Was ist ein Varistor?

Letzte Woche habe ich einen Varistor aus einem Überspannungsschutz ausgebaut. Heute schauen wir uns mal an was diese Bauteil so kann und macht.

[xabulidema]

Warum ist der Varistor im Starterkabel?
Kurze Antwort: um induktiv eingekoppelte hochfrequente Spannungsspitzen abzuschneiden. Der hier gezeigte Experiment zeigt das statische Verhalten eines Varistors. Das ist nett, hat aber mit der Funktion des Varistors im Starterkabel nichts zu tun. Bei einem "sattem" Kurzschluss am Varistor (z.B. 240 V auf den 50V Varistor) geht dieser sofort kaputt. Es schützt nichts und eine Personenschutzfunktion hat er schon gar nicht.
Lange Antwort: Thema EMV (Elektromagnetische Verträglichkeit). Jeder, der etwas älter ist, kennt die Situation wo man Mittelfrequenzradio gehört hat und der Nachbar gleichzeitig mit einer Bohrmaschine ein Loch gebohrt hat. Am Kommutator der Bohrmaschine sind Funken entstanden und das hat man im Radio als lautes Zirpeln gehört. Das ist ein typisches Beispiel für eine sog. Einkopplung. Für EVM-Festigkeit und EMV-Abstrahlung von elektrischen Betriebsmitteln gibt es verpflichtende Normen. Diese wurden in den letzten 30 Jahren konsequent immer strenger. Was hat das mit dem Starterkabel zu tun? Am Fahrzeug ist ein halb kaputter Anlasser. Sowohl deren Kommutator als auch der Magnetschalter erzeugen Funken. Diese Funken erzeugen durch induktive Einkopplung eine sehr hohe Spannung, für sehr kurze Zeit, auch im Kabel. Sehr hoch, heißt mehrere tausend Volt, sehr kurz heißt im Mikro- und Nanosekundenbereich. Ist das lebensgefährlich? Trotz hoher Spannung, NEIN. Man denke daran wenn man ein Pullover auszieht, entstehen auch manchmal Funken, man bekommt sogar Stromschläge. Da entstehen Spannungen bis 10 kV! (das sind 10000 Volt) Gefährlich ist das trotzdem nicht, wegen der sehr niedrige Energie im System. Es ist noch niemand am Ausziehen eines Pullovers gestorben.
Es gibt aber andere Teilnehmer, die an der hohen Spannungsspitzen sterben: Ältere Elektronikkomponenten im Fahrzeug. Als diese hergestellt wurden waren die Normen für EMV-Verträglichkeit noch nicht ganz so streng. Das heißt, diese Komponenten vertragen nicht so gut die eingebrachte Spannungsspitzen. Die kurze Spitzen reichen aus diese kaputt zu machen. Neuere Komponenten entsprechen den neueren, strengeren Normen, sie vertragen sozusagen mehr ohne kaputt zu werden. Erwähnenswert sind z.B. Airbag-Steuergeräte aus den 90-ern. Ergebnis: man leistet mit seinem alten Golf Starthilfe und schon steht im Fehlerspeicher, dass das Airbag-Steuergerät ausgefallen ist. Genau dagegen schützt der Varistor! Und das tut er wirklich. Das hat nichts mit Marketing-Gag oder Albernheit zu tun, das ist Elektrotechnik. Varistoren sind entwickelt worden genau um diese Aufgabe zu lösen und das können sie auch. Sie sind schnell genug um nur in Nanosekunden zu reagieren und sie haben eine gewisse Masse, so dass sie nicht sofort thermisch kaputt werden. Sie halten durchaus eine Minutenlange Belastung mit hochfrequenten Spannungsspitzen aus und können dabei eine Leistung von mehreren Watt in Wärme verwandeln ohne selbst kaputt zu gehen.

Man könnte auch ein Video machen über das Hochfrequenzverhalten von Varistoren. Dafür reicht aber die Ausrüstung einer Autowerkstatt nicht aus.
Nachwort: Auch in der neueren Bohrmaschine ist ein Varistor, damit diese seine Spannungsspitzen erst gar nicht abgibt.

[ddigitus]

Schöner Versuch und einfach, auch Laien verständlich erklärt.

[om]

Erklären und gleichzeitig zeigen Perfekt 👌🏻
❤️-lichen Dank 😊

[hans-jurgenkuntschar]

Interessantes Video, gut zu verstehen 👍

[elclippo]

Ein Varistor spricht sehr schnell an (Nanosekunden-Bereich). Er ist also durchaus in der Lage, durch Selbstinduktion verursachte Spannungsspitzen (z.B. beim Abklemmen) zu kappen/begrenzen. Ob das bei einem Ladekabel wirklich notwendig ist, hängt davon ab, wie gut die Steuergeräte gegen solche Impulse bereits intern geschützt sind. Dort kommen typischerweise Suppressordioden (TVS) zum Einsatz, um die Elektronik zu schützen und die gängigen Normen/Standards (ISO/IEC + OEM-spezifische) zu erfüllen.

[acerk]

Moin. Ist denn in dem Ladekabel wirklich ein 50v varistor eingebaut. Gibt auch welche die 24v haben und dadurch eine Schutzwirkung haben. (Ladekabel ist dann aber nur für 12v systeme. Die 50v varistoren haben aber bei LKWs schon ne Schutzwirkung. Das doppelte immer vom Boardnetz als Spannungspitzenfänger sollte kein Problem sein.

[callishandy]

Der Varistor ist in einem Starthilfekabel für LKW mit 24 Volt Boardnetz verbaut gewesen.
Das war kein Starthifekabel mit Überspannungsschutz für 12-Volt PKW-Systeme mit bis zu 14, 8 Volt Ladespannung des Generators.
Ihre Aussage ab 4:36 macht mir das nun ganz klar. Ich mußte auch erst 2x mir den Videoclip ansehen.

In den uralten Starthilfekabel (die teureren und besseren mit echeten Vollkupferleitung und noch brauchbaren Zangen) war definitiv ein 22 Vot (bis 24 Volt oder 27 Volt) Varistor verbaut. Den können sie z.B. heute für schmales Geld (zzgl amtlich Versandkosten) bei den Elektronikbauteileversendern als Varistor AUTO oder Kfz-Varistor kaufen.

Ein Varistor für LKW mit 24 Volt-Netz macht in einem Starthilfekabel für PKW mit 12 Volt-Netz sehr wenig Sinn.

Allerdings sollten Sie niemals eine solches Kabel mit an einem LKW zur Starthilfe verwenden.
Der Varistor würde sofort überhitzt und abbrennen bzw knallen oder evt Feuer fangen.

Wenn Sie sich selber so eine Überspannungsbox bauen wollen dann aber mit einer Schmelzsicherung in Reihe zum Varistor.
Sinnvoll (bei 230Volt-Schutz Netzspannungsvaristoren vorgeschrieben) ist eine Einmal-Temperatursicherung von üblicherweise 72 Grad Celsius.
Diese wird mit etwas Wärmeleitpaste (z.B. aus dem PC-Bereich) nur an den Varistor angelehnt und mit einem Schrumpfschlauch (Achtung der Fön hat Temperaturen von über 72 Grad) am Varistor dauerhaft angedrückt. Diese Temperatursicherung liegt auch in Reihe mit dem Varistor und der Schmelzsicherung (von mhhh 2 Ampere oder etwas mehr so 3 Ampere ???). Bei Starthilfekabel hat man aber auf die Temperatursicherung aus finanziellen Gründen und dem Betrieb unter dauerhafter Beobachtung verzichtet. Bei der Schmelzsicherung wurde der rote Stift noch schnell gezückt und kann auch eingespart werden im Starthilfekabel.

[Easy-cifk]

Da geht es um die Funkenbildung beim anklemmen der Pole damit die Spannungsspitzen nicht zu hoch werden.LG Danke👍
Den Varistor gibts auch im anderen Geräten zu Hause

[petergrunendahl]

Hmmm, von einem Varistor hatte ich noch nichts gehört, danke für die Aufklärung. Ok, Überspannungsschutz.

In dieser Konstellation (12/14 Volt Starthilfekabel, ab 50V Dämpfung macht das Ganze natürlich gar keinen Sinn.

Gibt es Varistoren mit Dämpfung ab 12 oder etwas mehr V?

[Burgitown]

In einem Video der Autodoktoren wäre es gut gewesen, wenn ein Varistor verbaut wäre. Fehlerquelle defekte Einzelzündspule, die Spannungsspitzen von bis zu 80V ins Bordnetz zurückschoss. Dabei kam es zu einer Störung des Motorsteuergeräts. Viele hatten sich versucht, aber nur über die Einzelabfrage des Diagnosegerätes zu sehen. Evt dort auch Varistor defekt. Das Experiment mit der langsamen Zugabe der Spannung verdeutlicht dies zwar, aber die Varistoren arbeiten im Nanosekundenbereich und machen also auch Sinn in einem Starterkabel.

[thomasborchert]

Reines Marketing und sonst nix!
Um es noch einfacher zu erklären: der Varistor arbeitet wie ein Sicherheitsventil, sie gibt es mit unterschiedlichen Ansprechspannungen. Verbaut werden sie in z.B. Netzteilen für Sanftanlauf von z.B. Verdichtern.
Um eine adäquate Ansprechgeschwindigkeit zu erhalten wird eine entsprechende elektronische Schaltung benötigt. Varistoren allein reichen dafür bei weitem nicht aus.
Schönen Sonntag noch und Gruß aus dem Kellerwald vom Edersee 🙋‍♂️

[jackbartonwarman]

Jetzt habe ich auch verstanden dass so ein Varistor in einem Ladekabel keine Schutzwirkung aufbauen kann, da er praktisch erst reagiert wenn eigentlich alles schon "zerschossen"ist. So eine Schutzschaltung (wenn es sie in einem Ladekabel denn gäbe) müsste in Millisekunden reagieren ähnlich einem Fi-Schutzschalter im Haus.(Bin kein Elektrofachmann aber das würde ein Ladekabel preislich uninteressant machen)

[Levent-Y]

In dem Fall wäre doch ein Kondensator besser gewesen oder ?

[callishandy]

Geben Sie bei Google als Suchworte ein = Varistor Kraftfahrzeug
und Sie finden Suchergebnisse zu den üblichen großen Anbietern von Elektronikbauteilen.

Der Kfz-Varistor hat eine Schwellwertspannung von 22 Volt.

Etwas über 22 Volt nimmt der Stromfluß in Ampere dramatisch hohe Stromstärken an.
In diesem Video vermute ich einen defekten Varistor (üblicherweise sinkrt aber dessen Schwellwertspannung und er wird dann sehr sehr heiß und verkokelt (oder brennt durch)). Gut im Kfz mit 12 Volt Netz herrschen übliche Dauerspannungen von dem ladenden Generator von bis zu 14, 8 Volt Dauerspannung. Etwas Sicherheitsabstand und Bauteiletoleranz lassen die Schaltungsentwickler sicherheithalber auf 22 Volt Typen zurückgreifen.

Achtung eigene Basteleien sollten nur mit Fachwissen gemacht werden ! Das ist nichts für experimentierfreundliche selbsternannte Hobbyelektroniker.
In meiner Jugend habe ich schon PKW-Kabelbrände gesehen und auch Autos die durch eigene Basteleien dann im Winter und bei Freuchtigkeit nicht mehr starten wollten. Arbeiten an elektriischen Anlagen im Fahrzeug sollten besser von zugelassenen Fachkräften ausgeführt werden die wissen welche speziellen Gegebenheiten im Kfz anzutreffen sind.

Generell könnte ich mich mit der Idee selber einen Varistor (mit Schmelzsicherung und Übertemperatursicherung) im Kopf anfreunden ...
Aber was passiert im Fehlerfall wirklich ? Das Risiko mehr Schaden anzurichten als Nutzen zu erhalten ist mir persönlich zu groß.

Exemplarisch für viele Verkäufer im Internet ...
Link zu einem Varistor bei dem Anbieter =
Völkner Electronic

Conrad Electronic
und Reichelt finden Sie genauso einfach wie ich durch die Google-Suche

Lesen Sie bei Wikipedia das Kapitel Anwendungsgebiet einmal an. Das kann auch Laie verstehen wenn die Worte :
absorbierende Energie, überhitzt, altern, etc fallen.

Sie finden als PDF hier ein Siemens Matsushita-Datenblatt zu Fahrzeug-Varistoren hier =

Interessant ist das bei 12 Volt Boardnetzspannung der Varistor Auto (aka 22 Volt-Typ) einen geringen Leckstrom von 1mA hat.
(Siehe oben bei niedrigerer üblicher Spannung aus der Batterie oder Generator ist der Leckstrom aber nahezu vernachlässigbar und enorm niedrig)

Bei einem 24 Volt Boardnetzspannungstyp von Varistoren für LKWs schreibt das Datenblatt die 1mA-Grenzdaten = 47 Volt Varistorspannung.
Das finde ich für den im Video gezeigten Varistor verdächtig genau zutreffend.
Daher vermute ich das es ein LKW-Varistor im Video war, für das übliche 24 Volt System in LKWs.
Bei LKW rechnet man mit ca (bis zu) 30 Volt Ladespannung von dessen Generator.

[mtbjonny]

Zum Thema Überbrücken kann ich jedem nur abraten das bei neueren Fahrzeugen zu machen, denn wenn da mal was schiefgeht wird's richtig teuer.
Hingegen habe ich mal einen Elektroniker (Dörfler Elektronik München) gefragt ob man die Batterie bei Schweissen am Fahrzeug abklemmen muss. Er hat mir gesagt dass ihm kein Fall bekannt ist wo das Schweissen am Fahrzeug mit angeschlosseneer Batterie einen Schaden verursacht hätte. Von diesen "Überspasnnungs-Schutz" Geräten die man im Fahrzeug verbauen kann hat er auch abgeraten denn auch die meisten mech. Relais haben intern eine Dieode oder einen Wiederstand für die Funkenstrecke.

[ich]

Die Aufgabe eines varistors ist Spannungsspitzen zu beseitigen, die in der Hauptsache durch Induktivitäten entstehen, Magnetventile, Zündspulen usw. V sind AC und DC geeignet. Zu beachten ist das die V im Spannungsbereich immer etwas höher als die Betriebsspannung liegen. Im Auto bei 12v etwa 15v im Hausnetz bei 230v wird 275v eingesetzt. Da der V ein Halbleiter ist kann dieser durchlegieren, bedeutet Kurzschluss., Es wird damit der Treiber zb. die Motorsteuerung gefährdet usw. Ergo ist bei einen V immer eine Absicherung nötig.

[MrSound-cjvt]

Dein „Gleichrichter“ ist ein Stelltransformator oder regelbares Netzteil, in dem Gleichrichter verbaut sind 😉

[bremen]

Wenn man überbrückst dann lass das Gebläse Stufe 2 an, dann werden die spannungsspitzen auch abgefangen

[andreasfuchs]

Dass der erst ab 50V aufmacht finde ich auch seltsam...

Was ich an diesen Kabeln nicht ideal finde; die Spannungsspitzen würden angeblich vor allem beim Abnehmen der ersten Klemme auftreten. Dann ist aber zumindest ein Auto nicht geschützt, wenn überhaupt ein Schutz ab 50V was bringt.

Ansonsten ist es oft praktischer zwei separate Kabel zu haben die nicht verbunden sind.

[jensschroder]

Wenn der Varistor 20 Volt für 12 Volt-Systeme oder 30 Volt für 24 Volt Systeme hätte,
dann würde das noch Sinn machen.
Aber oft schafft der nur eine geringe Leistung und würde zu früh kurzschließen.
Das heißt das Teil würde dann verbrennen.
Mit 50 Volt ist das echt ein Witz !

Moderne Steuergeräte müssen immer einen Eigenschutz haben.
Außerdem läuft die Elektronik intern auf 5 Volt oder aktuell 3, 3 Volt. Nur zum Ausgang im Leistungsteil und den Eingängen wird mit 12-15 Volt gearbeitet.

Nur die CD4000 IC Serie kann direkt bis 15 oder 18 Volt, aber die hat schon einen langen Bart.
Bei Loks gab es mal ICs mit 24 Volt und slow Logik, gab es mal... heute gibt es dafür keinen Ersatz mehr