Dispositivos de protección contra sobretensiones de CC (DC SPD) y las fuentes de alimentación de 24 VCC son componentes clave que juntos forman una línea de defensa contra sobretensiones transitorias y garantizan la continuidad del sistema. Comprender sus principios de funcionamiento, criterios de selección y efectos sinérgicos es crucial para diseñar y mantener sistemas eléctricos seguros y eficientes.
Los dispositivos de protección contra sobretensiones de CC son dispositivos de protección contra rayos y sobretensiones diseñados específicamente para circuitos de CC. Pueden responder en nanosegundos, descargando de forma segura sobretensiones transitorias (sobretensiones) causadas por la inducción de rayos, operaciones de conmutación o descargas electrostáticas a tierra, protegiendo así de daños los equipos electrónicos sensibles posteriores.
Sus componentes principales de protección suelen incluir:
Varistores de óxido metálico (MOV): Respuesta rápida, utilizados para absorber sobretensiones de energía media.
Tubos de descarga de gas (GDT): alta capacidad de corriente, comúnmente utilizados para descargar sobrecorrientes iniciales de alta energía.
Diodos supresores de voltaje transitorio (TVS): sujeción de voltaje precisa y respuesta extremadamente rápida, comúnmente utilizados para proteger circuitos de precisión.
Voltaje máximo de funcionamiento continuo (Uc): el voltaje máximo de CC (por ejemplo, 24 V) que el equipo puede soportar de forma segura durante un período prolongado.
Corriente de descarga nominal (In): el valor estándar para soportar una corriente de irrupción de forma de onda de 8/20 μs, que representa su capacidad de protección convencional.
Corriente Máxima de Descarga (Imax): La máxima corriente de irrupción que el equipo puede soportar en un solo incidente sin sufrir daños.
Nivel de protección de voltaje (arriba): el voltaje residual en el equipo bajo una irrupción. Cuanto menor sea este valor, mejor será la protección de los equipos posteriores.
Tiempo de respuesta: el tiempo desde que se detecta una sobretensión hasta que se inicia la acción. Cuanto más corto, mejor.
Una fuente de alimentación de 24 V CC es un dispositivo que convierte la alimentación de la red eléctrica de CA (como 220 V CA) u otras fuentes de energía en una energía de 24 V CC limpia y estable. Es el “corazón” de los sistemas de control industrial.
Sus funciones principales son la conversión, la regulación de voltaje y el filtrado, lo que garantiza que se pueda proporcionar una fuente de alimentación continua y estable de 24 V CC a PLC, sensores, relés, actuadores y otros equipos, independientemente de cómo fluctúe el voltaje de entrada o cómo cambie la carga.
Voltaje seguro: Cae dentro del rango de voltaje extra bajo seguro (SELV), lo que presenta un riesgo extremadamente bajo de descarga eléctrica para los humanos.
Amplia compatibilidad: la gran mayoría de sensores, controladores y actuadores industriales están diseñados para una fuente de alimentación de 24 V.
Equilibrio de pérdidas y eficiencia: en comparación con 12 V, consume menos corriente, tiene menores pérdidas de línea y caídas de voltaje para la misma potencia; En comparación con 48 V, ofrece mayor seguridad y componentes más rentables.
Estandarización: se ha convertido en el lenguaje común en el campo de la automatización industrial global.
Precisión y estabilidad de salida: se deben minimizar las fluctuaciones de voltaje y el ruido de ondulación.
Eficiencia: una alta eficiencia de conversión significa menos pérdida de energía y generación de calor.
Grado de protección (IP): Protección contra el polvo y el agua.
Rango de temperatura de funcionamiento: Adecuado para amplios requisitos de temperatura en entornos industriales.
El protector contra sobretensiones de 24 V se usa ampliamente en líneas de producción automatizadas de fábrica, sistemas de control de procesos, automatización de edificios, estaciones base de comunicación y sistemas solares fotovoltaicos.
Una fuente de alimentación de 24 VCC y un SPD de CC forman una combinación perfecta de purificación de fuente y defensa de ruta. El suministro eléctrico asegura el suministro de energía “limpia”, mientras que el SPD se centra en resistir la “contaminación” externa (sobretensiones) de líneas eléctricas o líneas de señal. Por lo general, se conectan en serie en el circuito: después de que la fuente de alimentación de CA se convierte a 24 V CC, el SPD de CC primero la “filtra” antes de enviarla al equipo terminal, creando así una solución de protección de ruta completa desdefuente hasta el final.
Coincidencia de voltaje: asegúrese de que el valor Uc del SPD sea ligeramente superior al voltaje de funcionamiento continuo máximo del sistema. Para un sistema de 24 V, normalmente se selecciona un SPD con una Uc de 30 V o 35 V.
Nivel de protección: seleccione un SPD con un valor Up suficientemente bajo según la capacidad de tensión soportada del equipo protegido.
Capacidad de manejo de corriente: seleccione los valores In e Imax apropiados según la ubicación de la instalación (por ejemplo, terminal de distribución principal, extremo frontal del equipo) y las condiciones locales del día de tormenta.
Método de cableado: Confirme si se trata de una conexión en paralelo o en serie y haga coincidir los bloques de terminales correspondientes.
Indicación de estado: Se prefieren los productos con alarmas remotas o ventanas visuales (por ejemplo, verde/rojo) para facilitar el mantenimiento.
Instalación: Instalar lo más cerca posible del equipo protegido. Utilice cableado corto, recto y grueso para reducir el voltaje residual de la inductancia del cable. Asegúrese de que la conexión a tierra sea adecuada.
Mantenimiento: verifique periódicamente la ventana del indicador de estado (idealmente anualmente o alrededor de la temporada de lluvias). Si el indicador está defectuoso (por ejemplo, se vuelve rojo), reemplácelo inmediatamente. El fabricante del SPD de CC le recuerda amablemente que registre los incidentes causados por rayos y verifique el estado del protector contra sobretensiones lo antes posible.
Cómo conectar el protector contra sobretensiones de CC
Los SPD de CC generalmente se conectan en paralelo entre los terminales positivo y negativo del circuito protegido, y su terminal de conexión a tierra debe conectarse a la tierra de protección (PE) del sistema con el cable más corto y grueso posible. Se debe seguir estrictamente el manual del producto.
¿Se pueden utilizar indistintamente el SPD de 24 VCC y el SPD de CA?
En absoluto. Los principios de diseño, las capacidades de extinción de arco y las calibraciones de parámetros de los dos son completamente diferentes. Es más difícil utilizar un SPD de CC para cortar la corriente continua de CC. El mal uso de un SPD de CA en un circuito de CC provocará la imposibilidad de extinguir el arco adecuadamente, lo que puede provocar que el equipo se incendie.
¿Cómo puedo determinar si el SPD de 24 V CC sigue funcionando correctamente?
La forma más intuitiva es observar su indicador de estado (normalmente una ventana o LED verde/rojo). El verde indica funcionamiento normal, mientras que el rojo/apagado indica falla y necesita reemplazo. También puedes utilizar un multímetro para medir su voltaje en línea; si está cerca de un cortocircuito y el dispositivo está caliente, puede dañarse.
¿Por qué los sistemas solares necesitan dispositivos de protección contra sobretensiones de CC (SPD)?
Los módulos fotovoltaicos cubren una gran superficie y son muy susceptibles a la caída de rayos directos o inducidos. La corriente del rayo puede ingresar al inversor y al sistema de control a través de la línea de bus de CC y causar daños importantes. Por lo tanto, es fundamental instalar un SPD de CC fotovoltaico dedicado en el lado de CC (entre los módulos y el inversor).
¿Qué precauciones de cableado se deben tomar al instalar un SPD de 24 VCC?
Los principios clave son “corto, recto y grueso”. 1) La longitud del cable de tierra debe ser inferior a 0,5 metros; 2) Evite formar bucles; 3) El área de la sección transversal del conductor debe cumplir con los requisitos para descargar una gran corriente (generalmente al menos 4 mm²); 4) Asegúrese de que todos los puntos de conexión estén apretados y libres de oxidación.
Comparación entre fuente de alimentación lineal y conmutada en aplicaciones de 24 V
Las fuentes de alimentación lineales tienen una ondulación de salida baja y poco ruido, pero son de gran tamaño y baja eficiencia (aproximadamente 40-60%), lo que las hace adecuadas para equipos de medición de precisión que son extremadamente sensibles al ruido. Las fuentes de alimentación conmutadas son de tamaño pequeño, muy eficientes (normalmente >85%) y pueden adaptarse a un amplio rango de voltaje de entrada, lo que las convierte en la opción principal para el control industrial. Sin embargo, su conmutación de alta frecuencia genera algo de ruido electromagnético, que necesitapara ser manejado adecuadamente.
En la automatización industrial y los nuevos campos energéticos, las fuentes de alimentación de 24 V CC y los dispositivos de protección contra sobretensiones de CC son una combinación central complementaria e indispensable.
¡Tome medidas ahora para construir una defensa sólida para sus sistemas críticos! No espere hasta que un rayo o una subida de tensión causen daños irreparables para darse cuenta de la importancia de la protección.
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