Varistoren – effektiver Schutz vor Überspannungen

In elektronischen Systemen ist der Schutz vor plötzlichen Spannungsspitzen für Geräte wichtig. Der Varistor ist ein Schutzelement, das elektronische Schaltungen und elektrische Anlagen vor atmosphärischen, induzierten und impulsartigen Überspannungen schützt. Sein Einsatz erhöht die Zuverlässigkeit der Systeme und minimiert das Risiko von Schäden an elektronischen Bauteilen.

In vielen Energieanlagen, in der Industrieautomation oder in Endgeräten werden Varistoren in verschiedenen Größen und Ausführungen hergestellt, um einen optimalen Schutz zu gewährleisten. Dank der schnellen Reaktion auf Spannungsanstieg begrenzt der Varistor überschüssige Energie und schützt empfindliche Geräte vor Schäden.

Was ist ein Varistor und wie funktioniert er?

Der Varistor ist ein Halbleiterbauelement, das meist aus Zinkoxid besteht und durch eine nichtlineare spannungsabhängige Kennlinie gekennzeichnet ist. Unter normalen Bedingungen bedeutet der hohe Widerstand des Varistors, dass praktisch kein Strom durch ihn fließt. Überschreitet die Spannung am Varistor den Nennwert, beginnt das Bauelement zu leiten, begrenzt die Spannung in der Schaltung und schützt die geschützte Schaltung.

Varistoren können sowohl in Verteilerkästen, in Überspannungsschutzleisten als auch direkt in elektronischen Schaltungen montiert werden, z. B. in Netzteilen, in der Automatisierung oder in Endgeräten wie Computern oder Audio-/Videogeräten. Die schnelle Reaktion des Varistors ermöglicht einen effektiven Schutz der Geräte vor Spannungsspitzen, die z. B. durch Blitzeinschläge oder Netzstörungen verursacht werden.

Varistortypen

• Metalloxid-Varistoren (MOV) – am häufigsten in Niederspannungs- und Mittelspannungs-Schaltungen eingesetzt, schützen effektiv vor induzierten und atmosphärischen Überspannungen.
• SMD-Varistoren – kleine Oberflächenmontagebauteile auf Leiterplatten, die in kompakten elektronischen Schaltungen und Geräten mit begrenztem Platz für verschiedene Stromstärken verwendet werden.
• Varistoren in Überspannungsschutzsystemen (SPD) – Elemente, die in TN-C- und TN-S-Installationen eingesetzt werden und die sichere Ableitung von Impulsen an Erde gemäß Sicherheitsnormen ermöglichen.

Jeder Varistortyp hat bestimmte Parameter wie Maximalspannung, Impulsstrom und Nennspannung, die seine Wirksamkeit beim Schutz von Geräten bestimmen.

Anwendungen von Varistoren

• Netzteile – schützen vor Überspannungen im Netz und verhindern Schäden an der Elektronik.
• Industrieautomation – schützen Steuerungen und elektronische Module vor plötzlichen Spannungsspitzen.
• TN-C- und TN-S-Verteiler – zur Absicherung der gesamten elektrischen Anlage in entsprechenden SPD-Konfigurationen montiert.
• Endgeräte – Computer, Audio-/Videogeräte, LED-Panels und andere elektronische Komponenten.
• Überspannungsschutzleisten – Varistoren begrenzen effektiv die Spannung und schützen angeschlossene Geräte vor plötzlichen Überspannungen.

Varistorparameter

• Nennspannung – maximale Spannung, bei der der Varistor zu leiten beginnt.
• Impulsstrom – Energiemenge, die der Varistor während eines Impulses sicher ableiten kann.
• Lebensdauer – abhängig von der Anzahl der Impulse und der Höhe der Spannungsspitzen; nach mehreren Überspannungen verschlechtert sich die Kennlinie des Varistors.
• Nichtlineare Kennlinie – beschreibt, wie der Varistor auf Überspannungen reagiert.
• Montageart – SMD oder Durchsteckmontage, abhängig vom Aufbau der Schaltung.

Beste Praktiken für die Verwendung von Varistoren

• Varistor entsprechend der maximalen Systemspannung und den zu erwartenden Überspannungen auswählen.
• Varistoren in der Nähe der zu schützenden Komponenten montieren, um überschüssige Energie schnell abzuleiten.
• Varistoren mit anderen Schutzelementen, z. B. Sicherungen, kombinieren, um die Schutzwirkung zu erhöhen.
• In TN-C-Installationen geeignete SPD-Konfigurationen verwenden, unter Berücksichtigung des gemeinsamen PEN-Leiters; in TN-S Standardkonfigurationen für die Ableitung von Impulsen an PE verwenden.
• Die Lebensdauer der Varistoren regelmäßig überprüfen, da sie nach mehreren Impulsen ihre Schutzeigenschaften verlieren können.

Fazit

Varistoren sind ein wesentlicher Bestandteil von Überspannungsschutzsystemen und sorgen für den effektiven Schutz elektronischer Schaltungen und Endgeräte. Dank schneller Reaktion, korrekter Parameterwahl und sachgerechtem Einbau kann der Varistor überschüssige Energie aus Überspannungen ableiten und empfindliche Bauteile schützen.

Ein korrekt ausgewähltes Schutzelement gewährleistet nicht nur die Sicherheit der Anlage, sondern auch die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit elektronischer Geräte, sowohl in der Automatisierung als auch in Stromversorgungssystemen.

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