Uma metal óxido varistor 385 volt
Um varistor ou VDR ( do inglês Voltage Dependent Resistor) é um componente eletrônico cujo valor de resistência elétrica é uma função da tensão aplicada nos seus terminais. Isto é, a medida que a diferença de potencial sobre o varistor aumenta, sua resistência diminui.
Os VDRs são geralmente utilizados como elemento de proteção contra transientes de tensão em circuitos , tal como em filtros de linha. Assim eles montados em paralelo ao circuito que se deseja proteger, por apresentarem uma característica de "limitador de tensão", impedindo que surtos de pequena duração cheguem ao circuito, e no caso de picos de tensão de maior duração, a alta corrente que circula pelo dispositivo faz com que o dispositivo de proteção (disjuntor ou fusível), desarme, desconectando o circuito da fonte de alimentação.
Histórico[]
Varistor de alta tensão
A primeira publicação sobre materiais varistores data de 1957, quando Kh. S. Valee e M. D. Mashkovich descobriram que o sistema binário ZnO-TiO2 possuia propriedades não ôhmicas. Outros estudos em sistemas binários ZnO-Bi2O3 e ZnO-Al2O3 realizados por M.S. Kosman e colaboradores (1961) e S. Ivamov e colaboradores (1963) respectivamente, também mostraram que esses sistemas poderiam ser utilizados como varistores.
Em 1971, Matsuoka e colaboradores, fizeram varistores cerâmicos multicomponentes com propriedades muito melhores que aquelas obtidas para sistemas binários. A não linearidade nas características corrente-tensão para esse sistema foi de a=50. Um típico sistema com essas propriedades é 97%ZnO-1%Sb2O3-0,5%MnO-0,5%CoO-0,5%Cr2O3, sendo essas porcentagens molares.
Atualmente, uma ampla variedade de composições são utilizadas para a obtenção de varistores. Os varistores comercialmente mais usados ainda são a base de óxido de zinco (ZnO), mas varistores de dióxido de estanho (SnO2) e dióxido de titânio (TiO2) possuem um grande potencial tecnológico que ainda não foi utilizado. É exatamente esse o objetivo das pesquisas que estão sendo realizadas no CMDMC-LIEC, que visam otimizar as propriedades dos varistores a base de SnO2, para utilização em altas tensões, a base de (Sn,Ti)O2 e TiO2 para utilização em baixas tensões, para que esses dispositivos possam em um futuro bem próximo substituir os varistores a base de ZnO.
Modelo[]
Curva da tensão vs. corrente de um varistor obtida experimentalmente.
A relação tensão-corrente de um varistor pode ser dada aproximadamente pela seguinte equação empírica:
onde
- V é a tensão aplicada nos terminais do varistor,
- I é a corrente que circula pelo componente,
- C (resistência não-ôhmica) e (coeficiente de não-linearidade) são constantes características do componente.
Dessa relação, nota-se que quanto maior o valor de , maior será a sua sensibilidade a variação de tensão.
Aplicações[]
Umas das aplicações mais encontradas atualmente é a utilização dos varistores em equipamentos de proteção indireta contra surtos (picos) de tensão da rede elétrica. Um exemplo desses equipamentos é o filtro de linha, que quando é autêntico possui varistores com o objetivo de "ceifar" a sobretensão que chega da rede.
Esse "ceifamento" se deve a característica do varistor de diminuir a sua própria resistência interna com o aumento da tensão aplicada aos seus terminais. Assim o varistor tem um certo potencial de condutividade, ou seja, é capaz de deixar passar tensões de até um certo limite (300 Volts por exemplo). A tensão excedente do "ceifamento" é convertida em energia térmica.
O varistor possui também um limite de conversão de energia elétrica em térmica, normalmente medido em J joules. Uma vez excedido esse limite, ou seja, por algum motivo a sobretensão continue por muito tempo, o varistor queima.
Para evitar a queima do varistor por exposição a uma sobretensão acima do tempo suportável, são utilizados fusíveis de proteção, os quais interrompem o circuito (queimam) antes que ocorram danos àquele componente.
Observações e cuidados na aplicação dos varistores[]
Algumas pessoas acreditam que somente a presença dos varistores (MOV-), dentro dos seus dispositivos de proteção contra surtos, já é suficiente para uma completa proteção contra os infortúnios do fornecimento de energia elétrica, tais como surtos na rede de alimentação.
Infelizmente, um Varistor e outros tipos de supressores não proveem proteção para os equipamentos quando as sobretensoes são mantidas durante um tempo acima do permitido, já que o varistor tem um limite na transformação de energia elétrica em energia térmica (Efeito joule). Isso resulta em queima do componente, podendo existir a possibilidade de início de fogo.