Protección contra sobretensiones en los armarios de control de la automatización industrial.

Por Lisa Eitel | 19 de junio de 2021

Las instalaciones automatizadas comandadas por gabinetes de control industriales dependen de que los componentes de esos gabinetes funcionen de manera confiable incluso ante variaciones de potencia. Estos componentes incluyen fuentes de alimentación locales, PLC, registradores de datos, redes y otros equipos de comunicación, e IO, todos los cuales son vulnerables a los efectos perjudiciales de las sobretensiones.

También conocidas como sobretensión, las sobretensiones pueden surgir de:

• Eventos repentinos de energía en el piso de la planta, como motores grandes que se apagan o encienden. • Sobretensiones cíclicas causadas por cargas inductivas o capacitivas que se apagan o encienden. • Variaciones inducidas por el sistema en las líneas de distribución de servicios públicos que exceden un pequeño porcentaje. • Eventos externos, como rayos.

Ya sean sobretensiones cíclicas, picos transitorios que duran de unos pocos microsegundos a milisegundos o aumentos (o caídas) de tensión, todas las sobretensiones pueden causar daños sustanciales (e incluso fallos totales) a los componentes del gabinete de control... así como a las máquinas y equipos que dependen de ese control. gabinete. Los caminos de las sobretensiones hacia los armarios de control discurren tanto por conductores de entrada como de salida.

Cortocircuito en un dispositivo de medición después de una sobretensión

Es por eso que los protectores contra sobretensiones industriales son esenciales para proteger contra daños por sobretensión. Estos protectores contra sobretensiones se instalan en gabinetes de control y desvían las sobretensiones dañinas lejos de equipos costosos y sensibles... incluidos aquellos conectados para transmisión de señales digitales y analógicas, así como alimentación de CC y CA.

El términodispositivos de protección contra sobretensiones o SPD es un término general que se refiere a la amplia gama de componentes que protegen los sistemas de automatización industrial contra sobretensiones. Los DPS restringen la sobretensión transitoria y redirigen las ondas de corriente para reducir la magnitud de la sobretensión hasta que sea manejable y segura. Los dos subtipos principales de componentes de SPD incluyen pararrayos y protectores contra sobretensiones.

Descargadores de sobretensiones industriales instalar en subestaciones de energía de servicios públicos y en lugares de reducción de voltaje más locales... como se explicó, para proteger el equipo contra los efectos de la conmutación y la sobretensión originada por rayos. De hecho, el Código Eléctrico Nacional (NEC) define un disipador de sobretensiones como un dispositivo de protección capaz de restringir la sobretensión evitando o descargando la sobretensión y eliminando el flujo de corriente mientras mantiene la capacidad de repetir estas funciones para futuras sobretensiones. Los pararrayos se conectan con el equipo que protege en paralelo. Eso permite que el pararrayos restrinja el aumento de voltaje a través del equipo... y redirija la corriente eléctrica de manera segura a tierra.

Las sobretensiones definidas por IEEE 1100-2005 incluyen tanto sobretensiones como transitorios. Imagen de control de sobretensión y subtensión montada en riel DIN a través de Shutterstock

Protectores de sobretensiones industriales También sirven para proteger los componentes eléctricos y electrónicos contra sobretensiones, pero lo hacen restringiendo el voltaje suministrado a los componentes ya sea cortocircuitando o bloqueando la corriente. Esto, a su vez, reduce el voltaje a un nivel seguro. Estos protectores contra sobretensiones industriales permiten que la corriente eléctrica apropiada para el diseño fluya desde la fuente a varios componentes industriales conectados. Luego, si el voltaje de la fuente aumenta o aumenta (y supera un umbral aceptado), el protector contra sobretensiones redirige la electricidad adicional al cable de conexión a tierra. En muchos protectores contra sobretensiones, es un varistor de óxido metálico o MOV el que redirige el excedente de voltaje.

Las empresas de energía transmiten electricidad como CA porque los transformadores pueden reducir y aumentar fácilmente ese voltaje. El problema es que la energía de CA requiere la inclusión de equipos de calidad eléctrica.

Los dispositivos industriales de protección contra sobretensiones se dividen en tres categorías básicas.

• SPD de baja tensión • SPD de media tensión • SPD de alta tensión

Los SPD de alta y media tensión generalmente utilizan restricciones para abordar la sobretensión. Por el contrario, los SPD de bajo voltaje adoptan tres enfoques diferentes.

SPD tipo uno Instalar en naves industriales donde sea necesario proteger el aislamiento de los componentes eléctricos contra sobretensiones externas. Estos SPD se pueden instalar entre el lado secundario del transformador de servicios públicos y el lado de la línea de servicios públicos del equipo de servicio primario. Los ingenieros también pueden especificar que estos SPD se instalen en el lado de carga del equipo de servicio primario. Estos DPS imparten protección al sistema contra la caída directa de rayos.

SPD tipo dos son SPD que se instalan en el lado de carga del dispositivo de protección contra sobrecorriente del equipo de servicio primario. Estos SPD también se pueden instalar en el punto de entrada del servicio eléctrico... pero eso es menos preferido. Los DPS tipo dos evitan que la sobretensión llegue a otros equipos eléctricos de la instalación industrial.Tipo tres SPDComplementan los SPD tipo dos y generalmente se instalan después de un disyuntor del sistema principal.