Esquema de diseño de circuitos de protección contra rayos para fuentes de alimentación conmutadas.
Análisis de sobretensiones
El daño más común a los dispositivos electrónicos no es causado por la caída directa de un rayo, sino por las sobretensiones inducidas en las líneas eléctricas y de comunicación durante la caída de un rayo. Por un lado, debido a la estructura interna altamente integrada de los dispositivos electrónicos (chips VLSI), el nivel de voltaje y resistencia a sobrecorriente del equipo ha disminuido, y también ha disminuido la capacidad de resistir rayos (incluidos rayos inducidos y sobretensiones operativas). Por otro lado, debido al aumento de las rutas de las fuentes de señal, el sistema es más susceptible que antes a la intrusión de ondas de rayos. Las sobretensiones pueden ingresar a los equipos informáticos a través de líneas eléctricas o líneas de señal, y discutiremos estos dos aspectos por separado:
1) Sobretensión
Las sobretensiones no solo son causadas por rayos, sino también por fallas de cortocircuito y conmutación de cargas pesadas en el sistema eléctrico. La red eléctrica se extiende por miles de kilómetros y la probabilidad de que caigan rayos y sobretensiones en las líneas es alta. Cuando cae un rayo a cientos de kilómetros de ti, la oleada del rayo se transmite a la velocidad de la luz a través de la red eléctrica, atenuada por las subestaciones, etc. Cuando llega a tu ordenador, puede que aún queden miles de voltios. Este alto voltaje es muy corto, sólo de decenas a cientos de microsegundos, o no es suficiente para quemar la computadora. Sin embargo, causa un gran daño a los componentes semiconductores dentro de la computadora, al igual que el ruido de los parlantes viejos es mayor que el de los nuevos porque los componentes internos están dañados. A medida que estos daños se profundizan, la computadora gradualmente se vuelve más inestable o puede causar la pérdida de datos importantes.
GE Corporation en Estados Unidos ha determinado que las líneas de distribución de bajo-voltaje (110 V) en hogares en general, restaurantes, apartamentos y otras áreas han experimentado más de 800 sobretensiones que exceden el voltaje de funcionamiento original en 10 000 horas (aproximadamente un año y dos meses), y más de 300 superan los 1000 V. Tal sobretensión podría dañar los dispositivos electrónicos de una sola vez.
2) Sobretensión del sistema de señal
Las principales fuentes de sobretensión en los sistemas de señales son los rayos inducidos, las interferencias electromagnéticas, las interferencias de radio y las interferencias electrostáticas. Los objetos metálicos (como las líneas telefónicas) se ven afectados por estas señales de interferencia, lo que puede causar errores en los datos transmitidos, afectando la precisión y la velocidad de transmisión de la transmisión. La eliminación de estas interferencias mejorará el estado de transmisión de la red.
Con base en los defectos y condiciones técnicos anteriores, este artículo diseña un circuito de suministro de energía conmutado monofásico paralelo antisobretensiones basado en varistores y tubos cerámicos de descarga de gas de acuerdo con el uso real.
