¿Qué es el protector de picos / sobretensión y el filtro de línea eléctrica?

Un protector contra sobretensiones o supresor de sobretensiones es un dispositivo diseñado para proteger los dispositivos eléctricos de un aumento repentino y a corto plazo indeseable en picos de voltaje. Tanto el aumento de voltaje como el pico de voltaje que se refieren al aumento de voltaje a corto plazo se ven similares pero son diferentes.

Mientras que un pico de voltaje es un aumento repentino de voltaje que dura menos de tres nanosegundos, un aumento de voltaje es un aumento repentino de voltaje que dura tres nanosegundos o más.

Un pico o pico de voltaje es básicamente una sobretensión transitoria o un impulso eléctrico de corta duración pero de alta energía, que se induce en el circuito desde fuentes externas. La sobretensión transitoria en la alimentación de CA se muestra en la Fig. 1.

Fig. 1: Picos de voltaje

Las fuentes comunes de picos y sobretensiones de voltaje incluyen interruptores eléctricos, rayos y electricidad estática. Los picos de voltaje también pueden ser creados por una rápida acumulación o disminución de un campo magnético, lo que puede inducir energía en el circuito asociado. Por ejemplo, si la corriente que fluye a través de la bobina de un relé se interrumpe o se desactiva, el inductor produce un pico de tensión de alta frecuencia.

La solución más común es colocar un diodo rectificador a través de la bobina del relé (inductor). El diodo se conoce como diodo de rueda libre, supresor o de retorno. Cuando se interrumpe la corriente, proporciona una ruta de retorno para la corriente, de modo que el flujo de corriente a través del inductor no se bloquee. La corriente se disipa con el tiempo a través de su resistencia interna, y el inductor y el rectificador generan calor.

Tanto los picos de voltaje como los fenómenos de sobretensión pueden ser perjudiciales para los equipos eléctricos y causar daños considerables.

Hay diferentes tipos de dispositivos de protección contra sobretensiones y picos disponibles en el mercado. Los dispositivos de protección contra sobretensiones (SPD) y los supresores de voltaje transitorio (TVS) normalmente se instalan en sistemas de distribución de energía, sistemas industriales de servicio pesado y sistemas de comunicación, para proteger contra sobretensiones y picos de voltaje.

Filtro de línea eléctrica

Un filtro de línea eléctrica es un filtro electrónico colocado entre un dispositivo eléctrico y una línea externa a él. Es una red pasiva bidireccional que filtra una determinada frecuencia en la línea o circuito de alimentación.

Un filtro de línea está diseñado para interferencias electromagnéticas (EMI) en la red de CA y, por lo general, consta de un inductor, un condensador y una resistencia. Reduce las ondulaciones en el voltaje de salida tanto como sea posible. Algunos filtros de líneas eléctricas proporcionan una regulación mínima de voltaje, mientras que otros protegen contra problemas de calidad de la energía.

En la figura 2 se muestra un esquema de filtro de línea de alimentación de red pasiva típico. La red es adecuada tanto para alimentación de CA como de CC con capacidad de supresión bidireccional.

Fig. 2: Filtro de línea de alimentación típico

Diseño de protección contra sobretensiones.

Una protección contra sobretensiones simple es esencialmente un varistor de óxido metálico (MOV) a través de la línea de entrada de un equipo eléctrico, generalmente un solo componente en algunos equipos. Puede ser un diodo MOV o TVS. Para la línea universal de 90 V CA - 264 V CA, la tensión nominal de MOV habitual es de 300 V rms.

Sin embargo, en el caso de equipos costosos y una alta expectativa de sobretensión, como la de la línea eléctrica, es necesario consultar las calificaciones y directrices de las normas de seguridad, como IEC 61000-4-5, que definen las normas para la línea de alimentación de CA oleadas.

Al diseñar el circuito, el valor del voltaje del varistor debe incluir al menos un 20 por ciento de margen de seguridad. Por ejemplo, para un sistema de 25 V CC, el varistor debe tener una potencia de alrededor de 30 V. Sin embargo, es importante no exagerar el margen para evitar un varistor grande y una tensión de sujeción más alta. Además, el dispositivo de protección contra sobretensiones debe montarse junto al fusible.

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