Cấu Tạo Và Hoạt Động Của Varistor

Varistor hay Metal oxide varistor(MOV) là một điện trở đặc biệt, nó được sử dụng để bảo vệ mạch điện chống lại quá áp tức thời

Varistor hay Metal oxide varistor(MOV) là một điện trở đặc biệt, nó được sử dụng để bảo vệ mạch điện chống lại quá áp tức thời. Sự xuất hiện của các đỉnh hoặc do quá áp sẽ phá hủy nguồn cung cấp cho các thiết bị. Một Varistor được sử dụng sẽ làm ngắn các điện áp quá tải và giữ cho điện áp luôn luôn ở mức theo yêu cầu.

 

Một Varistor còn gọi là điện trở phụ thuộc điện áp
                     

Quá áp và Đỉnh áp(Purge và Spike)


Quá áp và đỉnh áp là sự tăng đáng kể điện áp nguồn so với điện áp tiêu chuẩn là 230V. Chúng được định nghĩa cụ thể như sau:

    Khi điện áp tăng quá 3ns được gọi là quá áp
    Quá áp trong từ 1-2ns gọi là đỉnh áp

Tuy nhiên, nếu quá áp và đỉnh áp đủ lớn, nó sẽ gây nguy hiểm cho các thiết bị. Và trong thực tế thì quá áp nguồn có thể đạt tới 6,000V
Hình 3  Đỉnh điện ápHình 4 Quá áp

Nguyên nhân xuất hiện quá áp và các đỉnh áp ở đầu nguồn cấp do quá trình hoạt động của các thiết bị điện. Những thiết bị cao áp cần năng lượng lớn trong quá trình bật tắt. Việc bật tắt thiết bị đột ngột sẽ dẫn đến xuất hiện các đỉnh áp và quá áp.
 

Chức năng


Dưới điều kiện thông thường điện trở của Varistor là rất lớn. Khi điện áp đặt vào cao hơn điện áp tiêu chuẩn của Varistor thì ngay lập tức điện trở của nó sẽ giảm. Điều đó được ứng dụng để bảo vệ mạch khi quá áp. Varistor đơn giản được thêm vào từ nguồn điện cấp đầu vào. Khi xuất hiện quá áp hoặc đỉnh áp thì varistor tự động phá vỡ để bảo vệ các thiết bị bên trong.
 
Hình 5

Đường đặc tính của Varistor.
- Khi điện áp thấp thì điện trở cao
- Khi điện áp cao hơn điện áp của Varistor thì điện trở giảm nhanh làm dòng tăng cao...dẫn đến ngắn mạch và phá vỡ Varistor.

Đặc điểm kỹ thuật


Varistor là một loại điện trở, nhưng chỉ tiêu kỹ thuật của nó khô phải là điện trở hay công suất mà là điện áp giữ.

Điện áp giữ
Đay là điện áp ngắn mạch cho varistor. Điện áp giữ thấp hơn thì bảo vệ tốt hơn. Nhưng mặt khác điện áp này không được quá thấp. Với nguồn 230V thì điện áp giữ của Varistor là 275V

Energy absorption / dissipation
This rating is given in joules and shows how much energy the varistor can absorb. A higher number indicates greater protection. Varistors with 200 to 400 joules offer good protection, better protection is given with devices of 600 joules or more.
For extending the energy absorption two or three varistors can put parallel. 

Response time
Varistors switch fast but not immediately. There is always a very slight delay as they respond to the power surge. The longer the response time the longer the connected application is exposed to the surges. A response time of 1 ns or faster is fine.  


 

Ứng dụng


Fig.6

Varistor ở đầu vào nguồn cấp
Fig.7

Varistor được nối từ đường nguồn xuống đất nhưng ở phía sau cầu chì
The varistor is simply connected between line and neutral but after the fuse.Nếu Varistor bị ngắn mạch thì điện áp vẫn cấp cho mạch qua cầu chì nhưng không qua các thiết bị phía sau.
Fig.8

Giải pháp đơn giản để bảo vệ thiết bị, tránh quá áp đầu vào sử dụng Varistor
Fig.9

Mạch bảo vệ tốt hơn với 3 Varistor


 

Hỏng hóc


Varistors can be destroyed by too many surges. They wear out a little with each surge above the threshold and some day they are completely destroyed.
Over-voltage is also a common problem. The varistors burned but also let the fuse blow and so save the connected equipment.

 
Fig.10

Defective varistor. Too many surges over long time destroy varistors.
Fig.11

The normal failure of MOV is overheating. This can cause fires.

Alternatives


A gas discharge tube or gas tube is a kind of spark gap which contains air or a gas mixture. 
When the voltage surges reaches a certain level, the gas will ionize the gas, making it a very effective conductor. It passes the current to the ground line until the voltage reaches normal levels.
Compare to varistors gas tubes have higher breakdown voltages. They can handle significantly higher fault currents and withstand multiple high-voltage hits without self destruction. On the other hand the response times is longer. 
Gas arrestors are commonly used in telecommunication equipment to protect against lightning strikes.