Un dispositivo de protección contra sobretensións, tamén coñecido como protector contra sobretensións ou SPD, está deseñado para protexer os compoñentes eléctricos contra as sobretensións que poidan producirse no circuíto eléctrico.

Sempre que se produza un aumento repentino da corrente ou da tensión no circuíto eléctrico ou no circuíto de comunicación como consecuencia de interferencias externas, o dispositivo de protección contra sobretensións pode conducir e derivar nun período de tempo moi curto, evitando que a sobretensión dane outros dispositivos do circuíto.

Os dispositivos de protección contra sobretensións (SPD) son un método rendible para previr interrupcións do sistema e mellorar a fiabilidade.

Normalmente instálanse nos paneis de distribución e desempeñan un papel importante para garantir o funcionamento suave e ininterrompido dos dispositivos electrónicos nunha ampla gama de aplicacións ao limitar as sobretensións transitorias.

Un SPD funciona desviando o exceso de tensión das sobretensións transitorias lonxe do equipo protexido. Normalmente consiste en varistores de óxido metálico (MOV) ou tubos de descarga de gas que absorben o exceso de tensión e o redirixen á terra, protexendo así os dispositivos conectados.

As sobretensións poden producirse por diversas razóns, como os raios, a conexión da rede eléctrica, o cableado defectuoso e o funcionamento de equipos eléctricos de alta potencia. Tamén poden ser causadas por eventos que ocorren dentro dun edificio, como o arranque de motores ou o acendido/apagado de grandes electrodomésticos.

A instalación dun SPD pode proporcionar varias vantaxes, entre elas:

Protección de equipos electrónicos sensibles contra sobretensións prexudiciais.

Prevención da perda ou corrupción de datos en sistemas informáticos.

Prolongación da vida útil dos electrodomésticos e equipos protexéndoos de perturbacións eléctricas.

Redución do risco de incendios eléctricos causados ​​por sobretensións.

Tranquilidade sabendo que o seu valioso equipo está protexido.

A vida útil dun SPD pode variar dependendo de factores como a súa calidade, a gravidade das sobretensións que atopa e as prácticas de mantemento. En xeral, os SPD teñen unha vida útil que oscila entre os 5 e os 10 anos. Non obstante, recoméndase inspeccionar e probar os SPD regularmente e substituílos segundo sexa necesario para garantir unha protección óptima.

A necesidade de SPD pode variar dependendo de factores como a localización xeográfica, as normativas locais e a sensibilidade dos equipos electrónicos conectados. É aconsellable consultar cun electricista ou enxeñeiro eléctrico cualificado para avaliar as súas necesidades específicas e determinar se un SPD é necesario para o seu sistema eléctrico.

Algúns compoñentes comúns de protección contra sobretensións que se empregan na fabricación de SPD son os varistores de óxido metálico (MOV), os díodos de ruptura de avalanchas (ABD, anteriormente coñecidos como díodos de avalanchas de silicio ou SAD) e os tubos de descarga de gas (GDT). Os MOV son a tecnoloxía máis empregada para a protección dos circuítos de alimentación de CA. A clasificación de corrente de sobretensión dun MOV está relacionada coa área da sección transversal e a súa composición. En xeral, canto maior sexa a área da sección transversal, maior será a clasificación de corrente de sobretensión do dispositivo. Os MOV xeralmente teñen unha xeometría redonda ou rectangular, pero veñen nunha gran cantidade de dimensións estándar que van desde os 7 mm (0,28 polgadas) ata os 80 mm (3,15 polgadas). As clasificacións de corrente de sobretensión destes compoñentes de protección contra sobretensións varían moito e dependen do fabricante. Como se comentou anteriormente nesta cláusula, ao conectar os MOV nunha matriz en paralelo, podería calcularse un valor de corrente de sobretensión simplemente sumando as clasificacións de corrente de sobretensión dos MOV individuais para obter a clasificación de corrente de sobretensión da matriz. Ao facelo, débese ter en conta a coordinación do funcionamento.

Existen moitas hipóteses sobre que compoñente, que topoloxía e o despregamento de tecnoloxía específica producen o mellor SPD para desviar a corrente de pico. En lugar de presentar todas as opcións, é mellor que a discusión sobre a clasificación da corrente de pico, a corrente de descarga nominal ou as capacidades de corrente de pico xire arredor dos datos das probas de rendemento. Independentemente dos compoñentes utilizados no deseño ou da estrutura mecánica específica despregada, o importante é que o SPD teña unha clasificación de corrente de pico ou unha corrente de descarga nominal axeitada para a aplicación.

A edición actual do Regulamento de cableado IET, BS 7671:2018, establece que, a menos que se realice unha avaliación de riscos, debe proporcionarse protección contra sobretensións transitorias cando as consecuencias causadas pola sobretensión poidan:

Provocar lesións graves ou a perda de vidas humanas; ou

Provocar a interrupción dos servizos públicos e/ou danos ao patrimonio cultural; ou

Provocar a interrupción da actividade comercial ou industrial; ou

Afecta a un gran número de persoas que cohabitan.

Esta normativa aplícase a todo tipo de locais, incluíndo vivendas, comercios e industriais.

Aínda que o Regulamento de cableado IET non é retroactivo, cando se realizan traballos nun circuíto existente dentro dunha instalación que foi deseñada e instalada segundo unha edición anterior do Regulamento de cableado IET, é necesario garantir que o circuíto modificado cumpra coa última edición; isto só será beneficioso se se instalan SPD para protexer toda a instalación.

A decisión sobre se mercar ou non protectores de corrente está en mans do cliente, pero débeselle proporcionar información suficiente para tomar unha decisión informada sobre se desexa omitir os protectores de corrente. Débese tomar unha decisión baseada nos factores de risco para a seguridade e tras unha avaliación do custo dos protectores de corrente, que poden custar tan só uns centos de libras, en comparación co custo da instalación eléctrica e os equipos conectados a ela, como ordenadores, televisores e equipos necesarios, por exemplo, detección de fume e controis de caldeiras.

A protección contra sobretensións podería instalarse nunha unidade de consumo existente se houbese espazo físico axeitado ou, se non houbese espazo suficiente, podería instalarse nunha carcasa externa adxacente á unidade de consumo existente.

Tamén paga a pena consultar coa túa compañía de seguros, xa que algunhas pólizas poden estipular que o equipo debe estar cuberto cun SPD ou que non pagarán en caso de reclamación.

A clasificación do protector contra sobretensións (coñecido comunmente como protección contra raios) avalíase segundo a teoría de subdivisión de protección contra raios da IEC 61643-31 e EN 50539-11, que se instala na unión da partición. Os requisitos técnicos e as funcións difiren. O dispositivo de protección contra raios de primeira etapa instálase entre a zona 0-1, alta para o requisito de fluxo, o requisito mínimo da IEC 61643-31 e EN 50539-11 é de Itotal (10/350) 12,5 ka, e os niveis segundo e terceiro instálanse entre as zonas 1-2 e 2-3, principalmente para suprimir a sobretensión.

Os dispositivos de protección contra sobretensións (SPD) son esenciais para protexer os equipos electrónicos dos efectos nocivos das sobretensións transitorias que poden causar danos, inactividade do sistema e perda de datos.

En moitos casos, o custo da substitución ou reparación de equipos pode ser significativo, especialmente en aplicacións de misión crítica como hospitais, centros de datos e plantas industriais.

Os interruptores e os fusibles non están deseñados para xestionar estes eventos de alta enerxía, polo que é necesaria unha protección adicional contra sobretensións.

Aínda que os SPD están deseñados especificamente para desviar as sobretensións transitorias lonxe do equipo, protexéndoo de danos e prolongando a súa vida útil.

En conclusión, os SPD son esenciais no entorno tecnolóxico moderno.

Principio de funcionamento do SPD

O principio básico dos SPD é que proporcionan unha ruta de baixa impedancia á terra para o exceso de tensión. Cando se producen picos ou sobretensións, os SPD funcionan desviando o exceso de tensión e corrente á terra.

Deste xeito, a magnitude da tensión entrante redúcese a un nivel seguro que non dana o dispositivo conectado.

Para funcionar, un dispositivo de protección contra sobretensións debe conter polo menos un compoñente non lineal (un varistor ou un chispazo), que en diferentes condicións fai a transición entre un estado de alta e baixa impedancia.

A súa función é desviar a corrente de descarga ou de impulso e limitar a sobretensión no equipo augas abaixo.

Os dispositivos de protección contra sobretensións funcionan nas tres situacións que se indican a continuación.

A. Condición normal (ausencia de sobretensión)

En caso de que non haxa condicións de sobretensión, o SPD non ten impacto no sistema e actúa como un circuíto aberto, permanece nun estado de alta impedancia.

B. Durante as sobretensións

En caso de picos e sobretensións, o SPD pasa ao estado de condución e a súa impedancia diminúe. Deste xeito, protexe o sistema desviando a corrente de impulso á terra.

C. Volta ao funcionamento normal

Despois de que se descargue a sobretensión, o SPD volve ao seu estado normal de alta impedancia.

Os dispositivos de protección contra sobretensións (SPD) son compoñentes esenciais das redes eléctricas. Non obstante, elixir un SPD axeitado para o teu sistema pode ser unha cuestión difícil.

Tensión máxima de funcionamento continuo (UC)

A tensión nominal do SPD debe ser compatible coa tensión do sistema eléctrico para ofrecer unha protección axeitada ao sistema. Unha tensión nominal máis baixa danará o dispositivo e unha tensión nominal máis alta non desviará os transitorios correctamente.

Tempo de resposta

Descríbese como o tempo en que o SPD reacciona aos transitorios. Canto máis rápido responda o SPD, mellor será a protección do SPD. Normalmente, os SPD baseados en díodos Zener teñen a resposta máis rápida. Os tipos cheos de gas teñen un tempo de resposta relativamente lento e os tipos con fusibles e MOV teñen o tempo de resposta máis lento.

Corrente de descarga nominal (In)

O SPD debe probarse cunha forma de onda de 8/20 μs e o valor típico para un SPD residencial de tamaño miniatura é de 20 kA.

Corrente máxima de descarga de impulso (Iimp)

O dispositivo debe ser capaz de manexar a corrente de pico máxima que se espera na rede de distribución para garantir que non falle durante un evento transitorio, e o dispositivo debe probarse cunha forma de onda de 10/350 μs.

Tensión de suxeición

Esta é a tensión limiar e por riba deste nivel de tensión, o SPD comeza a frear calquera transitorio de tensión que detecta na liña eléctrica.

Fabricante e certificacións

É fundamental elixir un SPD dun fabricante coñecido que teña a certificación dun centro de probas imparcial, como UL ou IEC. A certificación garante que o produto foi examinado e cumpre todos os requisitos de rendemento e seguridade.

Comprender estas pautas de dimensionamento permitirache escoller o mellor dispositivo de protección contra sobretensións para as túas necesidades e garantir unha protección eficaz contra sobretensións.

Os dispositivos de protección contra sobretensións (SPD) están deseñados para proporcionar unha protección fiable contra sobretensións transitorias, pero certos factores poden levar ao seu fallo. A continuación, indícanse algunhas das razóns subxacentes do fallo dos SPD:

1. Sobretensións excesivas

Unha das principais causas de fallo dun SPD é a sobretensión. A sobretensión pode producirse debido a raios, sobretensións ou outras perturbacións eléctricas. Asegúrate de instalar o tipo correcto de SPD despois de realizar os cálculos de deseño axeitados segundo a localización.

2. Factor de envellecemento

Debido ás condicións ambientais, como a temperatura e a humidade, os SPD teñen unha vida útil limitada e poden deteriorarse co tempo. Ademais, os SPD poden verse danados por picos de tensión frecuentes.

3. Problemas de configuración

Mal configurado, como cando un SPD configurado en estrella está conectado a unha carga conectada mediante un delta. Isto pode expoñer o SPD a tensións máis elevadas, o que podería provocar un fallo do SPD.

4. Fallo do compoñente

Os SPD conteñen varios compoñentes, como varistores de óxido metálico (MOV), que poden fallar debido a defectos de fabricación ou factores ambientais.

5. Conexión a terra incorrecta

Para que un SPD funcione correctamente, é necesaria a conexión a terra. Un SPD pode funcionar mal ou converterse nun problema de seguridade se non se conecta a terra correctamente.