El tiempo de respuesta de un SPD se refiere al tiempo que tarda el dispositivo en reaccionar y desviar la tensión o corriente excesivas causadas por una sobretensión o un evento transitorio. El tiempo de respuesta suele medirse en nanosegundos o microsegundos y varía en función del diseño y la tecnología utilizados en el SPD. Se recomienda consultar las especificaciones del fabricante para obtener información precisa sobre el tiempo de respuesta de un SPD específico.
Tiempo de Respuesta del Dispositivo de Protección contra Sobretensiones
Agosto 2011 / 9910-0003A
Con la electrónica actual, es fundamental que proporcione protección contra sobretensiones tanto de la línea de energía como de transitorios generados internamente. Un Dispositivo de Protección contra Sobretensiones (SPD) hace precisamente eso, pero ¿qué tan rápido debe responder un SPD a estos transitorios para proporcionar la supresión necesaria al equipo?
El propósito de este documento es aclarar parte de la confusión que existe al especificar dispositivos de protección contra sobretensiones y sus tiempos de respuesta.
El término “Tiempo de Respuesta” tiene diferentes significados según la industria referenciada. Para los fines de este documento, se utilizará la siguiente definición general:
Tiempo de Respuesta: El tiempo que tarda un sistema o unidad funcional en reaccionar ante una entrada determinada.
Especificación del Tiempo de Respuesta
Muchos ingenieros especificadores hacen referencia al tiempo de respuesta como un criterio “crítico” al seleccionar un SPD. Es común ver especificaciones que requieren tiempos de respuesta extremadamente rápidos, como menos de 1 nanosegundo (<1 ns).
Gran parte de la confusión que conduce a especificaciones tan extremas proviene de afirmaciones hechas por fabricantes de SPD y otros. Algunas de estas afirmaciones se basan en pruebas de componentes individuales (como varistores), mientras que otras simplemente prometen tiempos de respuesta rápidos sin una base clara.
Componente de Sobretensión vs. Dispositivo de Sobretensión
Existen tecnologías de componentes de supresión variables en el mercado hoy en día (MOVs, SADs y otros elementos de supresión). Cada una tiene su propio conjunto de características de rendimiento. Los fabricantes de estos componentes discretos prueban y publican sus características de tiempo de respuesta, normalmente en la región de sub-nanosegundos.
Sin embargo, estos tiempos de respuesta representan el rendimiento del material del componente cuando se prueba en condiciones ideales. Cuando los componentes se empaquetan para diferentes aplicaciones, se introducen otros factores como métodos de montaje, inductancia asociada con el diseño y la longitud de los conductores, lo que da como resultado tiempos de respuesta mucho más lentos.
Un fabricante reputado de MOV afirma:
“El tiempo de respuesta de la cerámica del varistor real está en la región de picosegundos. En el caso de varistores con terminales, la inductancia de los conductores hace que el tiempo de respuesta aumente a valores de varios nanosegundos.”
Esto debería dejar claro que el tiempo de respuesta publicado para el material del componente no representa el tiempo de respuesta del SPD completo. El tiempo real del dispositivo será mayor que el del componente individual.
Al agregar la carcasa y los conductores, el tiempo de respuesta del SPD con MOV adjunto puede aumentar a decenas de nanosegundos.
Por lo tanto, no es una práctica común que un fabricante de SPD mida y publique el tiempo de respuesta del dispositivo completo.
SPD y UL 1449 3ª Edición
El tiempo de respuesta de un sistema completo. En cambio, los tiempos de respuesta reflejados en las hojas de datos de los SPD suelen ser los valores proporcionados a nivel de componente dentro del diseño y no representan el sistema completo.
¿Qué dicen los estándares de la industria?
Los comités de estándares de la industria que proporcionan dirección, recomendaciones y normas de seguridad, como IEEE, NEMA y UL, aún no han incluido el tiempo de respuesta en sus publicaciones como un criterio clave de rendimiento o especificación. Como resultado, no ha habido una prueba estándar de la industria, ni un criterio definido de tiempo de respuesta para determinar qué tan rápido es “lo suficientemente rápido”. Por lo tanto, sin procedimientos definidos y resultados aceptados, muchos fabricantes de SPD no publican tiempos de respuesta de sus sistemas completos.
La información que sí está disponible proviene de la definición IEEE para formas de onda estándar utilizadas en pruebas de la industria, como IEEE C62.41.2, “Caracterización de Sobretensiones en Circuitos de Baja Tensión CA”. Esta forma de onda, utilizada en toda la industria, tiene un tiempo de subida medido en microsegundos, mil veces más lento que los tiempos de respuesta de los componentes individuales.
La supresión de sobretensiones utiliza tecnologías comunes como MOV, SAD o tecnologías comparables capaces de responder dentro de la región de nanosegundos.
Los comités de estándares IEEE, NEMA y UL coinciden en que el tiempo de respuesta no se utiliza como criterio de rendimiento al comparar SPDs.
Conclusión
El tiempo de respuesta, aunque importante para comprender y estudiar por sí solo, no es un criterio adecuado para seleccionar un SPD. Hay varios factores involucrados en el rendimiento general del SPD y el efecto que tendrá en el equipo protegido. Factores como el tamaño del SPD también deben considerarse. Aunque el tamaño no se utiliza como criterio de rendimiento, sí afecta el nivel de supresión que cualquier SPD puede proporcionar.
¿Qué tan rápido es lo suficientemente rápido?
El tiempo de respuesta comúnmente especificado de <1 nanosegundo para un SPD completo no es realista. Desafortunadamente, este valor se ha convertido en una herramienta que algunos fabricantes utilizan para intentar que sus productos parezcan mejores.
En cambio, es importante centrarse en la clasificación de voltaje residual medida (let-through voltage) o la Clasificación de Protección de Voltaje (VPR) que tiene en cuenta muchas variables, incluida la respuesta inicial de los componentes y la inductancia añadida por el sistema. Esta clasificación proporciona una mejor representación del nivel general de supresión que proporcionará un SPD instalado.
Referencias
- EPCOS AG, miembro de TDK-EPC Corporation, “SIOV metal oxide varistors”, Información Técnica General, (abril 2011), p. 5.
