Que ocorre dentro dun protector contra sobretensiones durante un golpe de raio?

Que Sucede Dentro dun Dispositivo de Protexión Contra Surtos Durante un Raio?

Durante un raio, os dispositivos de protexión contra surtos (SPDs) xogan un papel crucial na protección do equipo eléctrico de sobretensións transitórias (ou surtos). A continuación, describense os principais procesos e mecanismos que ocorren dentro dun SPD durante estes eventos:

1. Detección e Resposta ao Surto

Cando un surto causado por un raio entra no sistema de enerxía, o dispositivo de protexión contra surtos detecta rapidamente esta tensión anómala. Xeralmente, os SPDs teñen unha tensión de umbral establecida; unha vez que a tensión detectada supera este umbral, o protector activa o seu mecanismo de protexión.

2. Absorción e Disipación de Enerxía

Os SPDs absorben e disipan a enerxía do surto para evitar que chegue ao equipo eléctrico conectado. Os mecanismos comúns de absorción e disipación inclúen:

a. Varistores de Óxido Metálico (MOVs)

• Principio de Funcionamento: Os MOVs son materiais resistivos non lineares cuxa resistencia cambia con a tensión aplicada. Baixo as tensións normais de funcionamento, os MOVs presentan alta resistencia; cando a tensión supera certo umbral, a súa resistencia despenca drasticamente, permitindo que a corrente pase.

• Disipación de Enerxía: Os MOVs convérten a enerxía eléctrica excedente en calor e a disipan. Aínda que os MOVs teñan características de auto-recuperación e poden continuar funcionando despois de múltiples surtos pequenos, poden fallar despois de surtos grandes ou frecuentes.

b. Tubos de Descarga de Gas (GDTs)

• Principio de Funcionamento: Os GDTs son tubos selados cheos de gas inerte. Cando a tensión entre os dous extremos supera un determinado valor, o gas interior ionízase, creando un camiño conductivo para a corrente.

• Disipación de Enerxía: Os GDTs disipan a enerxía do surto a través do plasma creado pola ionización do gas e apagan automaticamente o plasma unha vez que a tensión volve á normalidade, restabelecendo a isolación.

c. Diodos de Supresión de Tensión Transitoria (TVS)

• Principio de Funcionamento: Os diodos TVS permanecen nun estado de alta resistencia baixo as tensións normais de funcionamento. Cando a tensión supera a súa tensión de ruptura, o diodo cambia rapidamente a un estado de baixa resistencia, permitindo que a corrente flua.

• Disipación de Enerxía: Os diodos TVS disipan a enerxía do surto a través do efecto avalancha nas súas uniones PN internas e son adecuados para surtos pequenos de rápida resposta.

3. Desvío de Enerxía e Aterramento

Os SPDs non só absorben a enerxía do surto, senón que tamén a desvían a liñas de terra para reducir aínda máis o impacto no equipo. Mecanismos específicos inclúen:

• Circuítos de Desvío: Os SPDs están deseñados con circuítos de desvío especializados para guiar a sobretensión á liña de terra, evitando que entre directamente nos dispositivos de carga.

• Sistema de Aterramento: Un bo sistema de aterramento é clave para asegurar o funcionamento eficaz dos SPDs. O sistema de aterramento debe proporcionar un camiño de baixa impedancia para disipar rapidamente a enerxía do surto na terra.

4. Recuperación Pos-Surto

Despois do evento de surto, o SPD necesita volver ao seu estado normal de funcionamento. Diferentes tipos de protectores teñen diferentes mecanismos de recuperación:

• MOVs: Se o surto non causa danos permanentes no MOV, este volverá automaticamente a un estado de alta resistencia unha vez que a tensión se normalice.

• GDTs: Unha vez que a tensión volve á normalidade, o plasma dentro do GDT apágase automaticamente, restaurando o estado de isolación.

• Diodos TVS: Despois de que a tensión se normaliza, os diodos TVS tamén volven automaticamente a un estado de alta resistencia.

5. Modos de Fallo e Protección

Aínda que os SPDs están deseñados para manexar surtos, poden fallar en casos extremos. Para asegurar a seguridade, moitos SPDs inclúen características adicionais:

• Dispositivos de Desconexión Térmica: Cando un MOV ou outro compoñente sobrecalienta e falla, o dispositivo de desconexión térmica cortará o circuito para prevenir incendios e outros perigos.

• Luzs Indicadoras/Alarma: Algúns SPDs están equipados con luzs indicadoras ou alarmas para notificar aos usuarios se o protector está a funcionar correctamente.

Conclusión

Durante un raio, os dispositivos de protexión contra surtos protexen o equipo eléctrico a través dos seguintes pasos:

• Detección de Surto: Identificar situacións onde a tensión supere os rangos normais.

• Absorción e Disipación de Enerxía: Utilizar compoñentes como MOVs, GDTs e diodos TVS para converter a enerxía do surto en calor ou outras formas de enerxía.

• Desvío ás Liñas de Terra: Guiar a sobretensión ás liñas de terra para minimizar o impacto no equipo.

• Volver ao Estado Normal: Despois do surto, o protector volve ao seu estado normal de funcionamento.

• Protección Frente a Fallos: Proporcionar medidas de seguridade adicionais en casos extremos para prevenir danos adicionais.