Weidmüller gebruikt afleiders, varistors of onderdrukkingsdioden als componenten in de bliksem-en overspanningsbeveiliging. De elektrische onderdelen verschillen in reactiegedrag en afleidingsvermogen.
GDT
MOV
TAZ
Twee elektroden omsluiten een edelgas (bijv. argon of neon), waarbij de elektroden in de gasontladingskamer zijn bekleed met een activerende verbinding. Er zijn ook gasvangers die een extra ontstekingshulp hebben.
Zodra tussen de twee elektroden een spanning wordt aangelegd die overeenkomt met de zogenaamde ontstekingsspanning UZ1 of zelfs hoger is, ioniseert het gas, ontsteekt de gasontladingsbuis en kan de pulsstroom vloeien. Deze stroom vloeit totdat de spanning tussen de twee elektroden onder de boogbrandspanning UZ2 daalt. Aangezien er echter netstroom volgt, moeten deze worden geregeld.
In normale, niet-ontstoken toestand heeft de gasontladingsbuis een extreem hoge elektrische weerstand. Pas na ontsteking daalt deze tot een extreem lage waarde. Vanwege de hoge impulsenergieën die een gasontladingsbuis kan afvoeren, wordt deze ook wel grove beveiliging genoemd.
Omdat deze ook lekstroomvrij is, kan een bliksemstroomafleider bestaande uit gasafleiders vóór de elektriciteitsmeter worden geïnstalleerd. De reactietijd van een gasontladingsbuis ligt in het microsecondenbereik en is daarmee vrij traag in vergelijking met die van varistors en onderdrukkingsdiodes.
De tegenwoordig voornamelijk gebruikte metaaloxidevaristoren bestaan voor ongeveer 90% uit zinkoxide en voor 10% uit andere metaaloxiden. Het poeder wordt geperst, gesinterd en in contact gebracht met vertind koperdraad.
Aan de hand van de afmetingen kunnen conclusies worden getrokken over de technische gegevens. De dikte van de varistorschijf is bijvoorbeeld een maat voor de varistorspanning en de diameter van de schijf is een maat voor de toegestane piekstroom.
Een varistor heeft een symmetrische stroom-spanningskarakteristiek. Naarmate de spanning toeneemt, neemt de weerstand van de varistor af, waardoor deze een goede ontladingscapaciteit heeft.
Het nadeel is echter dat varistoren onderhevig zijn aan een zekere mate van veroudering. Te frequente of te krachtige ontladingen zorgen ervoor dat de diodekorrels in de varistor ‘doorlegeren’. Hierdoor blokkeert de varistor niet meer voldoende in het nominale bereik en vloeit er stroom door het onderdeel (lekstroom).
Deze lekstroom verwarmt de halfgeleiderlagen zodanig dat varistors ook thermisch bewaakt moeten worden. Om deze reden worden een voorgespannen veer en een gesoldeerde verbinding die bij een bepaalde temperatuur smelt gebruikt om de afleider veilig van de netspanning te scheiden. De reactietijd van een varistor is sneller dan die van een gasontladingsbuis en ligt in het nanosecondenbereik.
De karakteristieke curve van de onderdrukkingsdiode wordt gekenmerkt door de omgekeerde spanning UR, de doorslagspanning UB en de begrenzingsspanning UC.
Zodra de overspanning boven de doorslagspanning UB komt, wordt de diode zeer laagohmig en ontlaadt de stroom (in het ampèrebereik) naar aarde. De begrenzingsspanning UC is ongeveer 1,8 keer de nominale spanning en begrenst de spanning tot een waarde die veilig is voor de belasting.
Voor- en nadelen van de drie componenten: gasontladingsbuis, varistor en onderdrukkingsdiode
In bliksem- en overspanningsbeveiligingsmodules worden vaak verschillende componenten gecombineerd. De componenten kunnen in hun optimale werkruimte functioneren, wat de algehele efficiëntie van de SPD verhoogt. Combinatieschakelingen bieden een snelle reactie, hoge energieabsorptie en een effectievere bescherming tegen overspanningen.
