home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Magnum One / Magnum One (Mid-American Digital) (Disc Manufacturing).iso / d13 / zsur.txt < prev   
Text File  |  1991-06-22  |  13KB  |  216 lines

  1. Surge suppressors: worse than useless?
  2.  
  3. (S)Share-Right 1990 by Andy Baird (You may reproduce this material if your
  4. recipients may also reproduce it.)
  5.  
  6. ZZZZZAAAAPPP!
  7.  
  8. Jolted out of my early-morning sleep by the deafening buzz of an electrical
  9. arc, I knew at once something was badly wrong. I lunged toward the sound, which
  10. came from beneath my computer desk, taking in at a glance the ominous
  11. blue-white glare from my surge suppressor, and the cloud of black soot staining
  12. the wall behind it. I ripped the Mac's plug from the outlet as the arc died and
  13. an evil smell filled the room. After my heart had stopped pounding, I examined
  14. the remains of my surge suppressor. Looking at the charred interior of the
  15. case, I shuddered. If it had been made of plastic instead of steel, there
  16. probably would have been a fire. The MOVs (Metal Oxide Varistors) had been
  17. literally blown apart by the force of the surge; then, like a welder's rod, had
  18. arced across the bare wire leads. I thanked my lucky stars that the MOVs had
  19. done their job and saved my Mac, while wondering whether there wasn't a better
  20. way to protect equipment--a way that didn't involve an explosive failure of the
  21. components that did the protecting. I thought about the time, a couple of years
  22. back, when my Hayes Smartmodem had died during a thunderstorm, along with a
  23. couple of chips on my computer's motherboard. I had surge protection on the
  24. computer, but none on the telephone line. When lightning struck nearby, a spike
  25. came up the phone line, fried the modem, then continued up the serial cable to
  26. kill the line-driver chips in my computer. After that experience, I added a
  27. surge suppressor on my phone line, so I was completely protected. Or so I
  28. thought at the time.
  29.  
  30. Now I know I was wrong. In fact, I now realize that the modem was probably
  31. killed by my surge suppressor. The MOVs which were supposed to protect my
  32. computer had done their job by shunting an incoming power-line surge onto the
  33. ground conductor--the same ground used by the modem as a signal ground
  34. reference. The result was a few thousand volts across the modem's inputs--and a
  35. dead modem. Everything you know is wrong
  36.  
  37. I want to make three main points in this article. First, the surge suppressor
  38. you own, if it's more than a year old, is probably not protecting your
  39. equipment, because its MOVs have degraded to the point of uselessness--and
  40. there's no practical way you can test this. Second, even if it's brand new, or
  41. uses expensive TransZorb devices instead of MOVs, it is designed to dump surge
  42. energy onto the ground conductor used as a reference by your modem, network
  43. connection or other serial device, thus endangering your peripherals or other
  44. networked computers even if it protects your own computer. Third, there is a
  45. new device which will protect your equipment over the long term--ten to twenty
  46. years--without endangering it. Before I tackle those three points--and try to
  47. convince you that the conventional wisdom about surge suppressors is wrong--let
  48. me tell you where this information comes from.
  49.  
  50. Lightning strikes in the capitol
  51.  
  52. The National Institute of Standards and Technology, in Washington, DC, has a
  53. section devoted to the study of power-line surges. The head of the group,
  54. Franois Martzloff, has been studying surges and other transient electrical
  55. phenomena for many years, resulting in ANSI/IEEE standards (C632.41-1980, if
  56. you're interested) defining commonly-encountered spikes and surges. A recent
  57. experiment, in which surges were artificially induced in the power wiring of an
  58. industrial building, yielded an unexpected result: suppressor-protected
  59. computers were undamaged, but serial printers connected to them were damaged by
  60. surges on the data input lines--not the power line. Where had these surges come
  61. from? Martzloff and his colleagues finally concluded that the data-line spikes
  62. which had damaged the printers had been created when the computers' surge
  63. suppressors shunted the excess electrical energy to the common ground
  64. conductor. The printers had been killed by the surge suppressors!
  65. Interestingly, the NIST team was not the first to arrive at this conclusion. A
  66. small New Jersey company, Zero Surge Inc., had been founded not long before by
  67. two engineers who set out to build a power conditioning device which would not
  68. dump excess energy to ground. We'll talk more about the Zero Surge device
  69. laterbut now let's consider my three major points.
  70.  
  71. The mortality of MOVs
  72.  
  73. A look at GE's "MOV Design Manual" reveals several interesting facts. First,
  74. MOVs don't begin to respond to a voltage spike until 10-40 nanoseconds. That
  75. may sound fast, but the typical spike described in the IEEE standard has a rise
  76. time of just 5 nanoseconds. That means an MOV can't react fast enough to stop
  77. the most common electrical spikesspikes the IEEE standard says can be expected
  78. many times a week in an average building! Second, MOVs wear out. Every little
  79. jolt shortens the lifetime of an MOV, until finally it fails to provide any
  80. protection. Those little jolts include the several-times-a-week spikes
  81. described in the IEEE standard. A recent article in the industry journal LAN
  82. Times (May 1990) says: "If your surge protectors have been in use for a while
  83. (six months is a reasonable time), the MOVs may be incapable of proper
  84. performance. Moreover, as the [MOV] ages, its clamping voltage decreases and it
  85. may begin a process called thermal runaway, which has resulted in fire."
  86. (Remember, I spent a long time scrubbing the soot off my walls after my surge
  87. suppressors burned up!) A dead MOV--more precisely, one which has deteriorated
  88. to the point where it offers no protection--can only be detected with
  89. expensive, sophisticated test gear. That ten-cent LED which glows so
  90. reassuringly on your present surge suppressor may make a good night light, but
  91. it tells little or nothing about whether your MOVs are really doing their job,
  92. or have gotten tired and given up. I've been shown several commercial surge
  93. suppressors (a Kensington MasterPiece, among others) which appeared fully
  94. functional, but provided no surge protection whatsoever! In short, MOVs provide
  95. inadequate protection; they wear out in the course of normal use, and they fail
  96. without warning, possibly posing a fire hazard.
  97.  
  98. What about TransZorbs?
  99.  
  100. I've always figured I was extra safe, because my Mac was plugged into an
  101. expensive power strip using TransZorbs instead of MOVs. TransZorbs (avalanche
  102. diodes) are semiconductor devices which respond faster than MOVs, and don't
  103. degrade with time. However, I've recently discovered that they have another
  104. problem: when a really big surge hits, they fail "open", so they can't divert
  105. the surge voltage, just when they're needed most! But that's minor. The real
  106. problem is this: just about all presently available surge suppressors, whether
  107. they use MOVs or TransZorbs, are wired to divert, or shunt, energy to ground.
  108. As the NIST researchers found, this almost guarantees contamination of data
  109. lines, resulting in garbled data at best, and fried equipment at worst. The
  110. same design flaw which cooked my Hayes modem and those printers in Washington
  111. is built into almost every surge suppressor made, from the cheapest to the most
  112. expensive. The LAN Times sums it up this way: "Networks should only employ
  113. surge protectors that do not shunt surges to ground. If [existing] power
  114. conditioning devices contaminate the reference ground by introducing surges, it
  115. may be wise to remove such devices from a network or to replace them with
  116. something better." Some people may think they're protected by the use of UPS
  117. (uninterruptible power supply) equipment, which by definition is a 100%
  118. battery-fed system. But not only are UPSs quite expensive, their inputs are
  119. protected by the same fifteen-cent MOVs the average surge suppressor. (The
  120. single exception, Abacus Controls, licenses its technology from Zero Surge, the
  121. small company I mentioned earlier.)
  122.  
  123. A singular solution
  124.  
  125. So how can you protect your expensive computer equipment? The LAN Times has
  126. this to say: "The ideal surge protector would be a circuit that presents a high
  127. impedance to the the surge and a low impedance to the [normal] power wave,
  128. while protecting the integrity of the ground circuit. It should also contain no
  129. degrading components like MOVs." Such devices exist; they are made by Zero
  130. Surge, Inc. If I tell you that the Zero Surge units appear to be the only surge
  131. suppressors on the market which work properly, you'll have a right to be
  132. skeptical. After all, the power conditioning business is full of snake oil
  133. salesmen, each claiming that only his product is worth buying. Well, I don't
  134. blame you. I was certainly skeptical at first. But after reading articles in
  135. LAN Times, PC Week and Power Quality magazines and talking with electrical
  136. engineers as well as the president of Zero Surge, I believe the Zero Surge
  137. protectors are the only ones which 1) will adequately protect equipment and 2)
  138. won't contaminate data lines by dumping surges onto the ground circuit. The
  139. Zero Surge unit differs in four fundamental ways from ordinary surge
  140. protectors:
  141.  
  142. 1. It's a series circuit with zero response time. It intercepts all surges,
  143. including the common 5 nanosecond surges which are too fast for MOVs to divert.
  144.  
  145. 2. It contains no MOVs or other sacrificial or degrading parts, and no
  146. components are overstressed by surges of unlimited current up to 6000 volts
  147. (the IEEE standard). Its service life is equal to the shelf life of its
  148. components, which is why Zero Surge warrants its products for 10 years, and
  149. thereafter offers to upgrade any unit to new condition at any time for 20% of
  150. whatever the unit then sells for.
  151.  
  152. 3. Critical for networks and modems (BBS and LAN users take note), Zero Surge
  153. does not use ground as a surge sink, but instead stores the surge energy
  154. temporarily, then slowly releases it to the neutral line. This preserves the
  155. integrity of the ground for its role as voltage reference by all dataline
  156. interconnections.
  157.  
  158. 4. Zero Surge takes the sharp leading edges off surges and noise, eliminating
  159. their ability to couple into computer circuitry.
  160.  
  161. Zero Surge makes 2 sizes of surge interceptors, a 7.5 Amp model (list $149),
  162. which is right for those of us who don't have laser printers, and a 15 Amp
  163. model (list $199) for those who do. The 15 Amp unit is offered at a special
  164. price of $169 to user group members. (You won't be surprised to hear that I
  165. bought one!)
  166.  
  167. Zero Surge president Wendell Laidley is a straightforward, soft-spoken man who
  168. emphasizes his desire to answer any and all questions about his product. His
  169. phone number is 201-766-4220 (fax number: 201-766-4144). Don't hesitate to call
  170. him.
  171.  
  172. [My special thanks to Chris Bannister of the Princeton Apple User Group for
  173. bringing this to my attention, and for allowing me to excerpt from his article
  174. on the subject.]
  175.  
  176. sidebar
  177.  
  178. How does it work?
  179.  
  180. Briefly, Zero Surge employs a 100 microHenry current limiting inductor,
  181. followed by a voltage limiting bridge. The bridge contains several triggered
  182. energy absorbing stages that respond according to the slew rate and energy of
  183. the incoming surge, and keep maximum let-through voltage under 250 volts (in UL
  184. 1449 tests at 6000 volts and 500 amps, let-through was 223 volts, or 42 volts
  185. above AC power line peak, the best ever tested by UL).
  186.  
  187. The unit contains three large electrolytic capacitors. One capacitor is charged
  188. to track the sine wave peak at all times; the other two are uncharged except
  189. during a surge, when they store the excess energy, which is then released
  190. slowly back into the neutral line through current-limiting resistors. The rated
  191. life of these capacitors, under 24-hour-a-day full load, is 11.5 years.
  192. Regarding the claim of "zero response time," Laidley says, "The first component
  193. is an  inductor, in series with the line, that responds instantly to the surge
  194. current. The output rise time of this inductor is far slower than the low
  195. nanosecond range response time of the bridge diodes. Zero Surge reduces surge
  196. rise time by approximately 40 times, thus reducing the disturbance below the
  197. threshold, to a point where no significant coupling can occur."
  198.  
  199. By the way, all the Zero Surge components are in full view when the box is
  200. opened; there are no "hidden parts" and none of the epoxy encapsulation so
  201. often found in other units.
  202.  
  203. I'll give the LAN Times the final say: "If it doesn't have UL or CSA
  204. certification as a transient voltage surge suppression device, don't buy it.
  205. Look for the UL 1449 clamping voltage in the product literature. If the device
  206. has UL certification as a temporary power tap, it means that UL has a high
  207. opinion of it as an extension cord, not as a surge protector!"
  208.  
  209. This article is from the June 1990 issue of the Princeton Macintosh Users'
  210. Group Newsletter, and is (S)Share-Right 1990 by Andy Baird (You may reproduce
  211. this material if your recipients may also reproduce it.) . It may be reprinted
  212. in substantially unedited form by other nonprofit publications, provided this
  213. notice remains intact.
  214.  
  215. 
  216.