Los supresores de sobrevoltajes transitorios

¿Qué son los sobrevoltajes transitorios?

Los sobrevoltajes transitorios pueden originarse por maniobras de conexión o desconexión, descargas atmosféricas y descargas electrostáticas. Los transitorios eléctricos más severos son los ocasionados por las descargas atmosféricas. Éstas pueden dañar el aislamiento de transformadores, motores, capacitores, cables y ocasionar fallas en líneas de transmisión por la ionización del aire. La protección del aislamiento del equipo eléctrico se ha llevado a cabo tradicionalmente con apartarrayos y capacitores.

Los transitorios eléctricos ocasionados por maniobras con interruptores se deben a que el sistema debe pasar de una condición de estado estable a otra. Un ejemplo de maniobras con interruptores que dan lugar a sobrevoltajes transitorios es la conexión de capacitores. La energización de transformadores y de motores da lugar a sobrecorrientes transitorias. La desconexión de estas cargas inductivas también da lugar a sobrevoltajes transitorios. La conexión de capacitores y la desconexión de cargas inductivas se han llevado a cabo sin mayor daño al resto de las cargas convencionales.

Pero las cargas sensibles empleadas en hospitales, centros de cómputo y en los controles industriales son más susceptibles a estos disturbios. De ahí la necesidad de los supresores de sobrevoltajes transitorios, estos protegen al equipo electrónico sensible dentro de límites de voltaje menores que los apartarrayos. El equipo electromagnético tolera sobrevoltajes transitorios hasta que su aislamiento se perfora; en cambio, el equipo electrónico sensible puede dejar de funcionar o funcionar erráticamente antes de que ocurra daño visible. Mientras que el propósito de los apartarrayos es el de proteger el aislamiento de transformadores, motores y líneas de transmisión, el propósito de los supresores de sobrevoltajes transitorios es el de proteger al equipo electrónico sensible.

La siguiente figura muestra un sobrevoltaje transitorio ocasionado por la conexión de un capacitor en un tomacorrientes. Debido al pico que presenta en la captura de forma de onda del voltaje, en el idioma inglés se le conoce como “spike”. Sin embargo, el término “spike” se debe evitar ya que no tiene una definición técnica clara.

Sobrevoltaje Transitorio

Proveedores de supresores de sobrevoltaje transitorio

A continuación le presentamos a V-Blox Corporation, proveedor de supresores de sobrevoltaje transitorio:

V-Blox Corporation fue fundada en 1998 bajo el nombre de Florida Power Systems, Inc.. y se convirtió en V-Blox Corporation en el año 2004 debido a su rápida expansión en los Estados Unidos y el extranjero. Florida Power Systems ha vendido miles de equipos TVSS de bajo rango a diferentes tipos de facilidades, desde la pequeña oficina legal hasta la fábrica de 200,000 mts2.

Un sistema de supresión de voltaje propiamente diseñado por V-Blox protegerá todos sus equipos eléctricos del stress causado por las variaciones de voltaje. Las variaciones de voltaje son la mayor causa de la falla prematura de los equipos.

Conozca el Perfil, Productos, Dirección y Teléfono de V-Blox Corporation.

O bien, haga contacto directo con V-Blox Corporation para solicitar mayor información sobre sus supresores de sobrevoltaje transitorio.

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El principio de operación de los supresores de sobrevoltaje

¿Cómo deben instalarse los supresores de sobrevoltajes transitorios?

El principio de operación de los supresores de sobrevoltaje

A los supresores de sobrevoltajes transitorios se les conoce como supresores de picos. La acción de estos protectores es exactamente ésa, la de recortar los sobrevoltajes transitorios, drenando corriente en el caso de los de tipo paralelo o sentando una impedancia serie grande en el caso de los tipo serie.

Los apartarrayos y los supresores paralelo drenan corriente para sujetar los sobrevoltajes transitorios.

Cuando el voltaje debido al disturbio excede cierto valor el dispositivo de protección permite el paso de la corriente ocasionando una caída de potencial en la impedancia de la fuente.

La siguiente figura ilustra la forma en que un dispositivo sujetador de voltaje lleva a cabo su labor de protección. En la parte superior izquierda se presenta la forma del voltaje si el supresor no estuviera presente. En la parte superior derecha se muestra la característica voltaje-corriente del supresor y las líneas voltaje-corriente de la fuente del disturbio. La intersección con el eje vertical es el voltaje de circuito abierto mientras que la intersección con el eje horizontal es la corriente de corto circuito, esto es, la corriente que habría si se presentara un corto a la fuente. El voltaje y la corriente resultantes son la intersección de estas dos características v-i, la del supresor y la de la fuente. En la parte inferior derecha aparece el voltaje resultante cuando se tiene el supresor.

Sujeción de sobrevoltajes transitorios

El voltaje resultante depende de dos impedancias:

Cabe recalcar que las fuentes de impulsos empleadas para probar los supresores categoría C tienen una impedancia menor que las de las fuentes empleadas para probar los de categorías A y B.

Los transitorios de modo común y de modo diferencial

Consideremos un suministro monofásico de 120 V rms, 60 Hz, como el mostrado en la siguiente figura, los conductores que normalmente llevan corriente son el vivo y el neutro. El conductor de puesta a tierra no lleva corriente sino bajo condiciones de falla o cuando hay errores de alambrado.

Alimentación monofásica: vivo, neutro y tierra

En la siguiente figura, en el inciso a) se muestra un transitorio de modo diferencial. El modo diferencial se hace presente entre los dos conductores que normalmente llevan corriente; en este caso esto corresponde a un transitorio entre vivo y neutro (o línea y neutro). El voltaje entre neutro y tierra no presenta transitorio alguno; el voltaje es cero. En la misma figura, inciso b), se ilustra un transitorio de modo común. Ahora los dos conductores del circuito, el vivo y el neutro se desplazan con respecto al conductor de puesta a tierra. Aunque los transitorios más comunes son los de modo diferencial, la recomendación es que se cuente con protección de vivo a neutro, de vivo a tierra y de neutro a tierra.

Transitorios de modo común y diferencial

Proveedores de supresores de sobrevoltaje transitorio

A continuación le presentamos a V-Blox Corporation, proveedor de supresores de sobrevoltaje transitorio:

V-Blox Corporation fue fundada en 1998 bajo el nombre de Florida Power Systems, Inc.. y se convirtió en V-Blox Corporation en el año 2004 debido a su rápida expansión en los Estados Unidos y el extranjero. Florida Power Systems ha vendido miles de equipos TVSS de bajo rango a diferentes tipos de facilidades, desde la pequeña oficina legal hasta la fábrica de 200,000 mts2.

Un sistema de supresión de voltaje propiamente diseñado por V-Blox protegerá todos sus equipos eléctricos del stress causado por las variaciones de voltaje. Las variaciones de voltaje son la mayor causa de la falla prematura de los equipos.

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O bien, haga contacto directo con V-Blox Corporation para solicitar mayor información sobre sus supresores de sobrevoltaje transitorio.

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Clasificación de supresores de sobrevoltaje transitorios de acuerdo a la conexión con la carga

Los supresores se pueden clasificar de acuerdo a la conexión con la carga que protegen. La conexión puede ser en paralelo o en serie con la carga, siendo la conexión en paralelo la más común. El tamaño de los supresores paralelos no depende del tamaño de la carga, sino de su cercanía a la acometida y de la corriente que pueden tolerar.

El supresor de sobrevoltajes transitorios conectado en paralelo y el apartarrayos tienen el mismo principio de operación; cuando el voltaje en terminales de éstos aumenta, la resistencia del elemento de protección disminuye, dejando pasar más corriente.

Los dispositivos paralelo se pueden clasificar a su vez en dos tipos:

Ambos tipos de protectores (supresores) paralelo drenan corriente cuando el voltaje aumenta por arriba del valor de ruptura. Los sujetadores de voltaje recuperan el estado de circuito abierto cuando el voltaje disminuye por debajo del nivel de ruptura, mientras que los de arco entran en conducción cuando el voltaje está muy por arriba del voltaje de arco (digamos un 50% por arriba de dicho voltaje), una vez en conducción el voltaje en terminales cae repentinamente a ese voltaje de arco y se mantiene casi constante.

Entre los dispositivos sujetadores de voltaje se tienen los siguientes:

La figura siguiente, inciso a) muestra la característica corriente-voltaje de un supresor zener con voltaje de ruptura nominal de 15 V a 1 ma. Obsérvese que la corriente es casi cero cuando el voltaje en terminales del supresor es inferior a 15 V y la corriente crece rápidamente cuando el voltaje excede un valor cercano al nominal. En la misma figura, pero el inciso b), corresponde a la característica corriente-voltaje de un MOV de 150 V rms. La corriente es prácticamente cero para voltajes inferiores a 260 V y para voltajes superiores la corriente crece rápidamente.

Característica i-v de un supresor zener bipolar y de un MOV de 150 mVs

Entre los dispositivos de arco se encuentran los siguientes:

Estos dispositivos tienen la capacidad de manejar grandes corrientes ya que el voltaje en sus terminales disminuye en forma importante cuando están en estado de conducción. Se utilizan frecuentemente en protectores telefónicos y en protectores de líneas de datos. No se pueden utilizar fácilmente en protectores de alimentación de CA; en esa aplicación son preferibles los sujetadores de voltaje.

La figura siguiente muestra la característica corriente-voltaje de un tubo de gas, el voltaje de arco es de 60 V; pero el voltaje en terminales debe llegar a casi 100 V para que entre en conducción, cuando el voltaje cae por debajo de 60 V la corriente se hace cero.

Característica corriente – voltaje de un tubo de gas

Los supresores serie utilizan elementos de protección como los utilizados en los protectores paralelos; pero incorporan un inductor o un resistor serie; debido a esto pueden limitar mucho mejor los sobrevoltajes transitorios. Los elementos serie deben ser capaces de conducir la misma corriente que la carga, de ahí que las dimensiones y el costo de éstos sean dependientes de la carga. La figura siguiente, muestra un supresor de línea de datos que tiene elementos serie.

Supresores de sobrevoltajes transitorios para línea de datos

Proveedores de supresores de sobrevoltaje transitorio

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V-Blox Corporation fue fundada en 1998 bajo el nombre de Florida Power Systems, Inc.. y se convirtió en V-Blox Corporation en el año 2004 debido a su rápida expansión en los Estados Unidos y el extranjero. Florida Power Systems ha vendido miles de equipos TVSS de bajo rango a diferentes tipos de facilidades, desde la pequeña oficina legal hasta la fábrica de 200,000 mts2.

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