Para circuitos conectados à rede elétrica: contra o que preciso proteger e como faço?

Não tenho muita experiência com a tensão da rede elétrica e com o design de circuitos de proteção para eles. Não tenho certeza:

A) Do que preciso proteger? Sei que não preciso me preocupar com transitórios de tensão de 10kV na rede elétrica, mas e os picos de 300V? A tensão da rede é nominal de 120Vrms (nos EUA, para usuários residenciais), mas qual é o máximo que deve ser esperado e planejado.

B) Como me protejo contra isso? Para transientes de tensão, posso usar um diodo TVS ou MOV, mas não sei como selecionar um. Quando uso um sobre o outro? Para proteção contra sobretensão, existe uma versão CA de um pé de cabra?

Quais são as boas diretrizes sobre o que proteger e como fazer isso para os circuitos da rede elétrica?

Nota:

Para tentar evitar os inevitáveis ​​votos "por muito vagos", quero mencionar que estou interessado apenas em:

• "quais são os problemas comuns de tensão que a fiação elétrica residencial apresentará a um circuito nele" e
• "quais são os princípios básicos da proteção contra esses problemas"

Percebo que provavelmente existem muitos livros escritos sobre circuitos de proteção de circuitos, mas acho que uma resposta muito básica seria muito apropriada aqui.

O seu wattímetro possui apenas um intervalo de supressão de arco definido no padrão de 6kV. Portanto, você pode esperar algo menos que isso e possivelmente mais, provavelmente na Flórida, com transitórios que não ionizam a lacuna.

É por isso que os LEDs queimados na Flórida são tão comuns com as lâmpadas PAR baratas.

Uma maneira de suprimir o pico de tensão é através do filtro de linha usando duas tampas X1 e um estrangulamento ou um LPF de 3ª ordem. Isso reduz os picos de 10kV para <3kV ou até 300V, mas os estende a tempo.

Portanto, os produtos Optoisolator pressupõem que você saiba disso e todos são classificados para isolamento de 3kV.

Qualquer proteção que você adicionar para prender essas tensões deve poder lidar com a corrente a seguir.

Os tubos de gás podem suportar picos de 10kA, mas esperam que você funda a entrada.

Os MOVs são baratos e bons, mas só podem absorver surtos ocasionais e falharão após tantos Joules acumulativos em energia. Os estranguladores permitem que a taxa de subida da corrente seja limitada até saturar, e então se comportam como resistores de fios.

Aqui estão alguns antecedentes de design industrial para filtros de linha. Os filtros de linha nas lâmpadas de LED devem passar nesses testes, e nem todos os fornecedores são legítimos em dizer que são compatíveis.

Não existe "uma solução adequada para todos" devido a outros requisitos de baixo custo, alta confiabilidade e novas regras de conformidade da EMC para dispositivos> = 100W devem ter fator de potência> = 0,9 usando o PFC ativo etc.

A proteção de equipamentos eletrônicos é normalmente definida na norma IEC 61000. Inclui proteção contra ESD (61000-4-2), imunidade a EFT (61000-4-4), 61000-4-5 (imunidade a raios), etc. e define várias classes de proteção de equipamentos. Aqui está um exemplo da Texas Instruments , com exemplos do que proteger e parcialmente como. Existem muitos outros bons artigos, com exemplos de soluções de proteção. A palavra-chave é "IEC 61000".