Causas de las sobretensiones

Sobretensión: ¿qué es exactamente? ¿Cómo se producen las sobretensiones? ¿Cómo llegan las sobretensiones a sus equipos e instalaciones? Quizá usted también se ha hecho estas preguntas alguna vez. En las páginas siguientes podrá informarse ampliamente sobre el ámbito de la tecnología de protección contra sobretensiones.

Causas de su aparición

Las sobretensiones solo duran una fracción de segundo. Por este motivo, también se llaman tensiones transitorias o transitorios. Tienen unos tiempos de ascenso muy cortos, de pocos microsegundos, antes de volver a caer lentamente en comparación en un intervalo temporal de hasta 100 microsegundos.

Las sobretensiones se producen a causa de los siguientes resultados:

La expresión técnica para una descarga de rayo es LEMP. Significa "Lightning Electromagnetic Pulse" (pulso electromagnético de rayo).

Los rayos de una tormenta causan sobretensiones transitorias extremadamente altas. Estas son mucho más altas que las que se producen por acciones de conmutación o descargas electrostáticas. Sin embargo, se producen con mucha menos frecuencia en comparación con las otras causas de aparición.

Las acciones de conmutación se denominan con las letras SEMP. Esta expresión significa "Switching Electromagnetic Pulse" (pulso electromagnético de conmutación).

Como acciones de conmutación se entiende en este contexto la conmutación de máquinas de alto rendimiento o los cortocircuitos en la red de alimentación. En estos procesos se originan cambios de corriente muy altos en los conductores afectados en unas pocas fracciones de segundo.

La abreviatura ESD significa "Electrostatic Discharge" y designa una descarga electrostática.

Aquí tiene lugar una transmisión de carga eléctrica en caso de una aproximación o contacto de cuerpos con diferente potencial electrostático. Un conocido ejemplo de esto es la descarga de una persona, la cual se carga mientras camina sobre la alfombra y a continuación se descarga en un objeto de metal puesto a tierra, como un pasamanos metálico.

Tipos de acoplamientos

Las sobretensiones pueden llegar a los circuitos eléctricos por diferentes vías. Estas vías se denominan tipos de acoplamiento.

Acoplamiento galvánico (izquierda), acoplamiento inductivo (centro) y acoplamiento capacitivo (derecha)

Acoplamiento galvánico (izquierda), acoplamiento inductivo (centro) y acoplamiento capacitivo (derecha)

Así se denominan las sobretensiones que se acoplan directamente a un circuito eléctrico. Esto se puede observar, p. ej., en las descargas de rayo. En este caso las altas amplitudes de corriente del rayo causan una sobretensión en la resistencia de puesta a tierra del edificio afectado.

Todos los conductores que están conectados a la conexión equipotencial central se cargan con esta tensión. En los conductores que son recorridos por la corriente de rayo se produce además una sobretensión. Esta se debe conducir de vuelta a la parte inductiva de la resistencia del conductor debido principalmente a la gran pendiente de corriente. La base para calcularla es la ley de Faraday: u0 = L x di/dt.

Este proceso tiene lugar a través del campo magnético de un conductor recorrido por corriente según el principio del transformador. Una sobretensión acoplada directamente causa en el conductor afectado una sobrecorriente momentánea con altos valores de subida.

Al mismo tiempo se produce un campo magnético adecuadamente fuerte en torno a este conductor, como en el caso del bobinado primario de un transformador. El campo magnético induce una sobretensión en otros conductores que se encuentran en su campo de acción, como en el bobinado secundario de un transformador. A través de la vía del conductor la sobretensión acoplada llega al equipo conectado.

El acoplamiento capacitivo tiene lugar, en principio, a través del campo eléctrico entre dos puntos con gran diferencia de potencial. Mediante la derivación de un descargador de rayo se produce un alto potencial debido a la descarga de rayo. Se crea un campo eléctrico entre la derivación y las otras partes con potencial más abajo.

Estas pueden ser, p. ej., los conductos de la fuente de alimentación y la transmisión de señales o los equipos dentro del edificio. Se produce un transporte de la carga a través del campo eléctrico. Ello provoca una subida de tensión y una sobretensión en los conductores y equipos afectados.

Sentido de la acción de las sobretensiones

Las sobretensiones actúan en dos sentidos en los circuitos eléctricos afectados.

Tensión longitudinal (izquierda) y tensión transversal (derecha)

Tensión longitudinal (izquierda) y tensión transversal (derecha)

Las tensiones longitudinales [UL] surgen en caso de influencia por sobretensiones o tensiones parásitas de alta frecuencia entre los conductores activos y la tierra. También se utilizan los términos "asimétrico" y "common mode" (modo común).

Las tensiones asimétricas ponen en peligro en primer lugar a los componentes que se encuentran entre los potenciales activos y una masa puesta a tierra, así como el aislamiento entre potenciales activos y la tierra. Se producen descargas eléctricas en las placas de circuito impreso o desde los equipos eléctricos que conducen tensión hasta las partes de la carcasa puestas a tierra.

Las tensiones transversales [UQ] se producen en caso de influencia por sobretensiones o tensiones parásitas de alta frecuencia entre los conductores activos de un circuito eléctrico. También se utilizan los términos "simétrico" y "differential mode" (modo diferencial).

Las sobretensiones simétricas ponen en peligro la entrada de tensión y de señal de equipos e interfaces. Se produce la sobrecarga directa con destrucción de los equipos eléctricos afectados en la fuente de alimentación o de los componentes que procesan la señal.

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