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PROTEÇÃO CONTRA SURTOS DE TENSÃO
Os Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS) devem ser instalados
em sistemas elétricos, para proteger as pessoas e máquinas de surtos
que possam ocorrer nas linhas de alimentação e que podem trazer
consequências desastrosas. Estes surtos podem ser provenientes da
atmosfera (raios) ou originários do sistema elétrico em questão, por
exemplo: abertura e fechamento de grandes cargas, curtos-circuitos ou o
fechamento de grandes bancos de capacitores para correção do fator de
potência. O DPS pode ser descrito como uma chave em paralelo com a
alimentação do circuito elétrico que será protegido. Alimentado com sua
tensão nominal (por exemplo: 230V), o DPS se comporta como uma chave
aberta, já que o mesmo possui altíssima impedância (quase infinita). No
entanto, quando uma sobretensão ocorre, a sua impedância rapidamente
cai para quase 0 Ω. Isto faz com que ocorra um curto-circuito na linha
de alimentação e de imediato toda a corrente seja "drenada" para o
aterramento elétrico do circuito. Assim, a linha de alimentação está sempre
protegida enquanto o Dispositivo de Proteção contra Surtos (DPS) estiver
instalado. Quando a sobretensão cessa, a impedância do DPS rapidamente
sobe e o mesmo volta a se comportar com uma chave aberta.
Figura 1: Operação ideal de um DPS
Tecnologias do DPS
Os DPS da Finder utilizam um varistor ou um centelhador a gás.
Varistor: Pode ser considerado como uma resistência variável em que
até o valor da tensão nominal possui um altíssimo valor ôhmico. Mas
sua resistência rapidamente cai para zero, caso ocorra um surto de
tensão. Desta forma, o varistor comporta-se como um curto circuito,
facilitando a dispersão da corrente para a terra. No entanto, o varistor
sofre uma degradação progressiva devido à pequena corrente de fuga
que o percorre, quando alimentado em sua tensão nominal, e também
devido à quantidade de vezes que intervém protegendo o circuito. A cada
sobretensão que ocorre, a corrente de fuga aumenta e acelera o fim da
vida útil do dispositivo, sendo esta indicada por uma sinalização mecânica
que passa da cor verde para a cor vermelha no indicador frontal.
Centelhador a gás: É composto por dois eletrodos separados pelo ar ou
por um gás. Quando um surto de tensão ocorre, um arco elétrico surge
entre os dois eletrodos e uma corrente de descarga flui, assim limitando
o valor da tensão em um nível baixo e constante. O arco se extingue
somente quando o surto de corrente cai abaixo de um valor de cerca de 10
amperes. O gás garante valores de tensão de descarga constantes, uma vez
que o arco ocorre em um ambiente protegido; sem influências de pressão,
umidade ou presença de impurezas que podem estar suspensas no ar. No
entanto, existe um atraso entre o fechamento do arco e o desvio do surto
de corrente, dependendo da magnitude do surto de tensão original e de
sua taxa de subida. Portanto, o nível de tensão de proteção pode variar,
mas é garantido que seja inferior a U
p
.
Componente Símbolo
Corrente
de fuga
Energia
dissipada
Tempo de
resposta
Característica Tensão/
Corrente
Ideal
Centelhador
a gás
Varistor
Muito
baixa
Média Rápido
0 Elevada Médio
0 Elevada Rápido
Figura 2: Características dos componentes dos DPS.
Categorias de Instalação (Sobretensão)
Na escolha de um DPS, é importante que sua tensão nominal de impulso cor-
responda à do equipamento a ser protegido. Isto, por sua vez, se baseia na Cate-
goria de Instalação (Categoria de Sobretensão). As categorias de instalação são
definidas pela norma IEC60664-1 que, para um sistema de 230/400V, prescreve:
- Categoria de Instalação I: 1.5 kV para equipamentos “particularmente
sensíveis” (por exemplo: aparelhos eletrônicos como computadores e televisão);
- Categoria de Instalação II: 2.5kV para ser usado em equipamentos de uso
diário com tensão de impulso “normal” (por exemplo: eletrodomésticos,
dispositivos móveis);
- Categoria de Instalação III: 4kV para equipamentos que fazem parte
da instalação fixa (por exemplo: quadros de distribuição, disjuntores ou
painéis elétricos);
- Categoria de Instalação IV: 6kV para equipamentos instalados na fonte
de alimentação ou próximos a ela (por exemplo: medidores de energia).
Zonas de proteção contra raios e considerações para instalação
As normas técnicas definem as diversas zonas de proteção contra raios,
sendo as mesmas classificadas pelas letras LPZ (Lightning Protection
Zones), seguidas por um número apropriado:
LPZ0A: Área externa, onde é possível a queda direta de um raio e existe
a possibilidade de exposição total ao campo eletromagnético
induzido pela descarga.
LPZ0B: Área externa, mas sob um para-raios que oferece proteção
contra a queda direta de raios. Com total exposição aos campos
eletromagnéticos induzidos.
LPZ1: Área interna de um edifício, portanto, protegida da queda direta de
raios. O campo eletromagnético será atenuado, em função do grau
de proteção do edifício. Este tipo de zona deve ser protegida por
um DPS Classe I, na região da fronteira com a zona LPZ0A ou 0B.
LPZ2: Uma área, tipicamente uma sala, onde o raio já teve sua energia
limitada por dispositivos de proteção anteriores. Esta zona tem
de ser protegida por DPS Classe II, na região da fronteira com a
zona LPZ1.
LPZ3: Uma área interna, normalmente de uma sala, onde o raio já teve
sua energia limitada por dispositivos de proteção anteriores
(tipicamente conectado em um ponto de tomada ou no interior
de um painel elétrico).
Esta zona tem de ser protegida por DPS Classe III, na região da fronteira
com a zona LPZ 2. Na Figura 3 é mostrada a transição de uma zona de
proteção para a próxima através da instalação de um DPS. O DPS Classe
I deve ser instalado a montante do sistema, no ponto de entrada da
energia. Como alternativa, é possível utilizar o DPS Classe I+II. O condutor
de aterramento deve ter uma secção mínima de 6 mm
2
para o DPS Classe
I, de 4 mm
2
para o DPS Classe II e de 1.5 mm
2
para o DPS Classe III (se
o edifício tiver SPDA, deve-se usar a CEI 81-10/4 como referência para o
correto dimensionamento dos cabos).
CATEGORIAS DE INSTALAÇÃO
(IMPULSO DE TENSÃO NOMINAL)
LPZ
DPS Classe I
DPS Classe II
DPS Classe III
LPZ0
LPZ1
LPZ2
LPZ3
IV
(6kV)
III
(4kV)
II
(2.5kV)
I (1.5kV)
Ex: aparelhos eletrônicos
como computador ou
televisão
Ex. eletrodomésticos,
dispositivos móveis
Ex: quadros de
distribuição, disjuntores
Ex: medidores de
energia
Figura 3: Relação entre zonas de proteção, categorias de instalação e tipos de DPS
XI-2017, www.findernet.com
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SÉRIE
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SÉRIE 7P
Dispositivo de Proteção contra Surtos