Vistas: 0 Autor: Sitio Editor Publicar Tiempo: 2024-10-18 Origen: Sitio
Los dispositivos de protección (SPDS) son componentes cruciales en los sistemas eléctricos, diseñados para proteger a los equipos sensibles de los efectos dañinos de las sobretensiones o sobretensiones transitorias. Estas oleadas son picos cortos y poderosos en voltaje que pueden ingresar a sistemas eléctricos de fuentes externas como rayos o generarse internamente debido a la conmutación de carga, las nuevas empresas de motor o las interrupciones de potencia.
Sin SPDS, estas oleadas de voltaje pueden causar daños graves, desde la destrucción de la electrónica sensible y los sistemas de control hasta causar tiempo de inactividad prolongado y reparaciones costosas. La necesidad de una protección de sobretensiones confiable crece a medida que las casas modernas y las instalaciones industriales se vuelven más dependientes de los equipos electrónicos. Por esta razón, los SPD son vitales para cualquier persona que quiera garantizar un funcionamiento ininterrumpido y seguro de sus instalaciones eléctricas.
· Sobre las olas externas : causadas por factores ambientales como rayos, que pueden introducir transitorios de alto voltaje en los sistemas de energía.
· Sobre las olas internas : resultado de acciones de conmutación, como encender o desactivar equipos grandes. Estas oleadas internas, aunque generalmente más pequeñas en magnitud que los rayos, son más frecuentes y aún pueden causar un desgaste significativo a la electrónica sensible.
Las consecuencias de no proteger los sistemas eléctricos con SPDS incluyen daños en el equipo, una vida útil reducida de dispositivos, pérdida de datos y tiempo de inactividad significativo, especialmente en entornos industriales y comerciales.
Los SPD operan desviando o limitando la corriente de aumento y sujetando el voltaje a un nivel más seguro. Durante el funcionamiento normal, el SPD permanece en un estado de alta impedancia, lo que permite que la corriente normal fluya a través del circuito sin obstáculos. Cuando se produce un evento de aumento, el SPD detecta el exceso de voltaje y cambia instantáneamente a un estado de baja impedancia, canalizando el aumento de equipos sensibles, a menudo a tierra.
Después de lidiar con el aumento, el SPD se restablece automáticamente a su estado de alta impedancia, listo para responder a futuras oleadas. Este cambio rápido entre la alta y baja impedancia asegura que SPDS pueda proteger continuamente el equipo sin intervención manual o tiempo de inactividad.
1. Detección de sobretensión : tan pronto como el voltaje aumenta por encima de cierto umbral, el SPD se activa.
2. Diversión de sobretensiones : el dispositivo reduce la impedancia, lo que permite que el exceso de voltaje omita partes sensibles del circuito, a menudo dirigida de manera segura al sistema de conexión a tierra.
3. RESET : Una vez que se mitiga el aumento, el SPD regresa a un estado pasivo, listo para el próximo aumento.
La respuesta rápida de los SPD (a menudo medidos en nanosegundos) es crítica para prevenir los efectos dañinos de los picos de voltaje, especialmente para la electrónica moderna que funcionan en niveles de voltaje precisos.
Los SPD se basan en varios componentes clave para realizar sus funciones protectoras. Estos componentes están diseñados para limitar el voltaje sujetarlo a un nivel seguro o cambiar a un estado de baja impedancia para redirigir el aumento.
1.Componentes de limitación de voltaje :
Varistores de óxido de metal (MOV) : los MOV se usan ampliamente en SPD por su capacidad de absorber y disipar altos niveles de energía de aumento. Los movs reaccionan rápidamente a las olas, sujetan el voltaje y protegen los dispositivos conectados. Su principal ventaja es equilibrar el tiempo de respuesta y la capacidad de manejo de energía.
Diodos de supresión de voltaje transitorio (TVS) : los diodos de TVS reaccionan aún más rápido que los movs, lo que los hace ideales para proteger equipos delicados y de respuesta rápida como semiconductores y sistemas de comunicación. Sin embargo, los diodos TVS manejan corrientes de sobretensión más pequeñas que los movs.
2.Componentes de cambio de voltaje :
Tubos de descarga de gas (GDT) : los GDT son ideales para aplicaciones donde se esperan corrientes de alta aumento, como en los sistemas de distribución de energía. Cambian de un estado de alta impedancia a un estado de baja impedancia cuando los voltajes de sobretensión exceden un umbral específico, lo que les permite manejar sobretensiones de energía más altas, pero con tiempos de respuesta más lentos en comparación con los diodos MOV o TVS.
Spark Gaps : los huecos de chispa usan aire u otros gases para formar una ruta de descomposición eléctrica cuando los voltajes de sobretensión alcanzan un cierto punto. Se usan en protección de alto voltaje y son más lentos para reaccionar en comparación con los dispositivos de estado sólido.
3.SPDS híbrido : algunos SPDS combinan componentes de limitación de voltaje y cambio de voltaje para ofrecer una protección integral en una gama más amplia de eventos de aumento. Los diseños híbridos combinan la respuesta rápida de los diodos de TVS con las capacidades de manejo de energía de MoVs o GDTS.
Los SPD varían ampliamente en su rendimiento en función de los tipos de componentes que usan. Comprender estos factores ayuda a seleccionar el SPD adecuado para diferentes aplicaciones:
1. Tiempo de respuesta : este es el tiempo que tarda un SPD en reaccionar a un aumento. Los diodos TVS tienen los tiempos de respuesta más rápidos (en el rango de nanosegundos), mientras que las brechas y GDT son más lentos para reaccionar, pero pueden manejar sobretensiones más grandes.
2. Corriente de seguimiento : los dispositivos de cambio de voltaje como GDT pueden permitir que una pequeña corriente continúe fluyendo después de que haya pasado el aumento, lo que se llama corriente de seguimiento. Esto generalmente no es un problema en los sistemas de CA, pero es importante tener en cuenta las aplicaciones de CC.
3. Voltaje de alquiler : este es el voltaje residual que se permite pasar por el SPD durante un evento de aumento. Los dispositivos como los diodos TVS ofrecen la mejor limitación del voltaje de alquiler, pero su capacidad para manejar grandes corrientes de sobretensión es limitada. Los movs proporcionan un buen equilibrio al ofrecer un voltaje moderado de letras y capacidades de mayor manejo de corriente.
Los movs a menudo se consideran una solución de referencia porque proporcionan una buena combinación de velocidad de respuesta, capacidad de sobretensión y durabilidad general.
Al seleccionar un SPD , es esencial evaluar las métricas clave de rendimiento para garantizar que el dispositivo satisfaga las necesidades de protección de su sistema eléctrico específico.
1. Voltaje de funcionamiento continuo máximo (MCOV) : este es el voltaje máximo que un SPD puede manejar continuamente sin sufrir daños. Los SPD con clasificaciones MCOV más altas son más adecuadas para sistemas que experimentan variaciones de voltaje sostenidas.
2. Calificación de protección de voltaje (VPR) o nivel de protección de voltaje (arriba) : este valor indica el voltaje máximo que se puede pasar a través del SPD durante un evento de sobretensión. Un VPR más bajo corresponde a una mejor protección porque minimiza el voltaje de sobretensión que alcanza el equipo.
3. Corriente de descarga nominal (in) : esta calificación muestra cuánta corriente de sobretensión puede manejar repetidamente sin degradación. Es una característica crítica para los sistemas que experimentan sobretensiones frecuentes.
4. Estado de indicación : los indicadores visuales (como LED o banderas mecánicas) muestran el estado operativo del SPD, lo que facilita la identificación de si el dispositivo funciona correctamente o necesita reemplazo.
Los SPD se califican en función de su capacidad actual de aumento, lo que refleja su capacidad para manejar diferentes niveles de energía de aumento. Por lo general, hay dos aspectos de la capacidad de sobretensión:
1. Resistencia : se refiere a la capacidad del SPD para manejar múltiples oleadas más pequeñas con el tiempo.
2. Capacidad máxima de sobretensión : esto refleja cuánta energía puede manejar el SPD en un solo evento de aumento. Es importante tener en cuenta que las calificaciones del fabricante para la capacidad de aumento pueden variar, y no existe un estándar universal para definir este valor, lo que lo hace menos confiable para fines de comparación.
Los SPD se clasifican por tipo y clase de prueba de acuerdo con estándares de la industria como los de UL e IEC. Los tipos principales incluyen:
· Tipo 1 SPDS : Instalado en la entrada del servicio principal y protege contra sobretensiones externas, como rayos.
· SPDS tipo 2 : Instalado aguas abajo en sub-paneles y proteger contra sobretensiones internas generadas dentro del edificio.
· Tipo 3 SPDS : instalado cerca del equipo que protegen, ofreciendo protección localizada contra oleadas más pequeñas.
Para una protección integral, es necesario en cascada (instalar múltiples capas de dispositivos) en todo un sistema eléctrico. Esta estrategia asegura que se mitigen las grandes oleadas externas y las oleadas internas más pequeñas.
Una estrategia de protección contra sobretensiones coordinada implica el uso de SPDS en diferentes puntos de un sistema eléctrico para ofrecer múltiples capas de defensa. En la entrada del servicio principal, el Tipo 1 SPDS puede bloquear grandes oleadas de fuentes externas. Más adelante, el SPDS tipo 2 proporciona protección adicional contra sobretensiones generadas internamente o las que evitan la primera capa de protección. Finalmente, los SPD de tipo 3 ubicados en el punto de uso aseguran que el equipo sensible esté protegido de cualquier sobretensión residual.
Este enfoque en capas se considera la mejor práctica para minimizar el riesgo de daño del equipo y garantizar la confiabilidad del sistema a largo plazo.
Los dispositivos de protección (SPD) de sobretensión son esenciales para proteger las instalaciones eléctricas de los efectos nocivos de las oleadas. Ya sea que se trata de sobretensiones externas causadas por un rayo o sobretensiones internas del cambio de carga, SPDS garantiza que la operación segura y confiable de su equipo. Los diseños híbridos, que combinan las mejores características de los componentes de limitación de voltaje y cambio de voltaje, proporcionan una protección integral en una variedad de escenarios.
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