Komponenty ochrony przepięciowej

Dwie elektrody otaczają gaz szlachetny (np. argon lub neon); elektrody w komorze rozładowania są powleczone związkiem aktywującym. Istnieją również pułapki gazowe z dodatkowym zapłonem.

Gdy tylko między dwiema elektrodami zastosowane zostanie napięcie, które odpowiada tak zwanemu napięciu zapłonu UZ1 lub jest jeszcze większe, gaz jonizuje, iskiernik gazowy zapala się i impuls prądu może przepłynąć. Ten prąd przepływa, aż napięcie między dwiema elektrodami spadnie poniżej napięcia palenia łuku UZ2. Ponieważ jednak występują prądy następcze sieciowe, muszą one być kontrolowane.

W zwykłej obsłudze (w stanie niezapalonym) iskiernik gazowy ma niezwykle wysoką rezystancję elektryczną. Dopiero po zapłonie spada ona do skrajnie małej wartości. Ze względu na dużą energię impulsu, którą iskiernik gazowy może rozpraszać, jest również określany jako ochrona zgrubna.

Ponieważ w tym przypadku nie występuje prąd upływu, przed licznikiem energii elektrycznej można instalować ograniczniki prądu wyładowań atmosferycznych zawierające ograniczniki gazowe. Czas reakcji iskiernika gazowego mieści się w zakresie mikrosekund i dlatego jest raczej powolny w porównaniu z warystorami i diodami tłumiącymi.

Stosowane obecnie warystory z tlenku metalu składają się głównie z około 90% tlenku cynku i 10% innych tlenków metali. Proszek jest prasowany, spiekany i stykany z cynowanym oprzewodowaniem miedzianym.

Wymiary mogą być użyte do wyciągnięcia wniosków na temat danych technicznych. Przykładowo grubość płyty warystora jest pomiarem napięcia warystora, a średnica płyty jest pomiarem dopuszczalnego prądu udarowego.

Warystor ma symetryczną właściwość prąd-napięcie. Wraz ze wzrostem napięcia zmniejsza się rezystancja warystora, co zapewnia mu dobrą wydajność rozładowania.

Wadą jest jednak to, że warystory podlegają w pewnym stopniu starzeniu. Zbyt częste lub zbyt wysokoenergetyczne rozładowanie powoduje, że ziarna diody „przebijają się” do stopu warystora. W efekcie warystor przestaje blokować w zakresie nominalnym i prąd przepływa przez komponent (prąd upływu).

Ten prąd upływu podgrzewa warstwy półprzewodnikowe w takim stopniu, że warystory należy również monitorować pod względem termicznym. Z tego powodu wstępnie naprężona sprężyna i lutowane połączenie, które topi się w określonej temperaturze, są stosowane do bezpiecznego odłączenia ogranicznika od napięcia sieciowego. Czas reakcji warystora jest szybszy niż iskiernika gazowego i mieści się w zakresie nanosekund.

Krzywa charakterystyki diody tłumiącej charakteryzuje się napięciem odwrotnym UR, napięciem przebicia UB i napięciem ograniczającym UC.

Gdy tylko przepięcie znajdzie się powyżej napięcie przebicia UB, rezystancja diody staje się bardzo mała i dioda rozładowuje prąd (w zakresie amperów) do uziemienia. Napięcie ograniczające UC jest około 1,8 razy większe od napięcia znamionowego i ogranicza napięcie do wartości, która jest bezpieczna dla obciążenia.