En Application Note de 2007 la Rychem, división de Tycho ( www.tycho.co.jp ) muestra cómo los dispositivos LVR y ROV pueden ayudar a los diseñadores a cumplir con los requisitos del estándar IEC 61000-4-5 en aplicaciones conectadas a la red de energía eléctrica.
La necesidad de tener una confiabilidad cada vez mayor en los equipos conectados a una red sujeta a brotes, transitorios, sobre tensiones, conmutaciones, descargas atmosféricas hace que sea necesario prestar una atención especial al estándar global IEC 61000-4-5 que establece los modos de prueba para corrientes y tensiones en equipos conectados a la red de energía.
Con la combinación de protección contra sobre corriente y sobre-tensión, en un solo componente los proyectistas pueden minimizar la cantidad de partes del proyecto más allá del costo. Tycho Electronics posee algora una línea de dispositivos PolySwitch y Varistores de Metal-Óxido (ROV) que atienden a este tipo de aplicación.
Analizando el Problema
La sobretensión y sobre-corriente son todavía considerados dos elementos separados en el proceso de desarrollo de un proyecto. Como resultado, las estrategias de protección pueden resultar en configuraciones con diversos componentes, a menudo costosas.
Además, la interacción entre los elementos de protección puede afectar el rendimiento del circuito, en determinadas condiciones no previstas en el proyecto.
Con los dispositivos PolySwitch (LVR) y los Varistores de Óxido Metálico (ROV) actuando en conjunto, los proyectistas pueden tener una solución completa con pocos componentes, además de una mayor confiabilidad.
Estándar IEC 61000-4-5 Para las condiciones de prueba
El estándar especifica la tensión y la corriente de las formas de onda de brote para cinco clases de instalación de equipos. Estas clases son las siguientes:
Clase 1 - En el entorno eléctrico parcialmente protegido, los brotes no deben exceder los 500 V.
Clase 2 - Entorno eléctrico donde los cables están bien separados, incluso en pequeñas distancias. Los brotes no deben exceder de 1 kV.
Clase 3 - Entorno eléctrico donde los cables de señal y de energía corren paralelos. Los brotes no deben exceder 2 kV.
Clase 4 - Entorno eléctrico donde las interconexiones corren como cables externos con cables de alimentación y cables de señal. Los brotes no deben exceder los 4 kV.
Clase 5 - Entorno eléctrico para equipos electrónicos junto con líneas de energía en áreas no habitadas densamente, sin sistema de puesta a tierra diseminada. Los brotes no deben exceder los 4 kV.
En los equipos para la red CA, las pruebas para inmunidad contra sobretensiones se efectúan usando una combinación de ondas de tensión con un tiempo de ascenso de 1,2 us y 50 us de caída y una forma de onda corriente con subida de 8 us y 20 de tiempo de descenso.
Los tiempos de ascenso y descenso se utilizan para determinados tipos de aplicación en telecomunicación y comunicación de datos, pero todas las aplicaciones de la red ACA se prueban como se define en la siguiente tabla para cada clase:
La solución
Los dispositivos ROV y LVR de Raychem Circuit Protection ofrecen una solución única para ayudar en la supervivencia de un equipo electrónico en el ambiente rudo de la red de energía y pasar las pruebas especificadas por el estándar IEC 61000-4-5.
Como los dispositivos LVR se especifican para 165 V, pueden combinarse directamente con los ROV de protección contra sobretensión en las líneas de corriente alterna, como muestra el circuito típico de la figura abajo.
En la figura abajo tenemos un ejemplo de protección de una fuente, con la implementación de los dispositivos antes del transformador.
Observe que el LVR (protección contra sobrecorriente) se conecta en serie con el circuito protegido mientras que el ROV (Protección contra sobretensión se conecta en paralelo con el circuito protegido.
Pero la protección también puede ser hecha con dispositivos de menor corriente y menor tensión, después del transformador, como alternativa para un proyecto, como muestra la figura anterior.
Consideraciones sobre el diseño
La colocación de los dispositivos LVR y ROV en una placa no es crítica, siempre que los dispositivos sean elegidos apropiadamente. Sin embargo, si la geometría permite, el LVR debe quedar adyacente al ROV, ya que el LVR puede ayudar a proteger el ROV en caso de una condición de sobrecarga mayor por su transferencia de calor que hace que actúe más rápidamente.
Las condiciones que hacen que el LVR trabaje y con ello conduzca durante mucho tiempo corrientes intensas pueden provocar un fallo por sobre-temperatura del ROV. Una manera de evitar esto es montando un componente cerca del otro para obtener un acoplamiento térmico.
Selección de componentes
La elección de los dispositivos LVR y ROV para una aplicación dependerá de la clase IEC 64100-4-5 del circuito a proteger, así como de las condiciones del equipo.
Cuando se selecciona un dispositivo LVR la primera consideración que se va a realizar será casar la corriente de mantenimiento con la corriente inicial drenada por el equipo en condiciones normales de funcionamiento.
La clase de instalación no afectará a la elección del dispositivo LVR ya que todos ellos se especifican para 265 V. Los LVR no se recomiendan para las aplicaciones donde están sujetos a condiciones por encima de sus máximos. Por lo tanto, cuando se utiliza un dispositivo LVR en una aplicación de clase 5, debe estar protegido por una resistencia en serie o un ROV en paralelo.
Cuando se selecciona un dispositivo ROV a la tensión de CA de la red de energía para el equipo, así como la clase de instalación IEC 61000-4-5 deben considerarse. La tensión de CA nominal de la red de energía definirá el dispositivo ROV y la clase, definirá el diámetro del dispositivo. En la tabla siguiente tenemos la indicación de la elección de los dispositivos.