SUPRESORES 2011

SUPRESORES DE TRANSITORIOS

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     

Amplitud

Duración







- Los transitorios oscilatorios de alta frecuencia  (500 kHz – 5 MHz) Su duración es de

microsegundos. Son generalmente la respuesta de un sistema a un impulso de rayo. - Los transitorios de media frecuencia  (5 kHz  – 500 kHz) y duración de milisegundos están generalmente asociado a maniobras de la red eléctrica, aunque pueden deberse también a un impulso de rayo. - Los transitorios oscilatorios de baja frecuencia  (menos de 5 kHz) se deben

generalmente a maniobras de la red. Ejemplo la conmutación de bancos de capacitores correctores del factor de potencia.

•

. EN EL ARRANQUE SON COMO UN CORTOCIRCUITO, GENERANDO GRANDES PICOS DE CORRIENTE

• •

 (DIRECTOS E INDIRECTOS), ACOPLADOS A LA RED POR VÍA INDUCIDA O CONDUCIDA

• CORTES Y CONMUTACIONES DE LA ALIMENTACIÓN

Ruido Eléctrico     

Transitorios.  Armónicos. Campos electromagnéticos de 60 Hz. Interferencia por radiofrecuencia (RFI). Interferencia por emisión electromagnética (EMI).

Ruido Eléctrico 

Qué efecto tienen los Armónicos? Mal funcionamiento de dispositivos electrónicos de protección.  Alto factor de interferencia telefónica.  Aumento de vibración de maquinaria.  Alta corriente en el Neutral  Alto Voltaje entre Neutral y Tierra  Alto pico de corriente de Fase  Alta corriente promedio de Fase  Altas pérdidas en los transformadores  Altas pérdidas en el sistema eléctrico Sobrecalentamiento de los equipos



        

Daños en equipos electrónicos durante 1999 Analisis de más de 9.600 siniestros Negligencia 35,1%

Resto 18,0%

Agua 5,0%

Viento 1,1%

Robo Vandalismo 13,0%

Sobretensiones 27,8% Descargas de rayo o conmutaciones

V Vma x

t

SUPRESORES DE VOLTAJE PRINCIPIO BASICO DE FUNCIONAMIENTO: El supresor es un dispositivo conectado entre

las fronteras de las Zonas de Protección o inmediatamente antes del equipo a proteger y que se comporta con una altísima impedancia bajo condiciones normales de operación y que en caso de aparición de sobretensiones, su impedancia se conmuta de forma automática a valores despreciables, derivando a tierra las señales perturbadoras.

DIFERENTES TIPOS DE SUPRESORES DISTANCIA DE EXPLOSIÓN ENCAPSULADA:

DISPOSITIVO FORMADO POR DOS ELECTRODOS ENFRENTADOS ENTRE SÍ DENTRO DE UN ENCAPSULADO. CUANDO LA SOBRETENSIÓN  ALCANZA CIERTO VALOR, ENTRE ELLOS SE PRODUCE LA DESCARGA MÁS UNA CORRIENTE DE SEGUIMIENTO. SE UTILIZAN COMO MEDIDA DE PROTECCIÓN “GRUESA” . SON MÁS LENTOS, TIENEN GRAN CAPACIDAD DE DESCARGA. 2- LOS DE TUBOS DE GAS: SON LENTOS, DE ALTO VOLTAJE RESIDUAL, DE GRAN CAPACIDAD DE DERIVACION, SU USO SE LIMITA A SURESORES DE CABECERA.





3. LOS VARISTORES DE OXIDO METALICO: SU TIEMPO DE RESPUESTA ES PEQUEÑO ( unos 35 nanosegundos), SU NIVEL DE PROTECCION DEPENDE DE LA CORRIENTE QUE SON CAPACES DE DERIVAR, SON ECONOMICOS Y SE FABRICAN ACTUALMENTE COMBINADOS, SU VOLTAJE RESIDUAL PUEDE SER DE ACEPTABLE VALOR PARA MUCHAS APLICACIONES. 4- LOS DIODOS DE AVALANCHA DE SILICIO: ALTISIMA VELOCIDAD DE RESPUESTA CON VOLTAJES RESIDUALES INFERIORES A 300V, SON MUY CONFIABLES, SON USADOS COMO DESCARGADORES DE ULTIMO ESCALON, TIENEN POCA CAPACIDA DE DERIVACION.

SEGUN LA CAPACIDAD DE CAPACIDAD DE DERIVACIONDE CORRIENTE SE DIVIDEN EN: 1- SUPRESORES DESCARGADORES DE RAYO: FABRICADOS PARA SOPORTAR ONDAS 10 /350 μs. CLASIFICAN COMO CLASE DE EXIGENCIA B (SU PRINCIPAL CARACTERISTICA ES LA CAPACIDAD DE DERIVACION DE CORRIENTE) 2- DESCARGADORES DE SOBRETENSIONES: FABRICADOS PARA FORMA DE ONDA 8/20 μs. CLASIFICAN COMO CLASE DE EXIGENCIA C Y D ( SU PRINCIPAL CARACTERISTICA ES SU VOLTAJE RESIDUAL)

Clasificación de los SPDS de acuerdo a su forma de recortamiento de la tensión. 



Tiene una alta impedancia cuando el transitorio no está presente pero “se reduce continuamente” con el incremento de la tensión transitoria. Ejemplos: Varistores de óxido metálico (MOV) y diodos supresores (SAD). Tiene una alta impedancia cuando el transitorio no está presente, pero tienen un “cambio repentino a un valor bajo” en respuesta a la tensión transitoria. Ejemplos: vías de chispas (SG), tubos de descarga gaseosos (GT) y rectificadores controlados de silicio (SCR)

Formas de onda - Comparación (kA)

2

10/350

8/20

max.kA kA ii max.

100

5

Q As As Q

50

0,1

W/RJ/J/ W/R

2,5∙106

0,4∙103

Norm Norma

IEC 61024-1-1 DIN VDE  0185-103

E DIN VDE 0675 T.6, A1

Wellenform µsµs Forma de onda

100 kA

i

1

80 kA

60 kA

1

50 kA 40 kA

20 kA

2 20 µs

200 µs

350 µs

600 µs

800 µs

100 0 µs

t

(µs)

LOS DESCARGADORES SE DIVIDEN SEGUN SU APLICACIÓN EN: I- SUPRESORES DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES DE APARATOS CONECTADOS EN LA “RED DE ENERGÍA”: ESTOS SE FABRICAN EN EL MARGEN DE TENSIÓN NOMINAL HASTA 1000 V A SU VEZ ESTOS SE DIVIDEN EN: a- DESCARGADORES DE CORRIENTES DE RAYO (CLASE DE EXIGENCIA B ) b- DESCARGADORES DE SOBRETENSIONES (CLASES DE EXIGENCIA ( C Y D ) II- SUPRESORES DE PROTECCION CONTRA SOBRETENSIONES PARA INSTALACIONES Y EQUIPO INFORMATICOS:  ESTOS TIENEN MARGENES DE TENSION NOMINAL DE 60VOLTS Y CON EXCEPCIONES 110 V III- VIAS DE CHISPA DE SEPARACION: PARA INSTALACIONES DE TOMAS DE TIERRA O PARA COMPENSACION DE POTENCIAL.

Formas de indicación de fallo local 

Óptica. Cambio de color de: - Ventana - LED



Sonora. Emisión de sonido mediante  “buzzer” 



Remota. Contactos de relé, libres de potencial

SUPRESOR IDEAL: CONCEPTUADO AQUEL QUE SERÍA CAPAZ DE DERIVAR LAS MÁXIMAS CORRIENTES EL RAYO HACIA TIERRA Y A SU VEZ PRESENTAR ENTRE SUS BORNES DE SALIDA UNA TENSIÓN RESIDUAL LO SUFICIENTEMENTE PEQUEÑA, QUE NO DAÑARA A LOS EQUIPOS SENSIBLES QUE SE CONECTEN POSTERIORMENTE. “ESTO EN LA REALIDAD ES MUY DIFÍCIL DE LOGRAR.”

DATOS TECNICOS MAS IMPORTANTES:

1- TENSIÓN NOMINAL Un: ESTA TENSIÓN CORRESPONDE CON LA TENSIÓN NOM INAL DEL SISTEMA QUE SE DESEA PROTEGER . 2- CORRIENTE NOMINAL IN: LA CORRIENTE NOMINAL ES LA CORRIENTE DE SERVICIO MÁXIMA ADMISIBLE QUE PUEDE SER CONDUCIDA DE FORMA PERMANENTE A TRAVÉS DE LAS BORNAS DE CONEXIÓN SEÑALIZADAS PARA ELLO. 3- CORRIENTE NOMINAL DE DESCARGA ISN: LA CORRIENTE NOMINAL DE CHOQUE DE DERIVACIÓN, ES EL VALOR CRESTA DE UNA CORRIENTE DE CHOQUE DE LA FORMA DE ONDA 8/20µS. . SE HA DESCRITO QUE PUEDE SER LA CORRIENTE QUE PUEDE SOPORTAR EL DESCARGADOR AL MENOS 20 VECES SIN DAÑARSE CON UNA FORMA DE ONDA DE 8/20 µS. 4- CORRIENTE MÁXIMA DE DESCARGA IMAX: ES EL VALOR MÁXIMO DE CRESTA DE LA CORRIENTE DE CHOQUE 8/20 µS QUE EL APARATO PUEDE DERIVAR DE FORMA TOTALMENTE SEGURA.

:

6- CORRIENTE DE CHOQUE DE RAYO Iimp: Iimp: ES  ES LA CORRIENTE DE CHOQUE DE RAYO CON FORMA DE ONDA 10/350 µS QUE UN DESCARGADOR PUEDE DERIVAR MÁS DE UNA VEZ SIN SER AVERIADO. 7- NIVEL DE PROTECCIÓN Up: ES EL VALOR ESTANDARIZADO MÁS ALTO DE LA TENSIÓN EXISTENTE DESPUÉS DEL DESCARGADOR DE SOBRETENSIONES. 8-MARGEN DE TEMPERATURA DE TRABAJO: EL TRABAJO: EL MARGEN DE TEMPERATURA NOMINAL O MARGEN DE TEMPERATURA DE SERVICIO, EXPRESA EL MARGEN DE TEMPERATURA EN EL QUE PUEDEN FUNCIONAR LOS APARATOS DE PROTECCIÓN

8- TIEMPO DE RESPUESTA: DETERMINA RESPUESTA:  DETERMINA EL TIEMPO EN QUE LOS ELEMENTOS DE UN DESCARGADOR SON CAPACES DE ACCIONAR ANTE UN SOBREVOLTAJE TRANSITORIO. 9- FRECUENCIA LÍMITE Fg (FRECUENCIA CRÍTICA): CRÍTICA): SE  SE CONSIDERA AQUELLA QUE BAJO DETERMINADAS CONDICIONES DA LUGAR A UNA ATENUACIÓN DE INTERCALACIÓN DE 3 DB, SI NO SE INDICA OTRA COSA EL DATO DE FRECUENCIA SE REFIERE SIEMPRE A UN SISTEMA DE 50 OHMS. 10- VELOCIDAD DE TRANSMISIÓN DE DATOS (VS): (VS): ESTE  ESTE FACTOR INDICA LA CANTIDAD DE BITS QUE PUEDEN TRANSMITIRSE EN UN SEGUNDO ( BITS/SEG).

Requerimientos de ensayo de los spds  

IEC 61643-1 para 61643-1 para sistemas eléctricos. IEC 61643-21 para 61643-21 para sistemas de telecomunicaciones y señalización.

Selección e instalación de una protección coordinada con SPD 



IEC 61643-12 e IEC 60364-5-53 para 60364-5-53 para protección de sistemas eléctricos.  IEC 61643-22 para 61643-22 para protección de sistemas de telecomunicaciones y señalización.

 VALORES DE Uc SEGÚN EL REGIMEN DE NEUTRO DEL SISTEMA USADO





DISTRIBUCIÓN CORRIENTE DE RAYO DIRECTO 100%

Protecció externa Red telecomunicación/datos

Barra equipotencial

Red de energía 50% 50% Estrucutras metálicas

50%

Red de Tierras

 ALGUNOS DATOS ACERCA DE LOS VOLTAJES QUE SOPORTAN ALGUNOS EQUIPOS Uc, DE FORMA GENÉRICA QUE PUEDE SERVIR DE GUÍA PARA SELECCIONAR EL VOLTAJE Up DE GENERAN LOS SUPRESORES

Efectos en la electrónica normas IEC •IEC 55011/ IEC55022 : Límites y métodos de medida de las características de radiointerferencia en de equipos industriales, científicos y médicos.

• IEC 1000-4-3 : Técnicas de medida – prueba de inmunidad a campo electromagnético radiado.

 “ El equipo debe ser inmune a campos eléctricos de hasta 10V/m “ (MIL.STD 461E ). • IEC 1000-4-4 : Técnicas de medida – prueba de inmunidad a los transitorios eléctricos rápidos en ráfagas.

 “ Inmunidad a un transitorio de hasta 4kV y 2.5 kHz”  • IEC 1000-4-5 : Técnicas de medida – Ensayos de inmunidad a las ondas de choque.

 “ Inmunidad a un transitorio generado por un rayo de hasta 4kV (8/20 s)”  ( ANSI C62.41, MIL STD 461 E ) • IEC 1000-4-8 : Ensayo de inmunidad a los campos magnéticos a frecuencia industrial.

 “ El equipo debe ser inmune a campos magnéticos de hasta 37,5 mG”  (NCRM Limit 10mG).

¡ZONAS DE PROTECCION O CATEGORIAS DE LOCALIZACION!

Diseño e instalación del sistema de medidas de protección contra el LEMP (LPMS) LPZ 0 A

LPZ 0B Edificio (representa el blindaje 1) Sala (representa el blindaje 2)

LPZ 2 Sala Computadoras

LPZ 1 Barra de Unión Local 2 en el límite de LPZ 1 y LPZ 2

Protección Externa contra el Rayo Barrra de Unión 1 en el límite de LPZ 0 A , 0B y LPZ 1

Cables, Líneas

Unión entre blindajes

Sistema de puesta

CATEGORIA DE LOCALIZACION Categoría C Nivel de  Pico de Pico de exposición  voltaje corriente Alto 20KV 10KA Medio 10KV 5KA Bajo 6KV 3KA

Categoría B  Pico de Pico de  voltaje corriente

Categoría A  Pico de Pico de  voltaje corriente

6KV

3KA

6KV

500A

4KV

2KA

4KV

333A

2KV

1KA

2KV

167A

TERMINOLOGIA CLASE : : DE LAS PROTECCIONES

B

C

D

Protección Elevada

Media

Protección Fina

Clase B: (10/350) Gran Energía

Clase C: (8/20)

Clase D: (4/10) Reducción Up

COORDINACION ENERGÉTICA ENTRE SUPRESORES DE CLASE BYC

COORDINACIÓN ENERGÉTICA ENTRE SUPRESORES DE CLASE CYD

BOBINA DE DESACOPLO Red Line  Inductancia de desacoplo DEHNbridge l

Inductividad no minal 15 µ H

l

t i ca se g u ra  entre Coordinación ene rg é descargador de rayo y de scargador de sobretensiones Intensidad n ominal 35 A è

è

l

Empleo en instalacio nes compactas p.e j.: Telefonía móv il, casetas de bomba s, etc. y en casas unifamiliares

Montaje fácil Cableado con peines normalizados è Bornas de co nexión multifunción para terminales de condu cto res y r egletas enchufables è

R e d  / L i n e  

DEHNventil l

Descargador combinado de clase B è

l

l

l l l

l l

Probado según E DIN VDE 0675

Tecnología de fabricación ICE è I: Integrado è C : Coordinado è E: Encapsulado Capacidad de descarga de corriente de rayo para nivel I de normativa Nivel de protección Up: < 1,5 kV Energéticamente coordinado Capacidad de apagado de la corriente sucesiva de red hasta 25 kA eff  Tensión nominal Uc: 255 V Posibilidad de montaje en serie o en paralelo

Descargador de rayos DEHNport ® Maxi Instalación en red TN - C L1 L2 L3 PEN

F1 F2 F3

Sección de conexión 16 mm² 125 A 25 mm² 160/200 A 35 mm² 250 A 50 mm² 315 A

F4

F5

F6

Posibilidad de conexión 50 mm 2 multifilar 

F4 - F6 315 A gL sólo necesarios cuando F1 - F3 > 315 A gL

Sección toma de tierra = sección de conexión

Red

Line 

DEHNbloc + DEHNguard en red TN-C S CUADRO DISTRIBUCION

CUADRO GENERAL HA £ 100

A

L1 L2 L3 PEN

³

16 mm 2

L1 L2 L3

PE

N

aprox. 1 5 m 1fase

L L N N

PAS ³

16 mm 2

1fase

ca. 5 m

Descargador de sobretensiones DEHNguard ®  Conexión en redes TN-S L1 L2 L3 N PE

F1 F2 F3

Sección de conexión min. 6 mm² max. 35 mm² Posibilidad de conexión: 35 mm² rígido 25 mm² flexible

F4 - F6 125 A gL sólo necesarío, cuando F1 - F3 > 125 A gL

F4 F5

F6 Sección de toma de tierra= sección de conexión

R e d  / L i n e   DEHNventil l

Descargador combinado de clase B è

l

l

l l l

l l

Probado según E DIN VDE 0675

Tecnología de fabricación ICE è I: Integrado è C : Coordinado è E : Encapsulado Capacidad de descarga de corriente de rayo para nivel I de normativa Nivel de protección U p: < 1,5 kV Energéticamente coordinado Capacidad de apagado de la corriente sucesiva de red hasta 25 kAeff  Tensión nominal Uc: 255 V Posibilidad de montaje en serie o en paralelo

Notas de Instalación 

Instalar el SPD antes del diferencial evita disparos innecesarios.

Diferencial

PRIORIDAD CONTINUIDAD DEL SERVICIO

PRIORIDAD A LA PROTECCIÓN

DESCARGADORES PARA REDES DE DATOS Y TELEFONIA ESTOS DESCARGADORES TIENE ALGUNAS DIFERENCIAS MARCADAS COMO LA BAJA ENERGIA DE DISIPACION, LA FORMA DE CONEXIÓN EN SERIE, LOS TERMINALES DE CONEXIÓN, ENTRAN A JUGAR PARAMETROS DE ATENUACION , FRECUENCIA, ETC. POR TODO LO DICHO Y MUCHAS CONSIDERACIONES MAS SU ELECCCION DEBE SER MUY CUIDADOSA Y REQUIERE DE CONOCIMIENTOS , NO SOLO DE LA TECNOLOG{IA DE SUPRESION , SINO LA SESORIA DE PERSONAL ESPECIALIZAD PARA LA CARACTERIZACION DEL TIPO DE RED DE DATOS QUE LE CORRESPONDE PROTEGER.

Elección sencilla del dispositivo de protección por medio del símbolo de coordinación (KK)

KK: XX X Poder de derivación del dispositivo de protección

Resistencia a las perturbaciones exigida por el aparato conectado; o respectivamente, grado de rigo de las pruebas del equipo a proteger 

KK: XX

Carga por corriente de rayo Corriente de choque de rayo 10/350

KK:

X

Carga por sobretensiones Corriente de choque 8/20

KK:

1

4

Grados de rigor de las pruebas / resistencia a las perturbaciones según EN 61000-4-5

Símbolo de coordinación BLITZDUCTOR ®  CT Descargador de corrientede rayo

XX

X

Descargador de sobretensiones

Nivel de resistencia  a perturbaciones  según DIN EN 61000-4-5 de los equipos a proteger 

4 3 2 1

X 1

XX

X

X

1

1

Símbolo de coordinación BLITZDUCTOR ®  CT Descargador combinado

XX

X

Nivel de resistencia a perturbaciones según DIN EN 61000-4-5

X

4 3 2 1

1 XX

1

1

Simbolo de coordinación (KK) Protección externa contra rayos

Descargador corriente de rayo

Descargador de sobretensiones ?

KK: XX X

KK:

X 1

Equipo a proteger  (Nivel resistencia a perturbaciones 1)

Descargador combinado Conductor blindado

KK: XX 1

?

Equipo a proteger  (Nivel resistencia a perturbaciones 1)

Yellow

Line 

BLITZDUCTOR ®  CT Las distintas etapas de potencia l

l

l

Descargador de corriente de rayo tipo B KK: XX X (Punto de transición de la zona de protección contra rayos 0 A  a la zona 1) Descargador de sobretensiones tipo M ... KK: X 1  (Punto de transición de la zona de protección contra rayos 1 a la zona 2) Descargador combinado tipo B ... KK: XX 1 (Punto de transición de la zona de protección contra rayos 0 A  a la zona 2)

Yellow

Line 

DATA-Protector 4 TP l

l

l

l l

Adaptador D de protección contra sobretensiones para entradas de r  y de datos en aparatos Utilización en sistemas de cablead de aplicación neutra según EN 50173, categoria 5 Circuito de protección para todas l aplicaciones Corriente nominal 16 A Ideal para equipamiento ulterior de protección contra sobretensiones

ÜGKF/B-L Protector para Ethernet Thickwire

Ethernet 10 BASE 2 ÜGKF/B-L

IBM Twinax AS 400

ÜGKF/Twinax ÜGKF/Twinax ÜGKF/Twinax ÜGKF/Twinax

ACLARACIONES

ABSORCION LA FUNCIÓN DEL SUPRESOR ES DESCRITA A MENUDO COMO ABSORCIÓN DEL TRANSITORIO. EN REALIDAD, EL TRANSITORIO NO ES ABSORBIDO SINO QUE ES DESVIADO O REDIRECCIONADO A TIERRA.

SINE WAVE TRACKING ES LA CAPACIDAD DEL SUPRESOR DE REALIZAR UN SEGUIMIENTO CONTINUO DE LA ONDA SENOIDAL. EL SINE WAVE TRACKING IDEAL TENDRÁ UN COMPORTAMIENTO SIMÉTRICO EN AMBOS LADOS DE LA ONDA E INDEPENDIENTE DE LA FASE EN QUE SE PRODUZCA EL TRANSITORIO.

0

-400

400

ENVELOPE CLAMPING ES EL NIVEL DE VOLTAJE 0 AL QUE EL SUPRESOR EMPIEZA A CONDUCIR (VOLTAJE AL QUE SE CORTA EL -400 IMPULSO).

TERMINOLOGIA Envelope Clamping vs. Sine Wave Tracking 400

400

0

0

-400

Barrera Envelope clamping

-400

Barrera SWT

Medidas básicas de protección del LPMS Puesta a tierra

Unión equipotencial

Blindaje espacial

Blindaje de líneas internas

Blindaje de líneas externas

Trazado de las líneas Internas

 APLICACIÓN DE LOS SPDs EJEMPLOS DE PROTECTORES DE LÍNEAS DE AC

Panel

 Alambrado

Enchufable

SPD coordinados

IMPORTANCIA DEL FUSIBLE TERMICO

 Los varistores fallan en cortocircuito y continúan conduciendo corriente. El embalamiento térmico provoca temperaturas superiores a 300ºC. 

 El fusible térmico desconecta del circuito los varistores dañados y evita incendios. 

IMPORTANCIA DE LOS FUSIBLES INDIVIDUALES POR VARISTOR  El fusible de pista en cada varistor permite evitar que un varistor que haya entrado en fallo pueda causar incidentes por seguir dentro del circuito. Permite además un sencillo diagnóstico para el usuario de forma que tenga un aviso de protección reducida a pesar de que seguiría funcionando parcialmente (gracias los otros varistores). 

 Extiende la protección incluso despues de accidentes. 

IMPORTANCIA DE LOS CONDENSADORES DE FILTRADO

 Las características de clamping de los varistores provocan mucho ruido electromagnético. Los condensadores de filtrado reducen el ruido de alta frecuencia resultante de la conmutación del varistor.. 

 Mejora la protección general de todo el equipo 