei varistori e la curva ricorda le caratteristiche di due diodi Zener collegati schiena contro schiena. Quando i varistori interrompono la conduzione, la curva passa ad un andamento lineare nello stato spento. Durante la conduzione, la curva mostra un comportamento non lineare.
Capacità varistore e tensioni di serraggio
I due elettrodi insieme al mezzo intermedio di ossido metallico del varistore assomigliano a un condensatore. Il mezzo diventa dielettrico e i varistori agiscono come condensatori nelle loro modalità di non conduzione.
I MOV entrano in modalità di conduzione al di sopra dei valori della tensione di bloccaggio e non conducono al di sotto delle tensioni di bloccaggio. La tensione di bloccaggio può essere definita come il livello di tensione CC che consentirebbe un flusso di corrente di 1 mA attraverso il corpo del varistore. Questo livello di tensione di limitazione decide la modalità di conduzione dei varistori.
Nella tensione continua, l'effetto della capacità non influisce molto e rimane entro limiti al di sotto del livello di tensione di limite. Ma nei casi di tensione CA, si verifica un fenomeno di corrente di dispersione. La reattanza di dispersione diminuisce con l'aumento della frequenza ed è espressa come nel caso del condensatore di seguito:
Applicazioni del varistore
I varistori possono essere utilizzati in qualsiasi circuito elettrico esposto a picchi di tensione. Viene aggiunto in disposizione parallela al circuito elettrico da proteggere. Di seguito sono elencate alcune delle principali applicazioni dei varistori:
Conclusione
I varistori proteggono le apparecchiature elettriche dai picchi di sovratensione. Proteggono le reti elettriche delicate dai transitori, proprio come gli interruttori automatici e i fusibili proteggono dalle sovracorrenti. Sono disponibili in una gamma di modelli da 10 a 1000 volt, sia per alimentazioni CA che CC.