Atando nudos en cables eléctricos para evitar sobretensiones por rayos.

Question

Hay muchas referencias a esta afirmación en Internet de que atar nudos en los cables de alimentación evitará que un equipo (por ejemplo, un televisor o una computadora) sufra una sobretensión eléctrica.

¿Cómo se puede desacreditar (o comprobar) esto usando matemáticas?

Me encontré con esto que me parece razonable, pero ¿hay alguna forma de demostrarlo?

La impedancia de sobretensión de cualquier línea es la raíz cuadrada de su inductancia dividida por su capacitancia, y las ondas electromagnéticas viajan más fácilmente a lo largo de una línea donde esa impedancia de sobretensión no cambia. Un punto de cambio de impedancia es una discontinuidad que provoca una reflexión parcial de la onda de vuelta hacia su fuente. Como ejemplo, el extremo de la línea es un salto en la impedancia de sobretensión hacia infinito y toda la onda es reflejada de vuelta (lo que significa que el voltaje de la onda en el extremo abierto se duplica). Esta es también la razón por la que se quieren usar terminadores en los extremos de los cables coaxiales. Los cables de extremo abierto reflejarán la señal provocando una peor calidad de imagen y efecto fantasma (y cosas similares ocurren para conexiones mal hechas que tienen impedancias más altas que la impedancia de sobretensión del coaxial).

Atar el cable le da a esa parte de él una inductancia más alta (piensa en el nudo como una bobina con un par de vueltas). Eso significa dos discontinuidades de impedancia de sobretensión (de línea a nudo, y de nudo de vuelta a línea). Me parece (demasiado perezoso para recurrir a hacer las cuentas) que esto reducirá la magnitud (voltaje y corriente) de una sobretensión que pase a través del nudo porque algo será reflejado de vuelta. Sin embargo, supongo que la reducción sería pequeña.

Answer 1

Puedes calcular la inductancia de una bobina así y estimar la capacitancia del alambre e intentar resolverlo como un problema de línea de transmisión.

Esto podría no ser necesario aquí. Según Wikipedia, la duración de un evento típico de rayos está en el rango de 1-100 ms. Si comparamos esto con la frecuencia de línea de 50 Hz (20 ms) y podemos asumir que la bobina en el alambre no evita que tu televisor o computadora funcionen, ¿cómo debería protegerse de los rayos? Los efectos de un pulso de corriente de 100 ms de electricidad son, para la mayoría de los propósitos, no demasiado diferentes de un voltaje de corriente continua (sin tener en cuenta el ascenso y descenso del pulso), porque la dependencia de la frecuencia de los circuitos eléctricos es pequeña si no se agregan capacitores grandes u objetos similares.

Lo que realmente ayuda son los varistores o diodos Zener que se utilizan en los protectores contra sobretensiones. Tienen tiempos de conmutación en el rango de microsegundos y pueden "cortar" el pulso de corriente/voltaje mucho antes de que alcance su máximo.

Answer 2

Un cable principal enrollado se comporta como un inductor de 'modo común', Los rayos se comportan un poco como un impulso - si pudieras tomar la FFT de un rayo, tendría un ancho de banda bastante grande. Una bobina en la línea puede tener algún impacto contra el modo común, componente de alta frecuencia del rayo y puede haber algún beneficio en forma de energía reducida disponible, pero atar los cables no salvará tu equipo.