Zona Industrial Paidong Qiligang, Ciudad de Yueqing, Provincia de Zhejiang, China.
Los dispositivos de protección contra sobresaltos son componentes utilizados en sistemas de datos y energía para asegurar el hardware. Se ven afectados en circuitos de baja potencia. Sin embargo, la operación de estos sistemas es prevenir la destrucción o interrupción debido a sobretensiones transitorias.
Los SPD eliminan sobresaltos eléctricos o impulsos actuando como un camino de baja resistencia. Así, convierten los voltajes transitorios en corrientes y los redirigen a través del suelo. Esto se hace para disminuir el ataque a la línea de transmisión. Este dispositivo se conecta en paralelo a los circuitos de suministro de energía de las cargas que se supone que debe proteger. Este es el método de protección de voltaje desequilibrado más ampliamente utilizado y eficaz.
Los voltajes transitorios de sobresalto son inducidos por la operación de conmutación de las cargas eléctricas en un edificio, así como el acoplamiento magnético e inductivo causado por la formación de campos magnéticos cuando fluyen corrientes grandes. La electroestática y las tormentas de relámpagos también pueden causar sobresaltos. Como el relámpago es una fuente significativa de interferencia electromagnética en los sistemas eléctricos.
Existen dos tipos de impactos de relámpago:
Directo: Los impactos directos de relámpago que pasan a través de pararrayos o transmisores pueden causar daños a los dispositivos electrónicos debido a impulsos de alta energía.
Inducción: Cuando un impacto directo de relámpago golpea una línea, la corriente de sobresalto se divide en dos trayectorias de flujo debido a los cambios en el campo electromagnético causado por los impactos de relámpago. Los sobresaltos también pueden ocurrir en las líneas de energía que no están directamente afectadas por un impacto de relámpago. La falta de un dispositivo de protección contra sobresaltos en la instalación puede destruir el sistema eléctrico cercano. Además, puede haber un incendio que represente una amenaza física a las personas.
1. La trayectoria del relámpago está conectada directamente a las líneas de transmisión de la estructura eléctrica.
2. El acoplamiento electromagnético de energía en los conductores de la red eléctrica, causado por la radiación de energía de descarga de truenos cercanos.
El principio de funcionamiento de los Dispositivos de Protección contra Sobresaltos (SPD) se centra en proteger los sistemas eléctricos de sobretensiones transitorias, también conocidas como sobresaltos. La principal idea es limitar estos picos de voltaje desviándolos o limitando la corriente de sobresalto. Así es como funciona:
Varistor de Oxido Metálico (MOV): Uno de los componentes más comunes dentro de un SPD es el varistor de oxido metálico. Un varistor es un componente electrónico con una resistencia que varía con el voltaje aplicado, mostrando una característica de corriente-voltaje no lineal, no ohm. Cuando el voltaje es normal, el MOV tiene una resistencia muy alta, permitiendo el funcionamiento normal del sistema eléctrico. Sin embargo, durante un evento de sobresalto, la resistencia del MOV disminuye drásticamente, volviéndose muy baja. Este cambio permite que el MOV “absorba” el voltaje excesivo y luego actúe como un “derivador” desviando la corriente excesiva lejos de la carga protegida y de manera segura al suelo.
Cómo desvían la corriente los SPD:
1. Cuando ocurre un pico de voltaje, el SPD reacciona rápidamente, creando un camino de baja impedancia (baja resistencia) al suelo.
2. Esto desvía la corriente de impulso lejos de las cargas críticas.
3. Al desviar la corriente, el SPD también reduce el voltaje resultante experimentado por el equipo conectado a un nivel más seguro.
Otros componentes de los SPD:
Los SPD también pueden utilizar Tubos de Descarga de Gas (GDT), Diodos de Avalanche de Silicio (SAD) o Diodos Supressores de Voltaje Transitorio (TVS), dependiendo del diseño específico y los requisitos de protección.
Resultado de la acción del SPD:
Al funcionar de esta manera, los SPD protegen dispositivos electrónicos sensibles de los picos de voltaje causados por impactos de relámpago, sobresaltos de energía y otros tipos de perturbaciones eléctricas.
El objetivo es prevenir que estos transitorios causen daños o problemas operativos, prolongando la vida útil del equipo y asegurando su funcionalidad.
Selección de SPD:
La selección adecuada de un SPD se basa en varios factores, incluyendo la ubicación dentro del sistema eléctrico, los tipos de sobresaltos esperados y la vulnerabilidad del equipo conectado.
Los criterios de selección implican el Voltaje de Operación Continuo Máximo (MCOV) del SPD, la Corriente de Descarga Nominal (In), y la Calificación de Protección de Voltaje (VPR), entre otros parámetros.
1. SPD de tipo 1
Los SPD de tipo 1 se instalan en la entrada de servicio del sistema eléctrico de un edificio. Su función principal es proteger contra grandes sobresaltos, que generalmente provienen de fuentes externas, como impactos directos de relámpago. Son la primera línea de defensa y pueden disipar impactos de alta energía. En términos de instalación, los SPD de tipo 1 se montan en el lado de la línea del panel principal de entrada de servicio, entre el poste de servicios públicos y el punto donde el servicio eléctrico entra al edificio.
2. SPD de tipo 2
Los SPD de tipo 2 se utilizan en el tablero de distribución principal (o en tableros de subdistribución) y están diseñados para manejar sobresaltos que surgen dentro del edificio, como aquellos causados por el encendido y apagado de grandes equipos. Estos SPD proporcionan protección a los circuitos y dispositivos a raíz y son especialmente importantes para salvaguardar equipos electrónicos sensibles. Administran los sobresaltos que los SPD de tipo 1 pueden no desviar completamente, capturando sobresaltos más pequeños y repetitivos que de otro modo podrían degradar o dañar los dispositivos conectados con el tiempo.
3. SPD de tipo 3
Los SPD de tipo 3 se instalan en el punto de uso, cerca de los dispositivos finales que se pretende proteger, como computadoras, televisores u otros electrodomésticos electrónicos. Generalmente se usan en conjunto con SPD de tipo 2 para una estrategia de protección más completa. Están diseñados para suprimir la energía de sobresalto restante después de que los SPD de tipo 2 han funcionado, por lo tanto, lidiando con sobresaltos que infiltran en piezas de equipo individuales.
4. SPD combinados de tipo 1+2
Algunos SPD combinan características de dispositivos de tipo 1 y tipo 2. Estos SPD de tipo 1+2 pueden proteger todas las instalaciones eléctricas contra impactos de relámpago descargando la corriente y son adecuados para ubicaciones con una alta densidad de impactos de relámpago.
1. Flujo de protección grande: Los SPD están diseñados para manejar grandes corrientes de sobresalto, desviándolas eficientemente para prevenir daños en el sistema eléctrico y los dispositivos conectados.
2. Presión residual extremadamente baja: La tensión residual, o tensión de paso, después de que el SPD haya actuado se mantiene lo más baja posible. Esta es la tensión que el equipo experimentará realmente durante un evento de sobresalto, y mantenerla baja es esencial para la protección.
3. Tiempo de respuesta rápido: Los SPD actúan rápidamente para combatir los sobresaltos, a menudo en nanosegundos, lo que es crucial para salvaguardar el equipo de los rápidos comienzos de picos de tensión.
4. Tecnología de extinción de arcos: Los SPD modernos utilizan tecnologías avanzadas de extinción de arcos para prevenir cualquier riesgo de incendio que pudiera surgir de eventos de sobresalto.
5. Circuito de protección de control de temperatura: Un circuito integrado que monitorea la temperatura evita el sobrecalentamiento de los componentes del SPD, asegurando la estabilidad y preveniendo la fuga térmica o daños.
6. Protección térmica integrada: Los SPD a menudo tienen fusibles térmicos o mecanismos similares para desconectar el SPD del circuito en caso de sobrecalentamiento, proporcionando una capa adicional de seguridad.
7. Voltaje de operación continuo máximo (MCOV): La tensión más alta que un SPD puede soportar de manera continua sin degradación o falla, indica la capacidad del SPD para manejar fluctuaciones normales de tensión.
8. Calificación de protección de voltaje (VPR): Esta calificación indica la tensión máxima que se entregará al equipo conectado durante un evento de sobresalto después de que haya funcionado el SPD.
El campo de los ‘Dispositivos de Protección contra Sobresaltos’ abarca un amplio espectro de tipos y aplicaciones, adaptadas a las necesidades variadas desde el ámbito doméstico hasta la escala industrial. La selección adecuada de un SPD requiere una comprensión integral de la tecnología subyacente, sus aplicaciones y la garantía del cumplimiento con los estándares de la industria.
Estos dispositivos son útiles para prevenir la pérdida o daño de equipos delicados, pero también son esenciales para la seguridad. La protección contra sobresaltos es necesaria para cualquier negocio, edificio industrial o público que esté equipado con líneas aéreas, lo que significa que la inmensa mayoría de los edificios los requeriría. Además, necesitamos dispositivos de protección contra sobresaltos para problemas eléctricos como impactos de relámpago, apagones de energía y fallas en la red.
Cuando se trata de proteger una red eléctrica, no existe una estrategia de talla única. Cada configuración requiere un análisis detallado de sus mecanismos de ‘Causas y Prevención de Sobresaltos de Energía’ y una comprensión profunda de cómo se aplica el debate ‘Zócalos de Energía vs. Protectores contra Sobresaltos’ a su situación específica.
Dotado de la conocimiento de los diferentes tipos de SPD, sus aplicaciones y prácticas de mantenimiento vigilante, uno puede aumentar significativamente la resiliencia de su infraestructura eléctrica frente a sobresaltos eléctricos impredecibles y dañinos.
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