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Varistor

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O que é um Varistor?

Um varistor (ou VDR, do inglês Voltage Dependent Resistor) é um componente eletrônico utilizado principalmente para proteger circuitos contra surtos de tensão. Ele é construído a partir de materiais semicondutores especiais, que apresentam uma resistência elétrica variável conforme a tensão aplicada. 

Quando uma sobretensão ocorre no circuito, o varistor entra em ação, conduzindo a corrente elétrica excessiva para o terra ou para outro ponto de referência, protegendo assim os dispositivos eletrônicos sensíveis que estão conectados ao circuito. Em resumo, o varistor é como um “para-raios” para circuitos eletrônicos, protegendo-os de danos causados por picos de tensão.

 

Como funciona um Varistor?

O varistor funciona com base nas propriedades de um material semicondutor, geralmente óxido de zinco, que apresenta uma relação não linear entre a tensão aplicada e a corrente que o atravessa. Aqui está um detalhamento de seu funcionamento:

  • Resistência Alta em Condições Normais: Sob condições normais de operação, ou seja, quando a tensão aplicada é baixa ou dentro do limite especificado, o varistor possui uma alta resistência. Nessa situação, ele praticamente não permite a passagem de corrente, agindo como um isolante e não interferindo no funcionamento do circuito.
  • Redução de Resistência em Sobretensões: Quando ocorre uma sobretensão, como um pico de tensão ou um surto elétrico, a tensão aplicada ao varistor aumenta. Devido às propriedades não lineares do material semicondutor, sua resistência diminui drasticamente com o aumento da tensão.
  • Condução da Corrente Excessiva: Com a redução da resistência, o varistor começa a conduzir uma corrente significativa. Essa corrente é desviada para a terra ou outro ponto de referência no circuito, dissipando a energia do pico de tensão e protegendo os componentes eletrônicos sensíveis.
  • Retorno ao Estado de Alta Resistência: Depois que a sobretensão é eliminada, a tensão aplicada ao varistor volta ao normal, fazendo com que sua resistência aumente novamente para um valor alto. O varistor então retorna ao seu estado inativo, pronto para responder a futuros picos de tensão.

 

Características elétricas do Varistor

As características elétricas, comuns em tabela de varistor, são fundamentais para entender seu funcionamento e sua aplicação em circuitos eletrônicos. Aqui estão algumas das principais características elétricas:

  • Tensão de Clamping (V_clamp): É a tensão máxima que aparece nos terminais do varistor quando ele está conduzindo corrente durante um surto de tensão. O varistor limita a tensão a este valor, protegendo os dispositivos conectados.
  • Tensão Nominal (V_nom): Também conhecida como Tensão de Operação, é a tensão máxima contínua que pode ser aplicada ao varistor sem que ele conduza corrente de maneira significativa. Acima desta tensão, o varistor começa a conduzir.
  • Corrente de Surto (I_surge): É a corrente máxima que o varistor pode suportar durante um surto de tensão por um breve período sem sofrer danos. Normalmente especificada em amperes (A).
  • Energia Máxima Absorvível (E_max): É a quantidade máxima de energia (em joules, J) que o varistor pode absorver durante um único evento de surto. Isso indica a capacidade do varistor de dissipar a energia do surto sem falhar.
  • Capacitância (C): É a capacidade do varistor de armazenar carga elétrica. A capacitância pode afetar o comportamento do circuito em frequências altas. É geralmente especificada em picofarads (pF).
  • Tempo de Resposta: É o tempo que o varistor leva para começar a conduzir corrente após a ocorrência de uma sobretensão. Este tempo é geralmente muito curto, na ordem de nanosegundos (ns).
  • Corrente de Fuga: É a pequena corrente que flui através do varistor quando uma tensão abaixo da tensão nominal é aplicada. É um parâmetro importante para avaliar a eficiência do varistor em estado inativo.
  • Tolerância de Tensão: A variação permitida na tensão nominal. Pode ser especificada como uma porcentagem da tensão nominal, indicando a precisão do valor nominal do varistor.

Os varistores são dispositivos essenciais para proteção contra surtos de tensão em diferentes sistemas elétricos. Por exemplo, um varistor 220V é utilizado para proteger aparelhos que operam em redes de alta tensão, enquanto um varistor para 127V é ideal para dispositivos em redes de baixa tensão, garantindo segurança e prolongando a vida útil dos equipamentos.

 

Como testar um Varistor?

Para testar um varistor, você pode seguir alguns passos utilizando um multímetro. O teste geralmente verifica se o varistor está em boas condições (não apresenta curto-circuito ou circuito aberto). Aqui está um guia para realizar o teste:

  • Desconectar o Varistor: Desconecte o varistor do circuito para evitar leituras incorretas devido à interferência de outros componentes.
  • Configurar o Multímetro: Configure o multímetro para medir resistência (Ohms, Ω). Se o multímetro possui uma faixa de medição, ajuste-o para uma faixa adequada (geralmente a mais alta).
  • Medir a Resistência Inicial: Conecte as pontas de prova do multímetro aos terminais do varistor. 

Para interpretar os resultados da medição, verifique as seguintes condições:

  • Alta Resistência: Se o multímetro mostra uma resistência muito alta ou infinita, o varistor está em boas condições sob tensão normal.
  • Baixa Resistência (Curto-Circuito): Se o multímetro indica uma resistência muito baixa (próxima de zero ohms), o varistor está em curto-circuito (varistor queimado) e precisa ser substituído.
  • Circuito Aberto: Se o multímetro não mostra nenhuma leitura (resistência infinita) mesmo em faixas mais baixas, o varistor pode estar em circuito aberto e também precisa ser substituído.

 

Tipos de Varistores

Os varistores vêm em diferentes tipos, cada um com características específicas que os tornam adequados para várias aplicações. Aqui estão os principais tipos de varistores:

  • Varistor de óxido metálico (MOV): São feitos de óxido de zinco com pequenas quantidades de outros óxidos metálicos, sendo amplamente utilizados em faixas de tensão variadas e possuindo alta capacidade de absorção de energia. Eles são aplicados na proteção contra surtos em equipamentos eletrônicos, fontes de alimentação, eletrodomésticos e telecomunicações. Suas vantagens incluem alta capacidade de absorção de energia, boa resposta a surtos de curta duração, e custo econômico, sendo amplamente disponíveis, mas podem se degradar com surtos repetidos ao longo do tempo.
  • Varistor de carboneto de silício (SiC): São feitos de carboneto de silício e utilizados em aplicações de alta tensão, com capacidade de suportar altos níveis de corrente. Suas vantagens são a alta durabilidade e resistência a surtos repetidos, além de bom desempenho em altas temperaturas. No entanto, são menos sensíveis a surtos de baixa tensão e mais caros em comparação com os MOVs.
  • Varistor de filme fino: São feitos a partir de camadas finas de materiais semicondutores, utilizados em circuitos de baixa tensão e baixa corrente, com menor capacidade de energia comparado aos MOVs. Eles oferecem vantagens como pequeno tamanho, facilidade de integração em circuitos compactos, e alta precisão na tensão de clamping, mas têm menor capacidade de absorção de energia e não são adequados para surtos de alta energia.
  • Varistor multicamadas (MLV): São construídos com várias camadas de material semicondutor, adequados para baixa e média tensão, e têm boa capacidade de energia para seu tamanho compacto. Suas vantagens incluem alta densidade de energia em um formato compacto, boa resposta a surtos rápidos, e facilidade de integração em dispositivos SMD, mas possuem menor capacidade de energia em comparação aos MOVs maiores.
  • Varistor de tantalato: São feitos de dióxido de tantalato e utilizados em aplicações de baixa tensão, com boa capacidade para pequenos surtos de energia. Eles têm alta estabilidade térmica e bom desempenho em ambientes de alta frequência, mas são mais caros em comparação com outros tipos de varistores e têm capacidade de energia relativamente baixa.

 

Aplicações dos Varistores

Os varistores são amplamente utilizados em diversas aplicações devido à sua capacidade de proteger dispositivos e circuitos contra surtos de tensão. Aqui estão algumas das principais aplicações dos varistores:

  • Proteção de Equipamentos Eletrônicos: Varistores são frequentemente usados em dispositivos eletrônicos como computadores, televisores, e eletrodomésticos para proteger contra picos de tensão que podem danificar componentes sensíveis.
  • Fontes de Alimentação: Eles são integrados em fontes de alimentação para evitar danos causados por surtos de energia, garantindo que a tensão entregue aos dispositivos permaneça dentro de níveis seguros.
  • Linhas de Transmissão de Energia: Nos sistemas de distribuição de energia elétrica, varistores são usados para proteger transformadores, linhas de transmissão e outros equipamentos de potência contra surtos causados por raios ou falhas de comutação.
  • Telecomunicações: Equipamentos de telecomunicações, como modems e roteadores, utilizam varistores para proteger contra surtos de tensão induzidos por descargas atmosféricas ou interferências eletromagnéticas.
  • Automotivo: Nos veículos, varistores protegem os sistemas eletrônicos automotivos, como unidades de controle de motor e sistemas de entretenimento, contra picos de tensão gerados por sistemas de ignição e outros componentes.
  • Dispositivos Médicos: Em equipamentos médicos, varistores são usados para garantir a segurança e a funcionalidade contínua dos dispositivos sensíveis às flutuações de tensão.
  • Sistemas de Iluminação LED: Varistores protegem circuitos de iluminação LED contra surtos de tensão, aumentando a durabilidade e a confiabilidade dos sistemas de iluminação.
  • Eletrônica Industrial: Em aplicações industriais, varistores são usados para proteger controladores programáveis, inversores de frequência, e outros equipamentos eletrônicos industriais contra surtos de tensão.

Em todas essas aplicações, a principal função dos varistores é atuar como uma barreira de proteção, absorvendo e dissipando a energia dos picos de tensão para evitar que esses surtos danifiquem os componentes eletrônicos.

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