Czym są warystory?

Warystory (ang. varistory) to specjalne podzespoły ochronne, wykonane najczęściej jako ceramiczne dyski z tlenku cynku. Mają bardzo nieliniową charakterystykę przewodzenia: przy normalnym napięciu cechują się bardzo dużą rezystancją (praktycznie izolują obwód), a dopiero przy gwałtownym wzroście napięcia ich opór gwałtownie spada. Oznacza to, że warystor początkowo zachowuje się jak izolator, a gdy napięcie przekroczy ustalony próg (napięcie zadziałania), przechodzi w stan przewodzenia i odprowadza nadmiar energii do masy. Dzięki temu chroni wrażliwe elementy (mikrokontrolery, sensory, zasilacze itp.) przed uszkodzeniami.

Budowa warystora

Warystory najczęściej wykonane są jako płaski dysk ceramiczny pokryty elektrodami po obu stronach. Wewnątrz znajduje się warstwa tlenku cynku (oraz domieszki metali), która nadaje nieliniowe właściwości przewodzenia. W praktyce oznacza to, że przy niskim napięciu środek warystora działa jak izolator, a przy skoku napięcia przekraczającym próg – zaczyna przewodzić prąd. Najpopularniejsze modele to niewielkie tarczki o średnicy 7–20 mm. Warystory dostępne są w wersjach przewlekanych (THT) oraz SMD, co pozwala dopasować je do różnych konstrukcji płytek drukowanych.

Montaż i użytkowanie warystorów

Warystory instaluje się równolegle do chronionego obwodu (np. między fazą a neutralnym, lub do masy w układach jednoprzewodowych). Podłączenie jest proste – wystarczy przylutować warystor jak zwykły element pasywny. Ważne jest, aby umieścić go możliwie blisko chronionych komponentów (np. przy gnieździe zasilania), co minimalizuje indukcyjność ścieżek i poprawia skuteczność ochrony. Wiele zestawów Arduino lub płytek prototypowych można dodatkowo zabezpieczyć, dodając warystor przy wejściu zasilania.

Należy pamiętać, że warystor to element zabezpieczający przeciwprzepięciowo, a nie zamiennik bezpiecznika nadprądowego. W przypadku bardzo silnych udarów napięciowych warto stosować warystor wraz z bezpiecznikiem termicznym lub polimerowym, który odetnie zasilanie przy nadmiernym prądzie. Warystor chroni przed impulsem napięcia, ale nie ogranicza stałego prądu.

Elektroweb.pl oferuje warystory różnych wielkości i napięć. Przykładowo pompy ładunkowe typu S10K275 czy S14K275 to ceramiczne dyski 27 mm przeznaczone do ochrony urządzeń 230VAC. Dla niskiego napięcia dostępne są modele 18VAC/28VDC do obwodów 12V. Odpowiedni dobór warystora (patrz poniżej) pozwala znacznie zwiększyć żywotność budowanego układu elektronicznego.

Zastosowania warystorów

Warystory znajdują szerokie zastosowanie w miejscach, w których mogą wystąpić przepięcia. Przykładowe wykorzystania:

• Zasilacze i listwy antyprzepięciowe – ochrona sprzętu RTV/AGD i komputerowego przed udarami sieciowymi.

• Elektronika przemysłowa i automatyka – zabezpieczanie sterowników PLC, falowników, przekaźników (np. SSR, tyrystorów) przed wyładowaniami i zakłóceniami.

• Telekomunikacja i sieci danych – ochrona linii telefonicznych, anten, routerów i innych urządzeń sieciowych przed przepięciami atmosferycznymi.

• Motoryzacja i pojazdy – zabezpieczenie instalacji 12V/24V w samochodach, ciągnikach czy maszynach rolniczych (np. przed przepięciami z rozrusznika lub alternatora).

• Projekty DIY i edukacja – budowa bezpiecznych układów hobby (np. własnych zasilaczy, sterowników Arduino, czujników). Warystory chronią drogie moduły przed przypadkowymi przepięciami przy eksperymentach.

• Instalacje domowe – ochronniki w systemach alarmowych, czujnikach, oświetleniu LED lub panelach solarnych, gdzie w razie wyładowania pomieszczenia lub urządzenia są szczególnie narażone na przepięcia.

W Elektroweb.pl znajdziesz między innymi warystory 275VAC do sieci 230V, które montuje się przy wejściu zasilania, oraz mniejsze warystory do obwodów niskonapięciowych. Dodatkowo oferowane są wersje w zestawach RC (tłumikach szeregowych), które łączą warystor z rezystorem/tłumikiem, tworząc kompletne zabezpieczenie przeciwzakłóceniowe (przydatne np. przy przekaźnikach sterujących silnikami).

Zalety stosowania warystorów

Zastosowanie warystorów niesie ze sobą kilka ważnych korzyści:

• Bardzo szybka reakcja – warystory reagują w ciągu ułamków nanosekundy na wzrost napięcia, praktycznie eliminując skokowy impuls.

• Duża skuteczność ochrony – mogą pochłaniać impulsy o dużej energii, rozpraszając je bezpiecznie do masy i chroniąc wrażliwe podzespoły.

• Prosta instalacja – wystarczy przylutować warystor równolegle do zasilanego elementu; nie wymaga dodatkowych ustawień ani kalibracji.

• Solidność – brak ruchomych części oznacza dużą niezawodność i długą żywotność. Jedynym zużyciem jest powolna degradacja właściwości przy wielokrotnym przepięciu, co jednak przy typowym użytkowaniu występuje bardzo rzadko.

• Małe rozmiary i niskie koszty – warystory są małe (kilka milimetrów) i relatywnie tanie, co pozwala chronić układy nawet w najtańszych projektach.

• Szeroki zakres napięć – dostępne są modele od kilku wolt do kilkuset woltów (AC i DC), dlatego łatwo dobrać warystor do praktycznie każdego napięcia zasilania.

FAQ (Najczęściej zadawane pytania)

P: Co to jest warystor?
Warystor to nieliniowy element ochronny, który przy normalnym napięciu ma bardzo wysoką rezystancję, a przy skoku napięcia gwałtownie się zwiera. Dzięki temu odprowadza nadmiar energii (przepięcie) do ziemi, zabezpieczając obwód przed uszkodzeniem.

P: Jak działa warystor?
Przy napięciu poniżej progu warystor praktycznie nie przewodzi (jak otwarty obwód). Gdy napięcie przekroczy ustalony poziom (napięcie zadziałania), rezystancja warystora spada i staje się on niemal zwarciem – prąd płynie przez niego, a napięcie w obwodzie pozostaje na bezpiecznym poziomie.

P: Jak wybrać odpowiedni warystor?
Dobieramy napięcie znamionowe nieco wyższe niż maksymalne napięcie robocze obwodu. Na przykład do sieci 230VAC używa się warystora 275VAC. Trzeba też sprawdzić parametry prądowe i mocowe (udary piorunowe, energia impulsu), aby warystor wytrzymał przewidywane przepięcia w danym zastosowaniu.

P: Czy warystor ma polaryzację?
Nie. Warystory nie są spolaryzowane – można je montować w dowolnym kierunku (obie nóżki są równorzędne). Wpina się je między przewody zasilania a masę (lub między przewody fazy i neutralnego w obwodach AC).

P: Gdzie montuje się warystor?
Zwykle najbliżej chronionego obwodu lub elementu. Dla sieci 230V montuje się je zaraz za transformatorem lub bezpiecznikiem. W obwodach DC – między źródłem zasilania a masą, jak najbliżej czułych elementów (np. mikrokontrolera, przekaźnika).

P: Czy warystor można wielokrotnie używać?
Tak. Warystory są wielokrotnego użytku. Każde silne przepięcie pochłania jednak część ich żywotności, stopniowo obniżając parametry. Jednak w normalnych warunkach (kilka zakłóceń dziennie) warystor powinien służyć wiele lat.

P: Czy warystor można stosować jako jedyne zabezpieczenie?
Nie. Warystor chroni przed skokami napięcia, ale nie zabezpiecza przed nadmiernym prądem. Dlatego zaleca się stosowanie go razem z bezpiecznikiem (np. polimerowym) lub wyłącznikiem nadprądowym. W razie zwarcia lub przeciążenia to bezpiecznik odetnie obwód, a warystor dodatkowo ochroni przed impulsem napięcia.