Cinc mètodes de protecció dels protectors contra sobretensions
Mètodes de protecció contra sobretensions
1. Dispositius de protecció contra sobretensions (SPD) en paral·lel connectats a través de línies elèctriques
En condicions normals, els varistors dins del protector de sobretensions romanen en un estat d'alta impedància. Quan la xarxa elèctrica rep el cop d'un llamp o experimenta sobretensions transitòries a causa d'operacions de commutació, el protector respon en nanosegons, fent que els varistors canviïn a un estat de baixa impedància, mantenint ràpidament la sobretensió a un nivell segur. Si es produeixen sobretensions o sobretensions prolongades, el varistor es degrada i s'escalfa, activant un mecanisme de desconnexió tèrmica per evitar incendis i protegir l'equip.
2. Protectors de sobretensió tipus filtre en sèrie connectats en línia amb circuits d'alimentació
Aquests protectors proporcionen energia neta i segura per a equips electrònics sensibles. Les sobretensions de llamps no només transporten una energia massiva, sinó també taxes d'augment de voltatge i corrent extremadament pronunciades. Tot i que els SPD en paral·lel poden suprimir les amplituds de sobretensió, no poden aplanar els seus fronts d'ona nítids. Els SPD de tipus filtre en sèrie, connectats en línia amb circuits d'alimentació, utilitzen MOV (MOV1, MOV2) per controlar les sobretensions en nanosegons. A més, un filtre LC redueix la inclinació de les taxes d'augment de voltatge i corrent de la sobretensió en gairebé 1.000 vegades i redueix la tensió residual en cinc, protegint els dispositius sensibles.
3. Instal·lació de varistors de fixació de tensió entre fases i línies per limitar les sobretensions
Aquest mètode funciona bé per a la il·luminació, els ascensors, els aparells d'aire condicionat i els motors, que tenen una major capacitat de resistència a sobretensions. Tanmateix, és menys eficaç per a l'electrònica compacta moderna amb alta integració. Per exemple, en sistemes monofàsics de 220 V CA, els varistors s'instal·len normalment entre el neutre i la terra per absorbir els pics de llamps induïts. L'eficàcia de la protecció depèn completament de la selecció i la fiabilitat del varistor.
La tensió de subjecció s'estableix en funció de la tensió màxima de la xarxa (310 V), tenint en compte:
- Fluctuacions de la xarxa del 20%,
- Tolerància de components del 10%,
- Factors de fiabilitat del 15% (envelliment, humitat, calor).
Per tant, els nivells de subjecció típics oscil·len entre 470 V i 510 V. Les sobretensions per sota de 470 V passen sense ser afectades.
Mentre que els equips elèctrics estàndard (per exemple, motors, il·luminació) poden suportar 1.500 V CA (2.500 V de pic), l'electrònica moderna funciona a ±5 V a ±15 V, amb toleràncies màximes inferiors a 50 V. Els pics d'alta freqüència per sota de 470 V encara es poden acoblar a través de condensadors paràsits en transformadors i fonts d'alimentació, danyant els circuits integrats. A més, a causa de la tensió residual del varistor i la inductància del cable, les fortes sobretensions poden impulsar els nivells de subjecció a 800 V–1.000 V, posant encara més en perill l'electrònica.
4. Millora de la protecció amb transformadors d'ultraaïllament (mètode d'aïllament)
S'insereix un transformador d'aïllament blindat entre la font d'alimentació i la càrrega per bloquejar el soroll d'alta freqüència i alhora permetre una connexió a terra secundària adequada. La interferència de mode comú, que és relativa a la terra, s'acobla a través de la condensació entre debanaments. Un blindatge connectat a terra entre els debanaments primaris i secundaris desvia aquesta interferència, reduint el soroll de sortida.
5. Mètode d'absorció
Els components absorbents suprimeixen les sobretensions canviant d'alta a baixa impedància quan se superen els voltatges llindar. Els dispositius comuns inclouen:
- varistors – Capacitat limitada de gestió de corrent.
- Tubs de descàrrega de gas (GDT)– Resposta lenta.
- Díodes TVS / Tubs de descàrrega d'estat sòlid – Més ràpid però amb inconvenients en l'absorció d'energia.
