Cap. 07. Os componentes: Varistor

Cap. 1.4. Os componentes: Varistor

27/12/2017

  Olá leitor! Vamos continuar nossos estudos sobre os componentes eletrônicos. Agora, vamos para o varistor. O símbolo utilizado para representa-lo está abaixo:

 

  Varistor é um tipo de resistor que só conduz energia se aplicada uma tensão muito alta. Ele pode ser utilizado na proteção de circuitos eletrônicos. Eles são projetados com materiais que conduzem corrente de forma extremamente ruim, ou seja, os átomos destes materiais possuem poucos elétrons na camada de valência, fazendo com que a condução da corrente só aconteça quando for aplicada uma força maior que a rigidez dielétrica do material. O varistor só passa a conduzir corrente quando a tensão ultrapassar um limite, e este limite pode variar de acordo com a quantidade de material isolante que o componente possui.

  Um varistor é composto por uma cadeia de cerâmica policristalina e os modelos mais utilizados atualmente são feitos com grãos de óxido de zinco. Observe os átomos abaixo:

  Para se tornar estável o Oxigênio precisa fazer duas ligações covalentes, isto é, ligar dois de seus elétrons da última camada(camada de valência) com os dois elétrons do Zinco.

   Como foi dito no artigo sobre condutores e isolantes, conforme o aumento de temperatura, o material pode conduzir uma pequena quantidade de corrente elétrica, já que o ZnO se comporta como uma espécie de semicondutor. Ao receber energia externa (Energia térmica, luminosa ou até mesmo mais energia elétrica) os elétrons que estão nas camadas abaixo da camada de valência sobem para a última camada e assim conseguem circular pela cadeia de átomos. A rigidez dielétrica é isso, e como já foi explicado, quando uma força maior do que a que mantém os elétrons na órbita dos átomos é aplicada, os elétrons acabam se soltando.

  Observe agora o diagrama interno de um varistor:

   O varistor é composto por dois eletrodos metálicos, que possuem uma determinada dimensão (T) para formar um campo elétrico. Cada eletrodo está ligado a um pino do componente. Entre os dois eletrodos está os grãos de Óxido de Zinco, ou de outro material que possa ser utilizado na fabricação deste componente. É importante dizer que, a distância entre os eletrodos, a quantidade de material aplicada entre eles influência na capacitância, na potência, na corrente de fuga, na tensão de ruptura, enfim, em todas as características do componente.

  O invólucro é o acabamento, o revestimento do componente. Esse revestimento pode ser de cerâmica ou de outro material isolante. Veja a foto abaixo e note que você não enxerga a parte interna do componente, mas sim seu invólucro pintado de azul com sua numeração e os dois pinos.

  Ao lado, a imagem de 2 varistores.

  Perceba que estes componentes possuem uma semelhança com os capacitores de cerâmica e termistores.

  A nomenclatura do varistor de óxido (que é o mais utilizado no mercado) consiste na sigla M.O.V (Metal Oxide Varistor), seguido de seu diâmetro em milimetros, após, sua tolerância e a tensão RMS de trabalho do componente. Esta nomenclatura pode variar, pois diferente dos resistores axiais e SMD, não foi criado um padrão seguido por todos, e sim alguns padrões diferentes.

  Vale ressaltar que a tensão nominal que o varistor suporta pode estar em valor RMS ou valor da tensão alternada, e isso dependerá do fabricante. Alguns utilizam a abreviação V.D.R (Voltage Dependent Resistors).

  Neste artigo, vou detalhar o sistema de identificação da Siemens para varistores:

 

S XX K YYY

 

  Onde:

  XX : Capacidade de corrente;

  YYY: Tensão RMS de trabalho.

 

  Veja os exemplos:

 > S20K150: Tensão de 150 Volts RMS. Suporta 100 picos de 270 A com duração de 10 µs ou 1 pico de 50 A durante 1 segundo;

 

 > S14K150: Tensão de 150 Volts RMS. Suporta 100 picos de 170 A com duração de 100 µs ou 1 pico de 21 A durante 1 segundo;

 

 > S10K150: Tensão de 150 Volts RMS. Suporta 100 picos de 70 A com duração de 100 µs ou 1 pico de 11 A durante 1 segundo;

 

 > S20K175: Tensão de 175 Volts RMS. Suporta 100 picos de 270 A com duração de 100 µs ou 1 pico de 50 A durante 1 segundo.

 

   Observe agora a curva característica de um varistor.

  A área circulada de verde mostra que, enquanto o varistor não estiver conduzindo, uma pequena corrente de fuga pode passar, mas esta corrente é considerada desprezível. Somente quando a tensão que o alimenta ultrapassar um determinado limite, o termistor vai passar a conduzir, independente de sua posição no circuito (ele não possui polaridade).

  Um termistor é colocado em paralelo ao circuito, ou seja:

   A qualquer sobretensão da fonte que ultrapasse o limite das peças do circuito, o varistor irá conduzir, evitando assim que a lâmpada queime. Os surtos de tensão podem durar milissegundos ou até menos, por isso o varistor suporta tensões muito altas.

  Quando esses surtos de tensão se mantém por alguns instantes, o varistor entra em curto (queima) e se torna um condutor de energia, ou seja, ele dá sua integridade pelo restante do circuito. As fabricantes de circuitos podem colocar no componente um material anti-chamas para evitar que surtos de tensão longos façam com que o equipamento pegue fogo por causa da força elétrica aplicada sobre o componente, que faz ele superaquecer imediatamente.

  A tensão de ruptura de um varistor, que é o nível de tensão em que ele passa a conduzir pode variar: há modelos deste componente que suportam uma tensão de ruptura de 18 V como também há modelos que suportam uma tensão de 300 Volts. Existem modelos de até 1800 V. Para ter certeza de sua tensão de ruptura, capacitância, potência, entre outros fatores é sempre bom verificar a numeração impressa no componente e pesquisar na internet ou em seu datasheet (folha de dados).

 

EXEMPLO 1:

  Se a fonte da figura acima tem que fornecer 22 Volts para a lâmpada, e a lâmpada suportar até 25 volts, o varistor tem que ter uma tensão de ruptura de 25 Volts ou próximo deste valor. Se haver um surto de tensão da fonte e ela for a 29 Volts por 3 milissegundos, por exemplo, a tensão de ruptura do varistor vai ser ultrapassada e durante estes 3 milissegundos ele vai conduzir a corrente evitando assim que a lâmpada queime.

 

  A tensão de ruptura deve ter um valor que proteja o limite máximo dos outros componentes do circuito.

  O componente detalhado neste artigo possui uma vida útil que pode variar de acordo com os surtos de tensão, pois o material que o constitui vai se deteriorando com com as sobrecargas até um momento em que ele entre em curto.

   A forma mais eficaz de testa-lo é verificando sua integridade física: se ele tiver manchas de queimado e ou trincas em sua estrutura significa que ele está danificado.

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FONTES e CRÉDITOS:

 

Gráficos, desenhos e imagens: Leonardo Ritter

Fontes: Instituto Newton C. Braga; canal ElectroLab; Mundo da Elétrica; Livro "Conhecendo Fontes Chaveadas - dos Antigos aos Modernos Aparelhos".

 

Última atualização: 22 de Julho de 2019.

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