SPD significa Dispositivo de Protección contra Sobretensiones.
Es un dispositivo que protege la instalación eléctrica y los dispositivos conectados dentro de una propiedad, es decir, la unidad del consumidor, todo el cableado y enchufes, luces, etc., de una ‘sobretensión’ eléctrica conocida como sobretensiones transitorias.
Un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD), también llamado protector contra sobretensiones, es un dispositivo electrónico que proporciona protección de seguridad para varios equipos electrónicos, instrumentos y líneas de comunicación. Cuando se genera repentinamente una corriente o voltaje de pico en el circuito eléctrico o en el circuito de comunicación debido a interferencias externas, el dispositivo de protección contra sobretensiones puede conducir y derivar en muy poco tiempo, para evitar que la sobretensión dañe otros equipos del circuito.
Un dispositivo de protección contra sobretensiones (SPD) es un dispositivo indispensable en la protección contra rayos de equipos electrónicos. La función de un dispositivo de protección contra sobretensiones es limitar la sobretensión instantánea que penetra en la línea eléctrica y la línea de transmisión de señal dentro del rango de voltaje que el equipo o sistema puede soportar, protegiendo el equipo o sistema protegido de impactos y daños. El SPD es adecuado para sistemas de alimentación de CA de 50/60 Hz.
Tipos de Dispositivos de Protección contra Sobretensiones
Existen diferentes tipos de SPD según IEC/EN 61643-11, clasificados de la siguiente manera:
- Tipo 1 / Clase I / Clase B
- Tipo 1+2 / Clase I+II / Clase B+C
- Tipo 2 / Clase II / Clase C
- Tipo 2+3 / Clase II+III / Clase C+D
- Tipo 3 / Clase III / Clase D
Parámetros principales
1. Tensión nominal Un: Coincide con la tensión nominal del sistema protegido. Este parámetro indica el tipo de protector que se debe seleccionar. Marca el valor eficaz de la tensión de CA o CC.
2. Tensión nominal Uc: El valor eficaz máximo de la tensión que se puede aplicar al extremo designado del protector durante mucho tiempo sin causar cambios en las características del protector y la activación del elemento de protección.
3. Corriente de descarga nominal In: El valor máximo de pico de corriente de impulso que el protector puede soportar cuando se aplica al protector una onda de rayo estándar con una forma de onda de 8/20μs durante 10 veces.
4. Corriente de descarga máxima Imax: Cuando se aplica al protector una onda de rayo estándar con una forma de onda de 8/20μs para un impacto, el valor máximo de pico de corriente de impulso que el protector puede soportar.
5. Nivel de protección de voltaje Up: el valor máximo del protector en las siguientes pruebas: 1KV/μs pendiente de voltaje de descarga; voltaje residual de corriente de descarga nominal.
6. Tiempo de respuesta tA: Refleja principalmente la sensibilidad de acción y el tiempo de ruptura del elemento de protección especial en el protector. El cambio en un cierto período de tiempo depende de la pendiente de du/dt o di/dt.
SPD Tipo 1
Los Dispositivos de Protección contra Sobretensiones de Tipo 1 están destinados a la instalación entre el secundario del transformador de servicio y el lado de la línea del dispositivo de sobrecorriente del equipo de servicio, así como el lado de la carga, incluidos los gabinetes de enchufes del medidor de horas-vatio, y están destinados a ser instalados sin un dispositivo de protección contra sobrecorriente externo.
Los dispositivos de Tipo 1 también tienen doble clasificación para aplicaciones de Tipo 2, lo que proporciona las clasificaciones más altas disponibles para la instalación en la entrada de servicio.
El SPD Tipo 1 puede descargar corriente de rayo con una forma de onda de 10/350 μs. Se instalará en el tablero de distribución principal en el origen de la instalación eléctrica.
Un SPD Tipo 1 por sí solo no ofrece el nivel de protección requerido y debe usarse junto con dispositivos de tipo 2 coordinados. Una instalación con un sistema de protección contra rayos requerirá un SPD Tipo 1.
El dispositivo de protección contra sobretensiones de Tipo 1 se desarrolló como la mejor solución disponible para proteger la entrada de servicio en un sitio industrial, especialmente aquellos con sistemas de protección contra rayos existentes o aplicaciones de jaulas malladas.
El dispositivo de protección contra sobretensiones de Tipo 1 es particularmente útil en un área de alta densidad de rayos donde el riesgo de una fuerte corriente de sobretensión o incluso un impacto directo es alto (por ejemplo: edificios equipados con pararrayos).
El SPD Tipo 1 se caracteriza por una forma de onda de corriente de rayo de 10/350 µs e instalado en el interruptor principal del centro de carga, por ejemplo, el tablero de distribución principal.
SPD Tipo 1+2
El dispositivo de protección contra sobretensiones de Tipo 1+2 puede proteger todas las instalaciones eléctricas contra los rayos descargando la corriente creada por una sobretensión de rayo y evitando que se propague al equipo.
El SPD Tipo 1+2 se caracteriza por una forma de onda de corriente de rayo de 10/350 µs y 8/20 µs.
Dispositivo de protección contra sobretensiones de Tipo 1+2 instalado en el origen de la instalación de CA equipado con LPS.
Los dispositivos de protección contra sobretensiones de Tipo 1+2 utilizan circuitos de Varistor de Óxido Metálico (MOV) y/o Tubo de Descarga de Gas (GDT) para proteger los dispositivos eléctricos de los picos de corriente alterna.
El SPD Tipo 1+2 está diseñado para conectarse en una configuración multipolar para proteger redes de CA monofásicas, trifásicas y trifásicas+Neutro, y para sistemas de alimentación TN-C, TN-S, TN-C-S TT e IT.
SPD Tipo 2
Los Dispositivos de Protección contra Sobretensiones de Tipo 2 están destinados a la instalación en el lado de la carga del dispositivo de sobrecorriente del equipo de servicio, incluidos los SPD ubicados en el panel de derivación.
El SPD Tipo 2 puede descargar una onda de corriente de 8/20 μs, pueden evitar el daño de la sobretensión transitoria en las instalaciones eléctricas y proteger el equipo conectado a él.
Normalmente emplea tecnología de varistor de óxido metálico (MOV). El dispositivo normalmente se instalaría en tableros de subdistribución y en el tablero de distribución principal si no hubiera un requisito para un dispositivo de tipo 1.
El dispositivo de protección contra sobretensiones de Tipo 2 se caracteriza por una forma de onda de corriente de rayo de 8/20 µs.
El SPD Tipo 2 está diseñado para instalarse en la entrada de servicio de sistemas de bajo voltaje o cerca de equipos sensibles para proteger contra sobretensiones transitorias.
El dispositivo de protección contra sobretensiones de Tipo 2 es para aplicaciones de voltaje de trabajo nominal (50/60Hz) Un = 120V 230V 400V ac y para aplicaciones de voltaje de funcionamiento continuo máximo (50/60Hz) Uc = 150V 275V 320V 385V 440V ac.
El SPD Tipo 2 generalmente se instala en subdistribución o armarios de control de máquinas, para uso en interiores o se fija en una caja impermeable para uso en exteriores.
SPD Tipo 2+3
Los dispositivos de protección contra sobretensiones de Tipo 2+3 normalmente se instalan justo antes del equipo protegido.
El SPD Tipo 2+3 se caracteriza por ondas de corriente (8/20 μs) y una combinación de ondas de voltaje (1.2/50 μs).
Los parámetros técnicos suelen ser la corriente de descarga nominal (8/20 μs) In y el voltaje de circuito abierto (1.2/50 μs) Uoc
SPD Tipo 3
Estos SPD tienen una baja capacidad de descarga. Por lo tanto, solo deben instalarse como complemento del SPD Tipo 2 y en las proximidades de cargas sensibles.
El SPD Tipo 3 se caracteriza por una combinación de ondas de voltaje (1.2/50 μs) y ondas de corriente (8/20 μs) y corriente de carga IL.
Los dispositivos de protección contra sobretensiones de Tipo 3 normalmente se instalan justo antes del equipo protegido.
El SPD Tipo 3 generalmente se instala cerca de la carga protegida, para proteger equipos sensibles para 24V 48V 60V 120V 230V, en coordinación con el cabezal de instalación del pararrayos Tipo 2.
Los pararrayos probados y encontrados dispositivos de protección contra sobretensiones de CA Tipo 3 están destinados a instalarse cerca de equipos sensibles, en coordinación con el cabezal de instalación del pararrayos Tipo 2.
Componentes principales
1. Espacio de chispa
Generalmente está compuesto por dos varillas metálicas expuestas al aire separadas por un cierto espacio. Una de las varillas metálicas está conectada a la línea de fase de alimentación L1 o a la línea neutra (N) del equipo de protección requerido. La otra varilla metálica está conectada a la línea de conexión a tierra (PE) de la fase. Cuando la sobretensión instantánea golpea, el espacio se rompe y una parte de la carga de sobretensión se introduce en el suelo, evitando el aumento de voltaje en el equipo protegido. La distancia entre las dos varillas metálicas en el espacio de chispa se puede ajustar según sea necesario, y la estructura es relativamente simple, pero la desventaja es que el rendimiento de extinción del arco es deficiente. El espacio de chispa mejorado es un espacio angular. Su función de extinción del arco es mejor que la anterior. Se basa en la potencia eléctrica F del circuito y el efecto ascendente del flujo de aire caliente para extinguir el arco.
2. Tubo de descarga de gas (GDT)
Un tubo de descarga de gas (GDT) está compuesto por un par de placas negativas frías separadas entre sí y encapsuladas en un tubo de vidrio o un tubo de cerámica lleno de un cierto gas inerte (Ar). Para mejorar la probabilidad de activación del tubo de descarga, hay un agente de activación auxiliar en el tubo de descarga. Este tubo de descarga lleno de gas tiene un tipo de dos polos y un tipo de tres polos.
3. Varistor de óxido metálico (MOV)
Es un semiconductor de óxido metálico con resistencia no lineal con ZnO como componente principal. Cuando el voltaje aplicado a ambos extremos alcanza un cierto valor, la resistencia es muy sensible al voltaje. Su principio de funcionamiento es equivalente a la conexión serie-paralelo de múltiples P-Ns semiconductores.
4. Diodo de supresión de voltaje transitorio (TVS)
Un diodo TVS tiene la función de fijar y limitar el voltaje. Funciona en la zona de ruptura inversa. Debido a su bajo voltaje de fijación y respuesta de acción rápida, es particularmente adecuado para su uso como los últimos niveles de componentes de protección en circuitos de protección de múltiples niveles.
5. Bobina de choque
La bobina de choque es un dispositivo de supresión de interferencias de modo común con ferrita como núcleo. Consiste en dos bobinas del mismo tamaño y el mismo número de vueltas enrolladas simétricamente en el mismo núcleo toroidal de ferrita, que forma un dispositivo de cuatro terminales. Tiene que suprimir la gran inductancia de la señal de modo común, mientras que la pequeña inductancia de fuga para la señal de modo diferencial casi no tiene efecto. El uso de bobinas de choque en líneas balanceadas puede suprimir eficazmente las señales de interferencia de modo común (como la interferencia de rayos) sin afectar la transmisión normal de señales de modo diferencial en la línea.
¿Cuál es la diferencia entre los dispositivos de protección contra sobretensiones de tipo 1, tipo 2 y tipo 3?
El SPD Tipo 1 proporciona protección primaria contra sobretensiones de alto nivel causadas por impactos directos de rayos. A menudo se coloca en el tablero de distribución principal para salvaguardar todo el sistema eléctrico de un edificio.
El SPD Tipo 2 proporciona protección de nivel secundario, la mayoría de las sobretensiones comunes generadas por la conmutación eléctrica o los rayos cercanos podrían protegerse eficazmente, que se instalan en el panel de subdistribución o en el panel eléctrico.
El SPD Tipo 3 está diseñado específicamente para proteger equipos terminales específicos, deben instalarse cerca de cargas sensibles como complemento de los SPD Tipo 2.
En general, la selección del tipo de SPD adecuado dependerá de varios factores, incluida la ubicación de la instalación, la corriente de descarga máxima, el nivel de protección de voltaje y la aplicación.
Es importante tener en cuenta que las aplicaciones reales de cada tipo pueden cambiar según los requisitos particulares de una instalación o equipo determinado que deba protegerse.
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