Com es protegeix l'equipament elèctric dels pics i augment de tensió mitjançant els sistemes de protecció transitoris?

Com els sistemes de protecció transitoria salvaguarden l'equipament elèctric davant pics i sobretensions

Els sistemes de protecció transitoria (TPS) estan dissenyats per protegir l'equipament elèctric davant pics i sobretensions, que poden ser causats per esdeveniments com impactes de llamp, operacions de commutació de la xarxa, commutació de bancs de condensadors, faults de curt circuit, i més. Aquests esdeveniments de sobretensió transitoria poden conduir a danys en l'equipament o a una degradació del rendiment. A continuació es detallen els mecanismes mitjançants els quals els sistemes de protecció transitoria proporcionen protecció:

1. Resposta ràpida

Una característica clau dels sistemes de protecció transitoria és la seva capacitat de reaccionar ràpidament davant pics de tensió i sobretensions. Normalment, aquests sistemes tenen temps de resposta en el rang de nanosegons a microsegons, permetent-los detectar i suprimir sobretensions transitories gairebé instantàniament.

• Variadors d'òxid metàl·lic (MOV): Els MOV són un component de protecció transitoria comú amb característiques no lineals de tensió-corrent. Quan la tensió supera un cert llindar, la resistència del MOV disminueix dràsticament, limitant la sobretensió a un nivell segur.

• Tubes de descàrrega de gas (GDT): Els GDT dissipen l'energia de la sobretensió creant un arc entre dos electrodos. Quan la tensió arriba a un cert nivell, el gas dins del GDT es ionitza, formant un camí conductiu pel corrent per fluir i dissipar energia.

• Diodos de supressió de tensió transitoria (TVS): Els diodes TVS poden respondre en nanosegons i limitar les sobretensions a un rang de tensió segur específic.

2. Absorció i dissipació d'energia

A més de la resposta ràpida, els sistemes de protecció transitoria necessiten absorbir i dissipar l'energia dels esdeveniments de sobretensió. Diferents tipus de dispositius protectors tenen capacitats variables per gestionar l'energia:

• MOV: Els MOV poden absorir grans quantitats d'energia, fent-los adequats per gestionar sobretensions d'alta energia. Normalment s'instal·len al punt d'entrada de la potència per gestionar pics de tensió significatius.

• GDT: Els GDT s'utilitzen principalment en aplicacions d'alta tensió, capaços d'operar en condicions d'alta tensió i adequats per a la protecció contra llamps i altres esdeveniments transitories d'alta energia.

• Diodos TVS: Encara que els diodes TVS tenen una capacitat d'absorció d'energia relativament baixa, el seu temps de resposta ràpid els fa ideals per a la protecció fina d'equips electrònics sensibles.

3. Protecció multinivell

Per assegurar una protecció completa, els sistemes de protecció transitoria sovint utilitzen estratègies de protecció multinivell. Aquest enfocament en capes aborda eficientment diferents magnituds i freqüències de sobretensions transitories:

• Protecció primària (protecció grossera): Normalment situada al punt d'entrada de la potència, utilitzant dispositius de protecció de gran capacitat com MOVs i GDTs per absorir i dissipar grans surts d'energia.

• Protecció secundària (protecció fina): Posicionada a l'interior de l'equipament o prop de components electrònics sensibles, utilitzant dispositius de protecció de baixa energia com diodes TVS per a una protecció més precisa.

• Protecció terciària (protecció de línia de senyal): Per a línies de comunicació, línies de transmissió de dades i altres línies de senyal sensibles, s'utilitzen dispositius de protecció especialitzats com els Protectors de Línia de Senyal (SLP) per prevenir que les sobretensions transitories entren a l'equipament a través de les línies de senyal.

4. Isolació i filtratge

A més d'absorbir i dissipar directament l'energia de la sobretensió, els sistemes de protecció transitoria també utilitzen tècniques d'isolació i filtratge per reduir encara més l'impacte de les sobretensions transitories en l'equipament:

• Transformadors d'isolació: Els transformadors d'isolació proporcionen isolació elèctrica entre l'entrada i la sortida, prevenint que les sobretensions transitories es transfereixin de l'entrada a la sortida.

• Filtres: Els filtres eliminan el soroll de freqüència alta i els polsos transitories, prevenint que aquests pertorbacions entren a l'equipament. Els filtres comuns inclouen els filtres d'Interferència Electromagnètica (EMI) i els filtres d'Interferència de Freqüència Radio (RFI).

5. Sistema de terra

Un sistema de terra ben dissenyat és una part crucial de la protecció transitoria. Un terra efectiu proporciona un camí de baixa impedància per a que les sobretensions transitories es dissipin ràpidament a terra, prevenint així danys a l'equipament:

• Resistència de terra: La resistència de terra hauria de ser tan baixa com sigui possible per assegurar que les sobretensions transitories puguin dissipar-se ràpidament.

• Bonding equipotencial: Connectant totes les caixes metàl·liques i terminals de terra de l'equipament, el bonding equipotencial preveu arcs i espurnes causats per diferències de potencial.

6. Monitorització i alerta

Alguns sistemes de protecció transitoria avançats també disposen de funcions de monitorització i alerta, permetent la monitorització en temps real de l'estat del sistema i activant alertes o prenent accions adequades quan es detecten anormalitats:

• Llums indicadores d'estat: Mostrant la condició de treball del dispositiu de protecció transitoria, com ara normal, falla o defecte.

• Monitorització remota: A través de interfícies de xarxa o mòduls de comunicació, es pot assolir la monitorització i gestió remotes, permetent la detecció i resolució oportuna de possibles problemes.

7. Durabilitat i fiabilitat

El disseny dels sistemes de protecció transitoria ha de considerar la durabilitat i fiabilitat a llarg termini. Això inclou la selecció de materials adequats, el disseny de structures eficients de dissipació de calor, i la realització de proves rigoroses i certificacions:

• Proves de durabilitat: Simulant diverses condicions de stress en entorns de treball reals, com canvis de temperatura, humitat, vibració, etc., per verificar la estabilitat a llarg termini dels dispositius protectors.

• Certificació de fiabilitat: Molts productes de protecció transitoria han de passar certificacions de normes internacionals, com l'IEC 61643 (Dispositius de protecció contra sobretensions de baixa tensió), UL 1449 (Dispositius de protecció contra sobretensions), etc.

Resum

Els sistemes de protecció transitoria salvaguarden l'equipament elèctric davant pics i sobretensions a través de la resposta ràpida, l'absorció i dissipació d'energia, la protecció multinivell, l'isolació i filtratge, els sistemes de terra, la monitorització i alerta, i assegurant la durabilitat i fiabilitat. Un disseny i selecció adequats dels sistemes de protecció transitoria poden augmentar significativament la fiabilitat i la vida útil de l'equipament elèctric.