Para que serve um varistor? Funcionamento, tipos e como testar.

Nesta aula, vamos explorar um componente muito utilizado na proteção de circuitos elétricos: o varistor. Entenderemos o que é, como ele funciona e para que serve um varistor. Também conheceremos os diferentes tipos disponíveis no mercado. Além disso, veremos como testar e instalar um varistor corretamente para garantir a proteção eficaz dos seus dispositivos eletrônicos.

O que é um varistor?

Um varistor, também conhecido como VDR (do inglês Voltage Dependent Resistor) é um componente eletrônico utilizado principalmente para proteger circuitos elétricos contra surtos de tensão. O termo “varistor” vem da combinação das palavras “variável” e “resistor”, refletindo sua principal característica: a capacidade de alterar sua resistência elétrica em resposta a variações de tensão.

Na sua forma mais comum, um varistor é composto por óxidos metálicos, como o óxido de zinco, que são pressionados em forma de disco e intercalados com eletrodos metálicos. Esse tipo de construção permite ao varistor responder rapidamente a mudanças na tensão aplicada.

A característica mais notável de um varistor é a sua curva de resistência não linear. Em condições normais de operação, quando a tensão aplicada ao varistor está abaixo de um certo limiar, ele apresenta uma alta resistência, praticamente isolando o circuito de interferências. No entanto, quando a tensão ultrapassa esse limiar, a resistência do varistor cai drasticamente, permitindo que ele conduza uma corrente elevada.

Essa propriedade é fundamental para a função de proteção do varistor: ao detectar um pico de tensão, ele desvia a corrente excessiva, protegendo assim os componentes eletrônicos sensíveis conectados ao circuito.

Existem vários tipos de varistores, mas o mais comum é o Varistor de Óxido Metálico (MOV). Outros tipos incluem varistores de carbeto de silício e varistores de polímero, cada um com características específicas adequadas para diferentes aplicações.

Como funciona um varistor?

Um varistor funciona baseado em suas propriedades de resistência não linear em resposta a variações de tensão elétrica.

O funcionamento básico pode ser entendido da seguinte maneira:

Comportamento Resistivo Não Linear: Em condições normais de operação, um varistor apresenta uma alta resistência elétrica. Isso significa que ele praticamente não conduz corrente quando a tensão aplicada está abaixo de um determinado limiar, agindo como um isolante no circuito.
Reação a Surtos de Tensão: Quando ocorre um surto de tensão, como um pico repentino acima do limiar de operação do varistor, sua resistência elétrica diminui drasticamente. Esse fenômeno ocorre devido à estrutura interna do varistor, que é composta por grãos de óxido metálico semicondutor (como óxido de zinco) intercalados com eletrodos metálicos.
Condução de Corrente: Ao diminuir sua resistência, o varistor permite que uma corrente elétrica significativa passe através dele. Isso desvia a corrente de surto indesejada para o varistor, protegendo assim os dispositivos eletrônicos sensíveis que estão conectados ao mesmo circuito.
Auto-Restauração: Após o surto de tensão ter passado e a tensão aplicada diminuir novamente abaixo do limiar de operação do varistor, sua resistência volta a aumentar para níveis altos. Isso permite que o varistor volte ao seu estado inicial de alta resistência, pronto para proteger contra futuros surtos.
Capacidade de Absorção de Energia: Um dos principais atributos dos varistores é sua capacidade de absorver e dissipar energia durante um surto de tensão. Isso ajuda a evitar danos aos componentes eletrônicos que estão sendo protegidos.

Mas afinal, para que serve um varistor?

Para que serve um varistor: Características elétricas

Ao selecionar um varistor, é importante considerar várias especificações técnicas que influenciam diretamente seu desempenho e adequação para uma aplicação específica.

A seguir, discutiremos os principais parâmetros elétricos que devem ser observados:

Tensão de Clamping: A tensão de clamping é a tensão máxima que o varistor permite passar através dele durante um surto, antes de começar a conduzir corrente de forma significativa. Esta é uma das especificações mais importantes a serem consideradas, pois ela define o limite de proteção oferecido pelo varistor. Um valor de clamping adequado garante que os componentes protegidos não sejam expostos a tensões perigosas.
Corrente Máxima: A corrente máxima refere-se ao maior valor de corrente que o varistor pode suportar durante um surto de tensão sem se danificar. Este parâmetro é essencial para garantir que o varistor consiga lidar com picos de corrente elevados que podem ocorrer em eventos de sobretensão, como raios ou picos de energia.
Capacidade de Absorção de Energia: A capacidade de absorção de energia, geralmente medida em joules, indica a quantidade de energia que o varistor pode dissipar sem sofrer danos. Este parâmetro é crucial para garantir que o varistor possa absorver a energia de surtos de tensão repetidos ao longo do tempo, prolongando sua vida útil.
Tensão de Operação Contínua: A tensão de operação contínua é a máxima tensão que pode ser aplicada ao varistor em condições normais, sem ativar sua função de proteção. Essa especificação é importante para assegurar que o varistor não conduza corrente de forma significativa durante a operação normal do circuito, evitando assim desgaste prematuro.
Tempo de Resposta: O tempo de resposta de um varistor é o intervalo de tempo que ele leva para reagir a um surto de tensão. Um tempo de resposta curto é desejável, pois permite que o varistor proteja o circuito quase instantaneamente após a detecção de uma sobretensão.

Para facilitar a escolha do varistor mais adequado para uma aplicação específica, é comum utilizar uma tabela de código. A tabela do varistor resume as principais características elétricas de diferentes varistores, como tensão de clamping, corrente máxima, capacidade de absorção de energia e tensão de operação contínua.

Os varistores são selecionados com base na tensão nominal do circuito em que serão instalados. Por exemplo, em um circuito de 220V, utiliza-se um varistor 220V, que é adequado para proteger contra surtos de tensão em sistemas com essa tensão de operação. Da mesma forma, para proteger equipamentos em sistemas de 127V, seria utilizado um varistor para 127V.

Para que serve um varistor?

Ele serve principalmente como um dispositivo de proteção contra surtos de tensão em circuitos elétricos e eletrônicos. Suas principais funções incluem:

Proteção contra Sobretensões: O varistor é projetado para detectar e responder rapidamente a picos repentinos de tensão que excedam o nível seguro para os dispositivos eletrônicos conectados ao circuito. Ao detectar uma sobretensão, o varistor conduz corrente elétrica excessiva para o solo, desviando-a dos componentes sensíveis e protegendo-os de danos.
Supressão de Transientes: Transientes de tensão, como os gerados por descargas atmosféricas, comutação de cargas indutivas ou interferências na rede elétrica, podem danificar dispositivos eletrônicos. O varistor é eficaz na supressão desses transientes, garantindo a integridade dos equipamentos conectados.
Extensão da Vida Útil de Equipamentos: Ao proteger os dispositivos contra danos causados por sobretensões, os varistores contribuem significativamente para prolongar a vida útil de equipamentos eletrônicos sensíveis, como computadores, TVs, sistemas de áudio, equipamentos industriais, entre outros.
Aplicações em Diversos Setores: Varistores são amplamente utilizados em uma variedade de aplicações, incluindo telecomunicações, automação industrial, sistemas de energia, eletrônicos de consumo, equipamentos médicos e muito mais. Sua presença é essencial em praticamente todos os dispositivos eletrônicos que precisam de proteção contra sobretensões.
Componente de Baixo Custo e Alto Desempenho: Além de oferecer uma proteção eficaz, os varistores são componentes relativamente acessíveis e simples de integrar em projetos eletrônicos. Isso os torna uma escolha popular para designers e engenheiros que buscam garantir a confiabilidade e a durabilidade dos seus produtos.

Então, para que serve um varistor e por que ele é crucial para a proteção dos seus circuitos? Em resumo, podemos afirmar que um varistor é utilizado na proteção de dispositivos eletrônicos ao oferecer uma resposta rápida e eficaz contra sobretensões, garantindo assim a operação segura e contínua dos sistemas elétricos e eletrônicos modernos.

Como testar um varistor?

Testar um varistor é um processo simples que pode ser realizado com um multímetro digital. O objetivo do teste é verificar se o varistor está em bom estado ou se precisa ser substituído.

Agora que explicamos para que serve um varistor, descubra os passos detalhados para testá-lo e garantir um funcionamento adequado:

Desconectar o Varistor do Circuito: Para garantir um teste preciso e seguro, desconecte o varistor do circuito onde está instalado. Isso evita a influência de outros componentes no resultado do teste.
Configurar o Multímetro: Ajuste o multímetro digital para a função de resistência (ohmímetro). Se o seu multímetro possui um ajuste manual de faixa, selecione a faixa de medição mais alta.
Medir a Resistência do Varistor: Toque uma ponta de prova do multímetro em cada terminal do varistor. Em um varistor em bom estado, a resistência medida deve ser extremamente alta (praticamente infinita) quando a tensão aplicada é baixa, como a tensão de teste do multímetro.
Verificar a Ausência de Curto-Circuito: Um varistor defeituoso pode apresentar uma resistência muito baixa (indicando um curto-circuito) ou uma leitura de zero ohms, o que indica que o varistor está danificado e precisa ser substituído.
Inspeção Visual: Além dos testes elétricos, inspecione visualmente o varistor para verificar se há sinais de danos físicos, trincas ou deformações ou até mesmo se o caso de um varistor queimado. Esses sinais indicam que o varistor foi submetido a um surto de tensão severo e deve ser substituído.

Dicas importantes para teste de um varistor:

SEMPRE desconecte o equipamento da rede elétrica antes de remover ou testar o varistor.
Ao realizar testes com tensão de trabalho, tenha cuidado para não aplicar tensões excessivas que possam causar riscos de choque elétrico ou danos adicionais ao varistor e ao equipamento.

Como instalar um varistor?

Instalar um varistor em um circuito é um processo relativamente simples, mas requer atenção aos detalhes para garantir que ele funcione corretamente e forneça a proteção adequada.

Aqui estão os passos para instalar um varistor:

Escolher o Varistor Adequado: Certifique-se de escolher um varistor com a tensão de operação (Vₙ) e a capacidade de energia adequadas para o seu circuito. Consulte o manual do fabricante do equipamento ou as especificações do circuito para determinar os valores corretos. Dependendo da aplicação, escolha o tipo apropriado (MOV – Varistor de Óxido Metálico, por exemplo).
Desconectar a Energia do Circuito: Antes de iniciar a instalação, desligue e desconecte a alimentação elétrica do circuito para evitar choques elétricos ou danos ao equipamento.
Identificar os Pontos de Conexão: Determine onde o varistor deve ser instalado. Geralmente, ele é colocado em paralelo com os componentes que você deseja proteger, como fontes de alimentação, chips sensíveis ou outros dispositivos eletrônicos. O varistor é conectado entre a linha (fase) e o neutro, ou entre a linha e o terra, dependendo da configuração do circuito.
Preparar as Conexões: Se o varistor for ser soldado em uma placa de circuito impresso (PCB), certifique-se de que os pontos de solda estejam limpos e livres de oxidação. Se estiver usando terminais de crimpagem ou conectores, verifique se estão bem fixados e seguros.
Instalar o Varistor: Em PCBs, coloque o varistor nos orifícios apropriados da placa de circuito e solde os terminais com cuidado, garantindo uma boa conexão elétrica. Em terminais, conecte os terminais do varistor aos pontos de conexão designados. Certifique-se de que as conexões estejam firmes e bem feitas.
Verificar a Instalação: Use um multímetro para verificar a continuidade das conexões e garantir que não haja curto-circuitos. Certifique-se de que o varistor esteja corretamente posicionado e não esteja tocando outros componentes que possam causar curto-circuitos.]
Reconectar a Energia e Testar o Circuito: Após a instalação, reconecte a alimentação elétrica e ligue o circuito. Observe o funcionamento do circuito para garantir que tudo esteja operando corretamente e que o varistor esteja desempenhando sua função de proteção.

Dicas adicionais para a instalação de um varistor:

Varistores não possuem polaridade, então a orientação dos terminais não importa.
Evite instalar o varistor em locais sujeitos a calor excessivo, umidade ou vibrações, a menos que ele seja especificamente projetado para tais condições.
Após a instalação, inspecione regularmente o varistor para garantir que ele não apresenta sinais de desgaste ou danos.

A instalação de um varistor envolve a escolha do dispositivo correto, a preparação do circuito, a soldagem ou fixação adequada dos terminais e a verificação final para garantir uma instalação segura e eficaz. Seguindo esses passos, você pode proteger seu equipamento eletrônico contra surtos de tensão de forma eficiente.

Para que serve um varistor: Tipos de varistores

Já sabemos para que serve um varistor, mas qual é o mais adequado para cada situação? Os varistores estão disponíveis em diversos formatos, como bloco, axial e radial, para atender às variadas necessidades das aplicações eletrônicas.

O formato em radial é o mais comum e amplamente utilizado em dispositivos de consumo, enquanto os blocos são usados em aplicações industriais que demandam maior capacidade de dissipação de energia. Os varistores axiais e radiais são encontrados em circuitos que exigem montagem em linha ou em placas de circuito impresso (PCBs), oferecendo flexibilidade no design e na instalação dos componentes.

Existem diversos tipos de varistores, cada um com características específicas que os tornam adequados para diferentes aplicações. Os principais tipos de varistores são:

Varistor de Óxido Metálico (MOV): Os MOVs são os varistores mais comuns, compostos principalmente de óxido de zinco (ZnO) e outros óxidos metálicos. Amplamente utilizados em eletrônicos de consumo, fontes de alimentação, sistemas de telecomunicações e equipamentos industriais. Oferecem uma resposta rápida a surtos de tensão e podem absorver grandes quantidades de energia. Eles são eficazes na proteção contra transientes de alta energia.
Varistor de Carbeto de Silício (SiC): Fabricados a partir de carbeto de silício, esses varistores foram amplamente usados antes da popularização dos MOVs. Utilizados em ambientes industriais e em equipamentos que requerem proteção contra surtos de baixa energia. Menos comuns hoje em dia, os varistores de SiC têm uma capacidade de energia menor em comparação com os MOVs e são geralmente usados em situações onde a resposta de alta velocidade é menos crítica.
Varistor de Polímero: Esses varistores são feitos de materiais poliméricos condutivos que mudam suas propriedades resistivas com a tensão aplicada. Utilizados em aplicações onde a flexibilidade do material e a resistência a ambientes hostis são importantes, como em dispositivos médicos e equipamentos portáteis. Oferecem boa capacidade de absorção de energia e podem ser fabricados em diversas formas e tamanhos.
Varistor de Filme Fino: Construídos com tecnologia de filme fino, esses varistores são usados em aplicações que exigem alta precisão e controle. Encontrados em circuitos integrados e microeletrônica, onde o espaço e a precisão são críticos. Oferecem proteção eficaz em um formato compacto, com características de resposta muito precisas.
Varistor Multicamada (MLV): Com uma estrutura multicamada, esses varistores são projetados para aplicações de alta densidade e miniaturização. Usados em dispositivos eletrônicos portáteis, smartphones, tablets e outros equipamentos que requerem proteção em um espaço reduzido. Oferecem proteção eficaz em um tamanho muito pequeno, com alta capacidade de absorção de energia e rápida resposta a surtos.

Gostou de descobrir para que serve um varistor e como aplicá-lo em seu projeto? Na próxima aula você vai conhecer mais um componente eletrônico importante, o fusível!