home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Compu-Fix / Compu-Fix.iso / referenz / text / zsur.txt < prev   
Encoding:
Text File  |  1993-03-01  |  13.1 KB  |  231 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.                      Surge suppressors: worse than useless?
  6.           *************************************************************
  7.  
  8.  
  9.  
  10. (S)Share-Right 1990 by Andy Baird (You may reproduce this material if your
  11. recipients may also reproduce it.)
  12.  
  13.  
  14.                                ZZZZZAAAAPPP!
  15.  
  16.  
  17.  
  18. Jolted out of my early-morning sleep by the deafening buzz of an electrical
  19. arc, I knew at once something was badly wrong. I lunged toward the sound, which
  20. came from beneath my computer desk, taking in at a glance the ominous
  21. blue-white glare from my surge suppressor, and the cloud of black soot staining
  22. the wall behind it. I ripped the Mac's plug from the outlet as the arc died and
  23. an evil smell filled the room. After my heart had stopped pounding, I examined
  24. the remains of my surge suppressor. Looking at the charred interior of the
  25. case, I shuddered. If it had been made of plastic instead of steel, there
  26. probably would have been a fire. The MOVs (Metal Oxide Varistors) had been
  27. literally blown apart by the force of the surge; then, like a welder's rod, had
  28. arced across the bare wire leads. I thanked my lucky stars that the MOVs had
  29. done their job and saved my Mac, while wondering whether there wasn't a better
  30. way to protect equipment--a way that didn't involve an explosive failure of the
  31. components that did the protecting. I thought about the time, a couple of years
  32. back, when my Hayes Smartmodem had died during a thunderstorm, along with a
  33. couple of chips on my computer's motherboard. I had surge protection on the
  34. computer, but none on the telephone line. When lightning struck nearby, a spike
  35. came up the phone line, fried the modem, then continued up the serial cable to
  36. kill the line-driver chips in my computer. After that experience, I added a
  37. surge suppressor on my phone line, so I was completely protected. Or so I
  38. thought at the time.
  39.  
  40. Now I know I was wrong. In fact, I now realize that the modem was probably
  41. killed by my surge suppressor. The MOVs which were supposed to protect my
  42. computer had done their job by shunting an incoming power-line surge onto the
  43. ground conductor--the same ground used by the modem as a signal ground
  44. reference. The result was a few thousand volts across the modem's inputs--and a
  45. dead modem. Everything you know is wrong
  46.  
  47. I want to make three main points in this article. First, the surge suppressor
  48. you own, if it's more than a year old, is probably not protecting your
  49. equipment, because its MOVs have degraded to the point of uselessness--and
  50. there's no practical way you can test this. Second, even if it's brand new, or
  51. uses expensive TransZorb devices instead of MOVs, it is designed to dump surge
  52. energy onto the ground conductor used as a reference by your modem, network
  53. connection or other serial device, thus endangering your peripherals or other
  54. networked computers even if it protects your own computer. Third, there is a
  55. new device which will protect your equipment over the long term--ten to twenty
  56. years--without endangering it. Before I tackle those three points--and try to
  57. convince you that the conventional wisdom about surge suppressors is wrong--let
  58. me tell you where this information comes from.
  59.  
  60. Lightning strikes in the capitol
  61.  
  62. The National Institute of Standards and Technology, in Washington, DC, has a
  63. section devoted to the study of power-line surges. The head of the group,
  64. Franois Martzloff, has been studying surges and other transient electrical
  65. phenomena for many years, resulting in ANSI/IEEE standards (C632.41-1980, if
  66. you're interested) defining commonly-encountered spikes and surges. A recent
  67. experiment, in which surges were artificially induced in the power wiring of an
  68. industrial building, yielded an unexpected result: suppressor-protected
  69. computers were undamaged, but serial printers connected to them were damaged by
  70. surges on the data input lines--not the power line. Where had these surges come
  71. from? Martzloff and his colleagues finally concluded that the data-line spikes
  72. which had damaged the printers had been created when the computers' surge
  73. suppressors shunted the excess electrical energy to the common ground
  74. conductor. The printers had been killed by the surge suppressors!
  75. Interestingly, the NIST team was not the first to arrive at this conclusion. A
  76. small New Jersey company, Zero Surge Inc., had been founded not long before by
  77. two engineers who set out to build a power conditioning device which would not
  78. dump excess energy to ground. We'll talk more about the Zero Surge device
  79. laterbut now let's consider my three major points.
  80.  
  81. The mortality of MOVs
  82.  
  83. A look at GE's "MOV Design Manual" reveals several interesting facts. First,
  84. MOVs don't begin to respond to a voltage spike until 10-40 nanoseconds. That
  85. may sound fast, but the typical spike described in the IEEE standard has a rise
  86. time of just 5 nanoseconds. That means an MOV can't react fast enough to stop
  87. the most common electrical spikesspikes the IEEE standard says can be expected
  88. many times a week in an average building! Second, MOVs wear out. Every little
  89. jolt shortens the lifetime of an MOV, until finally it fails to provide any
  90. protection. Those little jolts include the several-times-a-week spikes
  91. described in the IEEE standard. A recent article in the industry journal LAN
  92. Times (May 1990) says: "If your surge protectors have been in use for a while
  93. (six months is a reasonable time), the MOVs may be incapable of proper
  94. performance. Moreover, as the [MOV] ages, its clamping voltage decreases and it
  95. may begin a process called thermal runaway, which has resulted in fire."
  96. (Remember, I spent a long time scrubbing the soot off my walls after my surge
  97. suppressors burned up!) A dead MOV--more precisely, one which has deteriorated
  98. to the point where it offers no protection--can only be detected with
  99. expensive, sophisticated test gear. That ten-cent LED which glows so
  100. reassuringly on your present surge suppressor may make a good night light, but
  101. it tells little or nothing about whether your MOVs are really doing their job,
  102. or have gotten tired and given up. I've been shown several commercial surge
  103. suppressors (a Kensington MasterPiece, among others) which appeared fully
  104. functional, but provided no surge protection whatsoever! In short, MOVs provide
  105. inadequate protection; they wear out in the course of normal use, and they fail
  106. without warning, possibly posing a fire hazard.
  107.  
  108. What about TransZorbs?
  109.  
  110. I've always figured I was extra safe, because my Mac was plugged into an
  111. expensive power strip using TransZorbs instead of MOVs. TransZorbs (avalanche
  112. diodes) are semiconductor devices which respond faster than MOVs, and don't
  113. degrade with time. However, I've recently discovered that they have another
  114. problem: when a really big surge hits, they fail "open", so they can't divert
  115. the surge voltage, just when they're needed most! But that's minor. The real
  116. problem is this: just about all presently available surge suppressors, whether
  117. they use MOVs or TransZorbs, are wired to divert, or shunt, energy to ground.
  118. As the NIST researchers found, this almost guarantees contamination of data
  119. lines, resulting in garbled data at best, and fried equipment at worst. The
  120. same design flaw which cooked my Hayes modem and those printers in Washington
  121. is built into almost every surge suppressor made, from the cheapest to the most
  122. expensive. The LAN Times sums it up this way: "Networks should only employ
  123. surge protectors that do not shunt surges to ground. If [existing] power
  124. conditioning devices contaminate the reference ground by introducing surges, it
  125. may be wise to remove such devices from a network or to replace them with
  126. something better." Some people may think they're protected by the use of UPS
  127. (uninterruptible power supply) equipment, which by definition is a 100%
  128. battery-fed system. But not only are UPSs quite expensive, their inputs are
  129. protected by the same fifteen-cent MOVs the average surge suppressor. (The
  130. single exception, Abacus Controls, licenses its technology from Zero Surge, the
  131. small company I mentioned earlier.)
  132.  
  133. A singular solution
  134.  
  135. So how can you protect your expensive computer equipment? The LAN Times has
  136. this to say: "The ideal surge protector would be a circuit that presents a high
  137. impedance to the the surge and a low impedance to the [normal] power wave,
  138. while protecting the integrity of the ground circuit. It should also contain no
  139. degrading components like MOVs." Such devices exist; they are made by Zero
  140. Surge, Inc. If I tell you that the Zero Surge units appear to be the only surge
  141. suppressors on the market which work properly, you'll have a right to be
  142. skeptical. After all, the power conditioning business is full of snake oil
  143. salesmen, each claiming that only his product is worth buying. Well, I don't
  144. blame you. I was certainly skeptical at first. But after reading articles in
  145. LAN Times, PC Week and Power Quality magazines and talking with electrical
  146. engineers as well as the president of Zero Surge, I believe the Zero Surge
  147. protectors are the only ones which 1) will adequately protect equipment and 2)
  148. won't contaminate data lines by dumping surges onto the ground circuit. The
  149. Zero Surge unit differs in four fundamental ways from ordinary surge
  150. protectors:
  151.  
  152. 1. It's a series circuit with zero response time. It intercepts all surges,
  153. including the common 5 nanosecond surges which are too fast for MOVs to divert.
  154.  
  155. 2. It contains no MOVs or other sacrificial or degrading parts, and no
  156. components are overstressed by surges of unlimited current up to 6000 volts
  157. (the IEEE standard). Its service life is equal to the shelf life of its
  158. components, which is why Zero Surge warrants its products for 10 years, and
  159. thereafter offers to upgrade any unit to new condition at any time for 20% of
  160. whatever the unit then sells for.
  161.  
  162. 3. Critical for networks and modems (BBS and LAN users take note), Zero Surge
  163. does not use ground as a surge sink, but instead stores the surge energy
  164. temporarily, then slowly releases it to the neutral line. This preserves the
  165. integrity of the ground for its role as voltage reference by all dataline
  166. interconnections.
  167.  
  168. 4. Zero Surge takes the sharp leading edges off surges and noise, eliminating
  169. their ability to couple into computer circuitry.
  170.  
  171. Zero Surge makes 2 sizes of surge interceptors, a 7.5 Amp model (list $149),
  172. which is right for those of us who don't have laser printers, and a 15 Amp
  173. model (list $199) for those who do. The 15 Amp unit is offered at a special
  174. price of $169 to user group members. (You won't be surprised to hear that I
  175. bought one!)
  176.  
  177. Zero Surge president Wendell Laidley is a straightforward, soft-spoken man who
  178. emphasizes his desire to answer any and all questions about his product. His
  179. phone number is 201-766-4220 (fax number: 201-766-4144). Don't hesitate to call
  180. him.
  181.  
  182. [My special thanks to Chris Bannister of the Princeton Apple User Group for
  183. bringing this to my attention, and for allowing me to excerpt from his article
  184. on the subject.]
  185.  
  186. sidebar
  187.  
  188. How does it work?
  189.  
  190. Briefly, Zero Surge employs a 100 microHenry current limiting inductor,
  191. followed by a voltage limiting bridge. The bridge contains several triggered
  192. energy absorbing stages that respond according to the slew rate and energy of
  193. the incoming surge, and keep maximum let-through voltage under 250 volts (in UL
  194. 1449 tests at 6000 volts and 500 amps, let-through was 223 volts, or 42 volts
  195. above AC power line peak, the best ever tested by UL).
  196.  
  197. The unit contains three large electrolytic capacitors. One capacitor is charged
  198. to track the sine wave peak at all times; the other two are uncharged except
  199. during a surge, when they store the excess energy, which is then released
  200. slowly back into the neutral line through current-limiting resistors. The rated
  201. life of these capacitors, under 24-hour-a-day full load, is 11.5 years.
  202. Regarding the claim of "zero response time," Laidley says, "The first component
  203. is an  inductor, in series with the line, that responds instantly to the surge
  204. current. The output rise time of this inductor is far slower than the low
  205. nanosecond range response time of the bridge diodes. Zero Surge reduces surge
  206. rise time by approximately 40 times, thus reducing the disturbance below the
  207. threshold, to a point where no significant coupling can occur."
  208.  
  209. By the way, all the Zero Surge components are in full view when the box is
  210. opened; there are no "hidden parts" and none of the epoxy encapsulation so
  211. often found in other units.
  212.  
  213. I'll give the LAN Times the final say: "If it doesn't have UL or CSA
  214. certification as a transient voltage surge suppression device, don't buy it.
  215. Look for the UL 1449 clamping voltage in the product literature. If the device
  216. has UL certification as a temporary power tap, it means that UL has a high
  217. opinion of it as an extension cord, not as a surge protector!"
  218.  
  219. This article is from the June 1990 issue of the Princeton Macintosh Users'
  220. Group Newsletter, and is (S)Share-Right 1990 by Andy Baird (You may reproduce
  221. this material if your recipients may also reproduce it.) . It may be reprinted
  222. in substantially unedited form by other nonprofit publications, provided this
  223. notice remains intact.
  224.  
  225.  
  226.                  ------------------- END ------------------
  227.  
  228.  
  229.  
  230.  
  231.