Blitzschutz-Varistor: Unverzichtbar für den Schutz Ihrer elektrischen Systeme

Funktionsweise eines Varistors zum Schutz vor Blitzeinschlägen

Um zu verstehen, wie ein Blitzüberspannungsschutz-Varistor funktioniert, ist es wichtig, den Prozess in mehrere Schlüsselphasen zu unterteilen:

Normale Operation

Unter normalen Spannungsbedingungen verhält sich ein Varistor wie ein Isolator mit sehr hohem Widerstand, d. h. er leitet keinen nennenswerten Strom. Dadurch bleibt er für den Stromkreis transparent und stört den normalen Betrieb des Geräts oder Systems nicht. Seine Hauptfunktion unter normalen Bedingungen besteht darin, inaktiv zu bleiben und sicherzustellen, dass kein unnötiger Strom durch ihn fließt.

Überspannungsereignis

Wenn ein Hochspannungsstoß, beispielsweise ein Blitzschlag, das elektrische System trifft, überschreitet die Spannung am Eingang den Schwellenwert des Varistors. Dadurch leitet der Varistor stark und seine Impedanz sinkt rapide. Dadurch kann der Stoßstrom durch den Varistor fließen, wodurch die Spannung auf ein sicheres Niveau begrenzt und die empfindlichen elektronischen Komponenten nachgeschalteter Baugruppen vor möglichen Schäden geschützt werden. Der Varistor bleibt leitend, bis die Überspannung abklingt.

Energieabsorption

Der Varistor spielt eine entscheidende Rolle bei der Absorption und Ableitung der Stoßenergie. Während der Stoßstrom durch das Gerät fließt, absorbiert der Varistor die überschüssige Energie und schützt so nachgeschaltete Komponenten vor schädlichen Überspannungen. Die Energie wird üblicherweise als Wärme abgeleitet, und der Varistor ist so ausgelegt, dass er diesen kurzen, energiereichen Impulsen standhält, ohne seine Gesamtleistung zu beeinträchtigen.

Erholung

Nach Abklingen der Überspannung kehrt der Varistor in seinen hochohmigen Zustand zurück. Dadurch bleibt er schutzbereit und ist für die nächste mögliche Überspannung gerüstet. Dieser Wiederherstellungsprozess erfolgt schnell, sodass das System seinen normalen Betrieb ohne Verzögerungen oder Unterbrechungen fortsetzen kann.

Arten von Varistoren, die im Blitzschutz verwendet werden

Es gibt verschiedene Arten von Varistoren, die für unterschiedliche Anwendungen im Bereich der Blitzschutz. Zu den häufigsten Typen gehören:

Disk Lightning Überspannungsschutz Varistor

Scheibenvaristoren sind die am häufigsten verwendete Varistorart für BlitzschutzDiese Varistoren eignen sich ideal für Stoßströme von 100 A bis 25 kA und finden sich häufig in Unterhaltungselektronik, Stromversorgungen und anderen Anwendungen mit niedriger bis mittlerer Leistung. Ihre kompakte Größe und Kosteneffizienz machen sie zu einer beliebten Wahl für den Überspannungsschutz in einer Vielzahl von Geräten.

Block- und Streifenvaristoren

Block- und Streifenvaristoren sind für deutlich höhere Stoßströme ausgelegt, typischerweise über 25 kA. Sie werden in industriellen Stromversorgungen, Umspannwerken und Kommunikationssystemen eingesetzt, wo hohe Energieniveaus auftreten können. Diese Varistoren sind robust und halten den extremsten Stoßereignissen stand, was sie für den Schutz kritischer Infrastrukturen unverzichtbar macht.

Chip-Varistoren

Chip-Varistoren werden typischerweise zum Schutz vor Überspannungen niedrigerer Energie eingesetzt, beispielsweise in LED-Beleuchtungssystemen, zum ESD-Schutz empfindlicher Schaltkreise und in der Niedrigleistungselektronik. Diese kleinen und kompakten Varistoren eignen sich ideal zum Schutz empfindlicher Halbleiterkomponenten vor plötzlichen Stromstößen.

Übersichtstabelle der Varistortypen für den Blitzschutz

Kombination mit anderen Blitzschutzgeräten

In vielen Überspannungsschutzsystemen werden Varistoren mit anderen Geräten wie Überspannungsableitern, Gasentladungsröhren (GDTs) und Blitzschutztransformatoren kombiniert, um die Gesamtschutzleistung zu verbessern. Diese Kombination bietet mehrere Schutzebenen und gewährleistet, dass das elektrische System vor einer Vielzahl von Überspannungsereignissen wie Blitzeinschlägen, Überspannungen und Schalttransienten gut geschützt ist.

Anwendungen von Blitzschutz-Varistoren

Varistoren für Blitzschutz werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von der Unterhaltungselektronik bis hin zu kritischen Industriesystemen. Zu den häufigsten Anwendungen gehören:

Schaltnetzteile

Schaltnetzteile sind anfällig für Blitzeinschläge und Überspannungen. In diesen Systemen werden häufig Varistoren eingesetzt, um die Eingangsstufe vor Blitzeinschlägen und Schaltüberspannungen zu schützen. Sie werden oft vor elektromagnetischen Verträglichkeitsfiltern (EMV) platziert, um einen primären Überspannungsschutz zu bieten.

LED-Beleuchtungssysteme

LED-Beleuchtungssysteme werden zunehmend in Wohn- und Industrieumgebungen eingesetzt. Diese Systeme können jedoch empfindlich auf Überspannungen reagieren. Varistoren schützen die Halbleiter-LEDs vor elektrostatischer Entladung (ESD) und Überspannungsschäden. Ohne diese Schutzvorrichtungen könnte eine einzige Überspannung die LEDs dauerhaft beschädigen und das System funktionsunfähig machen.

Induktive Lasten

Induktive Lasten wie Motoren, Magnetspulen und elektromagnetische Ventile erzeugen beim Ausschalten Stoßspannungen. Diese können Steuergeräte und andere angeschlossene Geräte beschädigen. Durch die Platzierung eines Varistors über dem Schalter können Sie diese Spannungen effektiv begrenzen und sowohl die Last als auch den Steuerschalter vor übermäßigen Spannungspegeln schützen.

Solarstromanlagen

Solarstromanlagen, insbesondere an abgelegenen Standorten, sind besonders anfällig für blitzbedingte Überspannungen. Varistoren schützen in diesen Anlagen die Anschlussdosen und Spannungsregler vor blitzbedingten Überspannungen. Dieser Schutz gewährleistet die Zuverlässigkeit des Systems und die Langlebigkeit seiner Komponenten.

Industrielle Ausrüstung

Industrieanlagen wie Schalttafeln, Eisenbahnsignalanlagen und kritische Kommunikationsgeräte benötigen einen leistungsstarken Überspannungsschutz. Varistoren, die für hohe Energien ausgelegt sind, gewährleisten den Betrieb dieser Systeme auch nach Blitzeinschlägen oder Überspannungen.

Rechenzentren und Telekommunikation

Rechenzentren und Telekommunikationssysteme beherbergen betriebskritische Geräte, die nicht durch Blitzschlag beschädigt werden dürfen. Varistoren und Blitzschutztransformatoren bieten zuverlässigen Schutz für empfindliche Geräte und gewährleisten einen unterbrechungsfreien Betrieb.

Übersichtstabelle der Anwendungen

Vorteile der Verwendung von Blitzschutz-Varistoren

Der Einsatz von Varistoren als Teil Ihrer Blitzschutz Strategie:

• Schnelle Reaktionszeit: Varistoren reagieren nahezu augenblicklich auf Hochspannungsspitzen und bieten so schnellen Schutz ohne Verzögerung. Im Gegensatz zu Funkenstrecken oder Thyristoren, die eine langsamere Reaktionszeit aufweisen können, bieten Varistoren sofortigen Schutz für empfindliche elektronische Systeme.
• Hohe Energieabsorption: Varistoren können große Mengen an Stoßenergie absorbieren und so den Fluss von Überspannungen durch das System verhindern. Diese Fähigkeit ist entscheidend für den Schutz empfindlicher Geräte.
• Lange Lebensdauer: Varistoren haben bei ordnungsgemäßer Wartung eine lange Lebensdauer und einen vorhersehbaren Ausfallmodus. In den meisten Fällen versagt der Varistor durch einen Kurzschluss. Dieser ist leicht erkennbar und verhindert unbemerkte Schäden.
• Kosteneffizient: Im Vergleich zu anderen Überspannungsschutztechnologien sind Varistoren relativ günstig und stellen daher eine kosteneffiziente Lösung für zahlreiche Anwendungen dar.
• In verschiedenen Größen und Konfigurationen erhältlich: Varistoren sind in verschiedenen Größen, Nennspannungen und Stoßstromkapazitäten erhältlich und eignen sich für unterschiedliche Arten von elektrischen Systemen, von kleinen Geräten bis hin zu großen Industrieanlagen.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Blitzschutzvaristoren unverzichtbare Komponenten zum Schutz elektronischer und elektrischer Systeme vor den schädlichen Auswirkungen von Blitzen und anderen Überspannungen sind. Ihre schnelle Reaktion, hohe Energieabsorption und vielseitigen Einsatzmöglichkeiten machen sie ideal für den Einsatz in einer Vielzahl von Geräten, von Unterhaltungselektronik bis hin zu kritischen Industriesystemen. Die Fähigkeit von Varistoren, empfindliche Komponenten vor transienten Überspannungen zu schützen, gewährleistet die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der von ihnen geschützten Geräte und macht sie zu einer wertvollen Investition sowohl für Heim- als auch für Industrieanlagen.