Supresor De Voltaje

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Supresores de sobrevoltajes transitorios

1. Introducción

Los sobrevoltajes transitorios pueden originarse por maniobras de conexión o desconexión, descargas

atmosféricas y descargas electrostáticas. Los transitorios eléctricos más severos son los ocasionados

por las descargas atmosféricas. Éstas pueden dañar el aislamiento de transformadores, motores,

capacitores, cables y ocasionar fallas en líneas de transmisión por la ionización del aire. La protección

del aislamiento del equipo eléctrico se ha llevado a cabo tradicionalmente con apartarrayos y

capacitores.

Los transitorios eléctricos ocasionados por maniobras con interruptores se deben a que el sistema

debe pasar de una condición de estado estable a otra. Un ejemplo de maniobras con interruptores que

dan lugar a sobrevoltajes transitorios es la conexión de capacitores. La energización de

transformadores y de motores da lugar a sobrecorrientes transitorias. La desconexión de estas cargas

inductivas también da lugar a sobrevoltajes transitorios. La conexión de capacitores y la desconexión

de cargas inductivas se han llevado a cabo sin mayor daño al resto de las cargas convencionales.

Pero las cargas sensibles empleadas en hospitales, centros de cómputo y en los controles industriales

son más susceptibles a estos disturbios. De ahí la necesidad de los supresores de sobrevoltajes

transitorios, estos protegen al equipo electrónico sensible dentro de límites de voltaje menores que los

apartarrayos. El equipo electromagnético tolera sobrevoltajes transitorios hasta que su aislamiento se

perfora; en cambio, el equipo electrónico sensible puede dejar de funcionar o funcionar erráticamente

antes de que ocurra daño visible. Mientras que el propósito de los apartarrayos es el de proteger el

aislamiento de transformadores, motores y líneas de transmisión, el propósito de los supresores de

sobrevoltajes transitorios es el de proteger al equipo electrónico sensible.

La Figura 1 muestra un sobrevoltaje transitorio ocasionado por la conexión de un capacitor en un

tomacorrientes. Debido al pico que presenta en la captura de forma de onda del voltaje, en el idioma

inglés se le conoce como “spike”. Sin embargo, de acuerdo al Libro Esmeralda [1], el término “spike” se

debe evitar ya que no tiene una definición técnica clara.

-250

0

250

-0.05 -0.025 0 0.025 0.05

tiempo (s)

voltaje (V)

THS 710, 5 de Oct. de 1995, all, jarp, atp.

Figura 1. Sobrevoltaje transitorio

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2. Clasificación de supresores de sobrevoltajes transitorios de

acuerdo a la conexión con la carga.

Los supresores se pueden clasificar de acuerdo a la conexión con la carga que protegen. La

conexión puede ser en paralelo o en serie con la carga, siendo la conexión en paralelo la más común.

El tamaño de los supresores paralelo no depende del tamaño de la carga, sino de su cercanía a la

acometida y de la corriente que pueden tolerar. El supresor de sobrevoltajes transitorios conectado en

paralelo y el apartarrayos tienen el mismo principio de operación; cuando el voltaje en terminales de

éstos aumenta, la resistencia del elemento de protección disminuye, dejando pasar más corriente.

Los dispositivos paralelo se pueden clasificar a su vez en dos tipos:

· Sujetadores de voltaje, “voltage clamping devices”,

· Dispositivos de arco, “crowbar devices”

Ambos tipos de protectores (supresores) paralelo drenan corriente cuando el voltaje aumenta por

arriba del valor de ruptura. Los sujetadores de voltaje recuperan el estado de circuito abierto cuando el

voltaje disminuye por debajo del nivel de ruptura, mientras que los de arco entran en conducción cuando

el voltaje está muy por arriba del voltaje de arco (digamos un 50% por arriba de dicho voltaje), una vez

en conducción el voltaje en terminales cae repentinamente a ese voltaje de arco y se mantiene casi

constante. Entre los dispositivos sujetadores de voltaje se tienen los siguientes:

· MOV, varistor de óxido metálico,

· Celdas de selenio

· Diodos de avalancha, protectores zener.

La Figura 2-a muestra la característica corriente - voltaje de un supresor zener con voltaje de

ruptura nominal de 15 V a 1 ma. Obsérvese que la corriente es casi cero cuando el voltaje en

terminales del supresor es inferior a 15 V y la corriente crece rápidamente cuando el voltaje excede un

valor cercano al nominal. La Figura 2-b corresponde a la característica corriente - voltaje de un MOV de

150 V rms. La corriente es prácticamente cero para voltajes inferiores a 260 V y para voltajes

superiores la corriente crece rápidamente.

-0.8

-0.6

-0.4

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