Componentes de la protección contra sobretensiones

Dos electrodos encierran un gas noble (por ejemplo, argón o neón), y los electrodos en la cámara de descarga de gas están recubiertos con un compuesto activador. También existen descargadores de gas que disponen de una ayuda de encendido adicional.

En cuanto se aplica una tensión entre los dos electrodos que corresponde a la denominada tensión de encendido UZ1 o la supera, el gas se ioniza, el descargador de gas se activa y la corriente de impulso puede circular. Esta corriente circula hasta que la tensión entre los dos electrodos desciende por debajo de la tensión de mantenimiento del arco UZ2. Sin embargo, dado que se producen corrientes de seguimiento de red, estas deben ser controladas.

En funcionamiento normal, sin encendido, el descargador de gas presenta una resistencia eléctrica extremadamente alta. Solo tras el encendido desciende a un valor extremadamente bajo. Debido a las elevadas energías de impulso que puede disipar un descargador de gas, también se le denomina protección primaria.

Al ser también libre de corriente de fuga, un descargador de corriente de rayo compuesto por descargadores de gas puede instalarse aguas arriba del contador eléctrico. El tiempo de respuesta de un descargador de gas se sitúa en el rango de los microsegundos y, por tanto, es relativamente lento en comparación con el de los varistores y los diodos supresores.

Los varistores de óxido metálico predominantemente utilizados hoy en día consisten en aproximadamente 90% de óxido de zinc y 10% de otros óxidos metálicos. El polvo se prensa, se sinteriza y se pone en contacto con alambre de cobre estañado.

Las dimensiones se pueden utilizar para sacar conclusiones sobre datos técnicos. El grosor del disco del varistor, por ejemplo, es una medida de la tensión del varistor y el diámetro del disco es una medida de la corriente de sobretensión admisible.

Un varistor presenta una característica corriente-tensión simétrica. A medida que aumenta la tensión, la resistencia del varistor disminuye, lo que le confiere una buena capacidad de descarga.

La desventaja, sin embargo, es que los varistores están sujetos a un cierto grado de envejecimiento. Descargas demasiado frecuentes o de energía excesiva provocan que los granos de dióxido se «fusionen» en el interior del varistor. Como consecuencia, el varistor deja de bloquear adecuadamente en el rango nominal y circula corriente a través del componente (corriente de fuga).

Esta corriente de fuga calienta las capas semiconductoras hasta tal punto que los varistores deben ser también monitorizados térmicamente. Por este motivo, se utiliza un muelle pretensado y una conexión soldada que se funde a una determinada temperatura para desconectar de forma segura el descargador de la tensión de red. El tiempo de respuesta de un varistor es más rápido que el de un descargador de gas y se sitúa en el rango de los nanosegundos.

La curva característica del diodo supresor se define por la tensión inversa UR, la tensión de ruptura UB y la tensión de limitación UC.

En cuanto la sobretensión supera la tensión de ruptura UB, el diodo presenta una resistencia muy baja y descarga la corriente (en el rango de amperios) a tierra. La tensión de limitación UC es aproximadamente 1,8 veces la tensión nominal y limita la tensión a un valor seguro para la carga.