Componenti della protezione contro le sovratensioni

Due elettrodi contengono un gas nobile (ad es. argon o neon), per cui gli elettrodi nella camera di scarico del gas sono rivestiti con un composto attivante. Sono previste anche trappole per gas dotate di un ulteriore ausilio per l'accensione.

Non appena si applica una tensione tra i due elettrodi che corrisponde alla cosiddetta tensione di accensione UZ1 o è ancora maggiore, il gas ionizza, lo scaricatore a gas si accende e la corrente di impulso può fluire. Questa corrente fluisce fino a quando la tensione tra i due elettrodi scende al di sotto della tensione di combustione dell’arco UZ2. Tuttavia, poiché si verificano correnti susseguente di rete, è necessario controllarle.

Nel funzionamento normale, non acceso, lo scaricatore a gas ha una resistenza elettrica estremamente elevata. Solo dopo l'accensione, il valore scende a un livello estremamente basso. In seguito alle elevate energie di impulso che uno scaricatore a gas può dissipare, è anche indicato come protezione grossolana.

Poiché è anche privo di corrente di dispersione, uno scaricatore di corrente da fulmine costituito da scaricatori a gas può essere installato a monte del contatore elettrico. Il tempo di risposta di uno scaricatore a gas è nell’intervallo dei microsecondi ed è quindi piuttosto lento rispetto a quello dei varistori e dei diodi soppressori.

I varistori a ossido metallico attualmente utilizzati sono costituiti per circa il 90% da ossido di zinco e per il 10 % da altri ossidi metallici. La polvere viene pressata, sinterizzata e messa in contatto con fili di rame zincati.

Le dimensioni possono essere utilizzate per trarre conclusioni sui dati tecnici. Lo spessore del disco del varistore, ad esempio, è una misura della tensione del varistore e il diametro del disco è una misura della corrente di picco consentita.

Un varistore ha una caratteristiche tensione-corrente simmetrica. Con l'aumento della tensione, la resistenza del varistore diminuisce, fornendo così una buona capacità di dispersione.

Lo svantaggio, tuttavia, è che i varistori sono soggetti a un certo grado di invecchiamento. Scarichi troppo frequenti o a un’energia troppo alta fanno sì che i grani del diodo si leghino all'interno del varistore. Di conseguenza, il varistore non si blocca più sufficientemente nell’intervallo nominale e la corrente fluisce attraverso il componente (corrente di dispersione).

Questa corrente di dispersione riscalda i piani dei semiconduttori in misura tale che anche i varistori devono essere monitorati termicamente. Per questo motivo, una molla pretensionata e un collegamento saldato che si scioglie a una certa temperatura vengono utilizzati per scollegare in modo sicuro lo scaricatore dalla tensione di rete. Il tempo di risposta di un varistore è più veloce di quello di uno scaricatore a gas ed è nell'intervallo dei nanosecondi.

La curva caratteristica del diodo soppressore è caratterizzata dalla tensione inversa UR, dalla tensione di rottura UB e dalla tensione limite UC.

Non appena la sovratensione è al di sopra della tensione di rottura UB, il diodo diventa a resistenza molto bassa e scarica la corrente (gamma di ampere) a terra. La tensione limite UC è circa 1,8 volte la tensione nominale e limita la tensione a un valore sicuro per il carico.