Voltage Dependent Resistor – Voltaja Duyarlı Direnç
Varistörlerin kullanım amacı devredeki voltaj dalgalanmalarını söndürmektir. Yani devreyi voltaj dalgalanmalarına karşı korumaktır.
Varistörlerin çalışma prensibi devreye paralele bağlanırlar ve voltaj yükseldiğinde direncini azaltır voltaj düştüğünde ise direncini arttırarak voltaj dalgalanmalarını sönümlemektedir. Bunu şu mantıkla yapmaktadır. Varistör gerilimi denilen üzerinde yazan gerilimin altında varistör hiç akım çekmemektedir. ancak üzerinde yazan gerilim aşılmaya başlandığında direnç özellği göstererek devreye uygulanan yüksek voltajı sönümler ve böylece devre elemanlarının zarar görmesini engeller.
Gerilimle Değeri Değişen Direnç
Gerilim miktarı ile ters orantılı olarak direnci değişen bir devre elemanıdır. Gerilim yükseldiğinde direnci düşer, gerilim düştüğünde değeri artar.
Varistör, doğrusal olmayan bir direnç özelliği gösteren, voltaj kontrollü bir elektronik devre elemanıdır. Devredeki gerilim dalgalanmalarını söndürmek için kullanılan varistör, ismini“variable resistor” kelime grubundan almıştır. Varistörler, voltaj yükseldiğinde direnciazaltarak veya voltaj düştüğünde direnci artırarak voltaj dalgalanmalarınısöndürebilmektedir.
Varistörler genellikle devreyi geçici aşırı voltajlara karşı korumak (yani gerilim dalgalanmalarını söndürmek), böylece devrenin aşırı voltaj değişimlerinden dolayı zarar görmesini engellemek için kullanılmaktadır.
Varistörün Yapısı
Voltaj duyarlı direnç veya voltaj kontrollü direnç (VDR) olarak da bilinen varistörler, genellikle Çinko Oksit’ten (ZnO) yapılsa da, Silikon Karpit (SiC) veya Titanyum Dioksit(TiO2) gibi maddelerin, disk biçiminde preslenmesiyle elde edilebilir. Daha sonra bu disklere bağlantı terminalleri eklenir ve dışı plastik ile kaplanarak varistör, devrede kullanılabilir hale gelir. Diskin yapısındaki maddenin kristalleri arasındaki direncin voltajdan etkilenmesi de, varistöre voltaja duyarlı olma özelliği kazandırır.
Ancak varistörler maksimum kabul edilebilir voltajlarına göre üretilip satılmaktadır. Yani bir varistör üzerinden kabul ettiği veya kabul ettiğinden fazla bir gerilim geçtiğinde varistör patlayabilir (kısa devre yapabilir). Bu yüzden varistörlerin üzerindeki plastikte belli kodlar bulunmakta, bu kodlara göre maksimum kabul edebileceği gerilimler kontrol edilerek varistörler kullanılmaktadır. İşte bazı varistör kodları ve özellikleri :
Varistör Tipleri
Metal Oxide Varistorler
En çok kullanılan 3 çeşidini inceliyeceğiz.
1-) Metal Oksit Varistör :
Yapıları gereğiyle yüksek voltajlarda kullanılırlar. çinko oksit tanelerinden oluşan seramik bir kütleden oluşurken bizmut, kobalt ve manganez de içerebilir.
Metal Oksit Varistör , mükemmel geçici gerilim bastırma sağlayan voltaja bağlı, doğrusal olmayan bir cihazdır. Metal Oksit Varistör, çeşitli elektronik cihazları ve yarı iletken elemanları anahtarlama ve indüklenen yıldırım dalgalanmalarından korumak için tasarlanmıştır.
Metal oksit varistör, iki metal plaka arasında kumlanmış diğer metal oksitlerin bir matrisinde seramik bir çinko oksit tanecikleri kütlesi içeren en yaygın varistör türüdür. Her bir tane ile komşusu arasındaki sınır, akımın bir yönde akmasına izin veren bir diyot birleşimi oluşturur.
Rastgele oluşan tanelerin kütlesi, her bir çift diğer birçok çiftle paralel olarak, arka arkaya diyot çiftleri ağına elektriksel olarak denktir. Elektrotlara küçük bir voltaj uygulandığında, sadece küçük bir akım akar ve buna diyot bağlantılarından ters sızıntı neden olur. Büyük bir voltaj uygulandığında, termiyonik emisyon ve elektron tünellemesi ile büyük akım akışının birleşimi nedeniyle diyot bağlantısı kopar. Bu davranışın sonucu, MOV’un düşük voltajlarda yüksek dirence ve yüksek voltajlarda düşük dirence sahip oldukça doğrusal olmayan bir akım voltajı karakteristiğidir. En yaygın varistör tipi metal oksit varistördür.
2-) Silikon Karpit Varistörler :
Silikon karpit tanecikleri ve kristalleri içermektedir.
Metal oksit varistör piyasaya sürülmeden önce bu bileşenler silikon karbür kullanılan en yaygın kullanılan varistördü. Yüksek güç ve yüksek voltaj uygulamalarında yoğun olarak kullanılmıştır. Bu cihazın önemli bir dezavantajı, önemli bir bekleme akımı çekmeleridir, bu nedenle bekleme güç tüketimini sınırlamak için bir seri boşluk gereklidir.
3-) Parafadurlar :
Bunlar ise yüksek gerilim hattı ile toprak arasına bağlanarak yüksek voltajlı olan yıldırım düşmesinde direnci azaltarak voltajın toprağa akmasını sağlarlar. yüksek gerilim hatları ile toprak arasına bağlanarak yıldırım düştüğüne yıldırımın yüksek akımını alır ve trafo gibi hassas elemanların zarar görmesini engeller.
Varistörlerin Kullanıldığı Alanlar
Varistörler birçok avantaja sahiptir ve ev aletlerinden ve aydınlatmadan Endüstriyel yüksek enerjili AC koruma veya DC güç hatlarında endüstriyel ekipmanlara kadar şebeke geçici geçişlerinin bastırılması için birçok farklı uygulama türünde kullanılabilir. Varistörler, transistörlerin, Mikroişlemci koruması MOSFET’lerin ve tristör köprülerinin korunması için doğrudan şebeke kaynaklarına ve yarı iletken anahtarlara bağlanabilir. Varistörler çok çeşitli uygulamalara sahiptir.
Devreleri aşırı gerilimden ve gerilim dalgalanmasından koruyan varistörler kullanıldığı bazı alanlar:
► Telekomünikasyon ve diğer iletişim araçları
► Radyo iletişim ekipmanları
► Aşırı gerilim koruyucu uzatma güç kablosunda
► Mikroişlemci koruyucular
► Elektronik ekipman koruyucular
► Kablo TV gerilim koruyucular
► Araç elektronik sistemleri
► Endüstriyel yüksek enerjili AC sistemler
Varistör, devreye nasıl bağlanır
Varistör, enerji sistemlerinde, AC voltaj kaynağı ile, voltaja duyarlı alıcı devreler arasına paralel bağlanarak kullanılır.
Aşağıdaki devrenin çalışma mantığı akım her zaman kolay yolu seçmesidir. Dolayısıyla devremizde paralele bir varistör olduğunda ve düşük voltajda yüksek direnç gösterdiği için akım o yolu değil normal yolunu seçer ancak yüksek bir voltaj geldiğinde varistör direncini düşürdüğü için akımı bölerek devreye fazla akım geçmesini önlemektedir.
Varistör kullanırken alınması gereken önlemler nelerdir?
- Sıcaklığı nominal çalışmalarını aşan yerlerde varistör kullanmayın.
- Doğrudan güneş ışığı veya ısıtma nesnesi nedeniyle sıcaklığa maruz kalmayacak.
- Doğrudan hava veya akıntıya maruz kalan nemli yerlerde kullanılmamalıdır.
- Varistörler toz, tuz sisi veya aşındırıcı gazla dolu yerlerde kullanılmamalıdır.
- Çözücü veya çözücü olan tiner ve aseton gibi elementlerin varistörlerin dış kaplaması bozar.
- Varistörleri yoğun titreşimlere, darbelere veya basınca maruz bırakmayın.
- Nominal maksimum enerjiyi aşan tepe akımını uygulamayın.
