SOBREVOLTAJES TRANSITORIOS (DEFINICIÓN Y EXPLICACIÓN)

SOBREVOLTAJES TRANSITORIOS
(DEFINICIÓN Y EXPLICACIÓN)
SOBREVOLTAJES TRANSITORIOS
(DEFINICIÓN Y EXPLICACIÓN)
La definición de un sobrevoltaje transitorio se refiere a la respuesta de los capacitores o inductores a
cambios rápidos de voltaje o corriente. Un cambio rápido de voltaje a través de un capacitor produce
una amplia sobrecorriente. El nivel de corriente depende del tamaño del capacitor y de la velocidad del
cambio de voltaje. Se utiliza la siguiente fórmula para calcular las corrientes transitorias asociadas con los
circuitos capacitivos.
I = C dv/dt
A medida que el tiempo (dt) disminuye, la amplitud de la corriente (I) incrementa.
La misma relación básica también es aplicable para un inductor. Con este, un cambio rápido
de corriente resulta en un sobrevoltaje transitorio muy amplio, como se puede ver con la
siguiente fórmula.
-V = L di/dt
Al analizar los efectos dañinos de los transitorios, se debe saber en que parte el transitorio fue inducido
sobre la onda senoidal de CA. Los valores de los voltajes transitorios se agregan a los voltajes instantáneos
de la onda senoidal. Los dispositivos de carga en el circuito de potencia de CA se someten
momentáneamente a dicho valor total de sobrevoltaje. En algunos casos un transitorio inducido sobre
el punto de cruce del eje cero no será perjudicial, mientras que el mismo transitorio inducido sobre el
pico de la onda senoidal puede ser muy dañino. Por ejemplo, el valor pico de una onda senoidal de 120
VRMS es 169.68 voltios. Un transitorio que mide 150 voltios inducido sobre el pico de dicha onda
senoidal agregará 150 voltios al valor pico de la onda senoidal de 169.68. Por consiguiente, un voltaje
total de 319.68 será pasado al equipo de carga en este ejemplo. Los sobrevoltajes de estos niveles
pueden interrumpir la operación del equipo sensible. Por otro lado, el mismo transitorio de 150Vp que
ocurre en el punto de cruce del eje cero de la onda senoidal sujeta a los dispositivos de carga a un valor
de voltaje instantáneo no dañino de solo 150V, el cual está contenido adentro del nivel aceptable de
voltaje de la onda senoidal de CA.
Numerosos estudios realizados durante los últimos 25 años han identificado la actividad transitoria
como la anomalía de potencia de CA más común en causar interrupción o daños a las cargas electrónicas
críticas. G.W. Allen y D. Segall de la División de Desarrollo de Sistemas de IBM realizaron uno de los
estudios más respetados. Monitorearon la potencia de CA de 200 sitios donde había equipo de IBM
instalado y operando, en 25 ciudades a través de los Estados Unidos. Registraron el número de anomalías
de potencia de CA que interrumpieron la operación del equipo durante un periodo de dos años.
Presentaron sus resultados al IEEE/PES en enero de 1974. Su estudio fue resumido en el Documento de
Conferencia #C 74-1996 del IEEE. Aunque este estudio es muy antiguo, todavía sirve como una buena
referencia ya que fue muy meticuloso y porque fue realizado por profesionales que trabajan independiente
a la industria de tratamiento de potencia de CA.
Allen y Segall agruparon a la actividad transitoria en dos categorías. Los picos de voltaje (transitorios de
impulso) eran aquellos inducidos por la actividad atmosférica. Esta anomalía está caracterizada por
niveles de voltaje y corriente muy altos, y de corta duración. La otra categoría, los transitorios de
decaimiento oscilatorio, son aquellos generados por los ciclos de potencia de las cargas inductivas, las
actividades de conmutación de rejilla de la central eléctrica, la corrección del factor de potencia, y por
numerosas fuentes internas del sitio.
Algunas fuentes internas de sobrevoltajes transitorios son los estabilizadores electrónicos de lámparas
fluorescentes, el aire acondicionado, los arrancadores de hornos, los centros de control de motores, y
las copiadoras, entre otras. Se difieren de los transitorios inducidos por rayos en que típicamente son
impulsos de voltaje y corriente de menor valor, que duran hasta 50 veces más tiempo. Una gráfica que
resume los resultados de este estudio se encuentra a continuación:
El estudio de Allen-Segall concluye que el 88.5% de los problemas de CA se relacionan con los transitorios.
Allen y Segall encontraron que los problemas de potencia más perjudiciales son los transitorios de
decaimiento oscilatorio, los cuales ocurrieron 62.6 veces por mes y representan 49% del número total
de las anomalías de potencia de CA. Estos son ejemplos de transitorios de larga duración no atmosféricos.
Los picos de voltaje inducidos por rayos, o transitorios de impulso, ocurrieron 50.7 veces por mes,
representando 39.5% del número total de los problemas de potencia de CA.
A diferencia, los apagones de potencia contaron por solo .5% de los trastornos del equipo mientras que
las subidas y caídas temporales de voltaje fueron responsables por otro 11% de los problemas de
potencia de CA.
Los sistemas de distribución eléctrica no han cambiado importantemente desde los años setenta, mientras
que el equipo eléctrico y electrónico ha llegado a ser mucho más sofisticado. Ahora, los apagones de
potencia están llegando a ser menos frecuentes mientras que la distorsión armónica ha llegado a ser una
gran preocupación para los usuarios del equipo. La actividad transitoria también ha llegado a ser una
amenaza cada vez mayor para los dispositivos de cargas eléctricas y electrónicas de punta.
Un supresor de transitorios de buena calidad limita la amplitud de los sobrevoltajes transitorios en todo
momento, sin importar sus puntos de origen, a niveles que no son perjudiciales a las cargas eléctricas y
electrónicas.
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