Es un tipo de resistor al cual le podemos cambiar el valor de resistencia alterando el voltaje aplicado. También se le llama resistencia dependiente de voltaje. El varistor es un dispositivo semiconductor no lineal que se utilizan como dispositivos de seguridad para evitar un voltaje transitorio excesivo en el circuito, de modo que los componentes del circuito permanecen protegidos.
La palabra varistor se deriva de las palabras resistencia variable, en inglés: variable resistor.
El varistor se utiliza principalmente para proteger a los circuitos de de picos de tensión altos. Tiene resistencia infinita y cuando aumenta la tensión nominal, la resistencia baja a 0, generando un «cortocircuito» haciendo saltar el fusible.
Símbolo
El símbolo del varistor se muestra a continuación
Estas representaciones son las más apropiados para definir al varistor, a pesar de que existen varios símbolos para representarlo en un esquema eléctrico.
¿Cómo es?
Físicamente, un varistor se parece a un capacitor de muchas maneras.
Sin embargo, en cuanto a la aplicación, un condensador no puede evitar sobretensiones que un varistor si.
El diseño de este componente es el mismo que el de un condensador normal.
¿Cómo funciona un varistor?
Aunque el nombre varistor se deriva del término «resistencia variable», la resistencia en varistor no se puede variar manualmente a diferencia del potenciómetro o reóstato, donde la resistencia se puede variar manualmente entre sus valores máximo y mínimo.
La resistencia de un varistor varía según el voltaje que se le aplica.
Un varistor no obedece la ley de Ohm y, por lo tanto, no es como una resistencia óhmica. También se llama resistencia no lineal o resistencia dependiente del voltaje.
La diferencia básica entre una resistencia normal y una resistencia dependiente del voltaje es que el valor de una resistencia normal solo se puede cambiar por acción manual (reemplazando el resistor), pero en el caso del varistor podemos cambiar la resistencia modificando el voltaje. El principio operativo para esto es similar al de un diodo de unión PN durante la operación de polarización inversa.
Estrucura interna
Los varistores son principalmente de dos tipos: óxido de metal y carburo de silicio.
El tipo de óxido de metal (MOV) es el tipo más común de varistor. Este dispositivo consiste en una matriz de óxido de metal que contiene una masa cerámica de óxido de zinc. Algunos de los metales comúnmente utilizados son bismuto, cobalto y manganeso.
La capa de óxido metálico contiene básicamente 90% de óxido de zinc y 10% de otros metales. La capa de óxido metálico se intercala entre dos electrodos metálicos. La matriz actúa como un agente de unión para que los gránulos de óxido de zinc se puedan mantener intactos entre los dos electrodos metálicos. La superficie límite se comporta como una unión de un diodo semiconductor.
Resistencia de un varistor
El funcionamiento de un varistor puede explicarse utilizando el gráfico de resistencia. Es un gráfico dibujado entre la resistencia y el voltaje aplicado. El gráfico indica que, en condiciones normales, la resistencia es muy alta y, si el voltaje aplicado excede el valor nominal de la resistencia, entonces la resistencia de este comenzará a disminuir.
Capacitancia
Cuando el voltaje aplicado a través del varistor es menor que el voltaje nominal o de sujeción, un varistor actúa como un condensador en lugar de como una resistencia.
El comportamiento como condensador del varistor es diferente en los circuitos de DC y AC. En los circuitos de corriente directa DC, la capacitancia de un varistor existe cuando el voltaje aplicado está por debajo del voltaje nominal del varistor y disminuye abruptamente cuando el voltaje aplicado se acerca al voltaje nominal.
Cuando se usa un varistor en los circuitos de corriente alterna AC, la frecuencia juega un papel importante. En los circuitos AC, cuando el varistor funciona en su región de fuga no conductiva, la capacitancia del varistor afectará la resistencia del cuerpo del dispositivo.
Debido a esto, la resistencia de fuga del varistor disminuye con un aumento en la frecuencia. La relación entre la frecuencia y la resistencia paralela resultante es aproximadamente lineal. La reactancia de corriente alterna XC se puede calcular utilizando la fórmula:
Tomando en cuenta que C es la capacitancia y f es la frecuencia podemos concluir que a medida que aumenta la frecuencia, la corriente de fuga también aumenta.
Comportamiento voltaje-corriente
De acuerdo con la ley de Ohm, la curva de características de voltaje de corriente de una resistencia es una línea recta, suponiendo que el valor de la resistencia se mantenga constante. En este caso, la corriente que fluye a través de una resistencia es directamente proporcional al voltaje aplicado a través de los extremos de la resistencia.
En el caso de un varistor, la curva de características de corriente-voltaje no es una línea recta. Esto se debe al comportamiento de resistencia inusual de este componente. En el caso de un varistor, un pequeño cambio en el voltaje aplicado provocará un cambio suficientemente grande en la corriente que fluye a través de él.
De la curva característica de corriente-voltaje que se muestra arriba, está claro que un varistor tiene características simétricas bidireccionales. Esto significa que el varistor puede operar o funcionar en direcciones o polaridades de una onda senoidal. Esta funcionalidad del varistor es similar a la de los diodos Zener conectados de forma consecutiva.
Aplicaciones
Los varistores se utilizan en casi todos los circuitos eléctricos potentes con diseños pequeños. Los varistores proporcionan protección contra sobretensiones de alto voltaje (voltajes muy altos) para circuitos de corriente alterna y corriente directa.
Los resultados de una sobretensión accidental de alto voltaje en cualquier circuito pueden ser catastróficos. Por lo tanto, el uso de varistor en la protección de circuitos eléctricos o electrónicos delicados y sensibles contra sobretensiones y picos de conmutación es muy importante.
Algunas de las aplicaciones son:
1 El varistor se puede usar para proteger los circuitos eléctricos de un voltaje excesivamente alto. Se utilizan para proteger los circuitos eléctricos de sobretensiones. El siguiente circuito muestra una conexión de varistor de óxido de metal para proporcionar protección a un circuito del alto voltaje.
El siguiente circuito es similar, excepto que también proporciona protección de línea a tierra.
2 En los circuitos electrónicos, los dispositivos son muy sensibles a los cambios de voltaje. Entonces, se usa el varistor para proteger los diferentes componentes del circuito. El siguiente circuito se muestra un varistor para proteger un transistor.
3 También se puede usar el varistor para proporcionar protección contra voltajes excesivamente altos a motores de corriente alterna (AC) y corriente directa (DC).
Ventajas y desventajas
Las ventajas de los varistores son:
- Se puede usar para proteger los componentes de un circuito eléctrico.
- Proporciona protección contra sobretensiones o altos voltajes a los motores de corriente alterna y corriente directa.
Las desventajas de los varistores son:
- No puede proporcionar protección contra la corriente durante un cortocircuito.
- No puede proporcionar protección contra voltajes excesivamente altos durante la puesta en marcha del dispositivo.
- No puede proporcionar protección contra las caídas de voltaje.
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