Workshop-Dispositivos de prote o contra surtos

DPS

Dispositivos de proteção contra Surtos

Introdução

Com a evolução dos eletrônicos sua sensibilidade a surtos elétricos

(raios) é muito maior, necessitando cuidados especiais nas

instalações elétricas.

DPS contra danos nos eletrônicos

A solução existe – os eletrônicos não precisam ser desligados das

tomadas para não “queimar” durante as tempestades.

O uso de DPS pode eliminar o dano causado por “raios” nos

eletrônicos e, em média, custará 4% ou menos do valor do aparelho

ou do prejuízo causado pela sua indisponibilidade.

O que é DPS?

Dispositivo de Proteção contra Surtos (DPS) é o

dispositivo destinado a limitar sobretensões transitórias e

desviar correntes de surto. [ABNT NBR IEC 61643-1:2007]

Obrigatoriedade de uso de DPS

No item 5.4.2.1.2., da norma técnica ABNT NBR 5410:2004,

está previsto:

“A proteção contra sobretensões requerida em 5.4.2.1.1

deve ser provida:

a) por dispositivos de proteção contra surtos (DPS),

conforme 6.3.5.2; ou

b) por outros meios que garantam uma atenuação das

sobretensões no mínimo equivalente àquela obtida

conforme a alínea anterior).”

Princípio de funcionamento dos DPS

Evento Duração

Tempo de desarmamento

de um disjuntor termomagnético

0,010s = 10x10-3s = 10ms

100 vezes menor que 1 segundo

Duração de um surto

induzido por um raio

0,000020s = 20x10-6s = 20μs

1 milhonésimo de 20 segundos

Tempo de resposta de um

varistor de óxido de zinco

0,000000025s = 25x10-9s = 25ns

1 bilhonésimo de 25 segundos

Tempo de resposta de um

diodo de avalanche de silício

0,0000000001s = 100x10-12s = 100ps

1 trilhonésimo de 100 segundos

Tempo de duração

Distúrbios em sistemas elétricos

Surto ou sobretensão?

Sobretensão

Também conhecida como sobretensão permanente ou semi-

permanente, é uma tensão cujo o valor de crista é maior que o valor

correspondente à tensão de operação máxima de um sistema ou

equipamento elétrico.

O DPS não deve atuar nesse tipo de distúrbio.

Surto

É uma sobretensão transitória caracterizada por uma elevação

brusca de tensão e de curtíssima duração. Ela é muito maior e mais

rápida que a sobretensão prmanente ou semi-permanente.

O DPS deve atuar nesse tipo de distúrbio.

Causas (mais conhecidas) dos surtos elétricos

Descargas atmosféricas

(raios)

Chaveamentos

e apagões

Causas (muito comuns) dos surtos elétricos

Em industrias ocorrem milhares

de surtos em uma hora devido

ao acionamento de cargas como

motores, máquinas de solda,

elevadores, etc.

Esses surtos podem não

queimar os equipamentos,

porém podem reduzir sua vida

útil.

Raios

Descarga direta Descarga indireta

Os surtos (efeitos dos raios) podem chegar aos aparelhos,

conectados às redes elétricas e de sinal (telefonia e tv a cabo), de

duas formas:

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175kA 1% 32.200V 0,6kA

100kA 5% 18.400V 0,3kA

60kA 15% 11.040V 0,2kA

20kA 50% 3.680V 0,1kA

Estudo de caso (na África do Sul)

Fonte: UFMG

Valores típicos de surtos no Brasil

GrandezasValores máximos

em uma casa

Valores típicos

de surtos induzidos

Tensão

(voltagem)127 V (fase/neutro) 4.000 V (4kV)

Corrente

(amperagem)60 A 1.200 A (1,2kA)

Frequência 60 Hz 20.000 Hz (20kHz)

Tempo Permanente 0,00002 s (20μs)

Pára-raios externo (SPDA)

Projetados para proteger a estrutura

física do imóvel e, em parte, as

pessoas que nele estão.

A função é escoar a energia do raio

para a terra. A instalação de SPDA deve seguir, rigorosamente a norma técnica e ser executada por técnicos especializados e com ART.O pára-raios externo não protege os aparelhos eletroeletrônicos, pois não elimina os surtos elétricos.

Protegendo (?) seus equipamentos

Filtros de linha e estabilizadores não

oferecem proteção contra surtos

elétricos.

Estabilizadores apenas mantém

a tensão em um valor fixo

sem oscilações e

filtros de linha apenas

atenuam ruídos causados

por interferência eletromagnética e

radiofrequencia.

Centelhador a gás Spark Gap

Varistor de óxido metálico Diodo de avalanche

Tecnologias de proteção

Onde instalarzonas de proteção

DPS Classe I e Classe I,II

GCL VCL SlimSCL

DPS Classe II

VCL NEMA VCL PlugávelVCL Slim

DPS Classe III

e-CLAMPER

Computer Tel

e-CLAMPER

Computer Cable

Como definir quantos DPS utilizar?

Instalação

F:/Workshop Carmehill/Esquema de conexao 1.wmv

F:/Workshop Carmehill/esquema de conexao 2.wmv

F:/Workshop Carmehill/esquema de conexao 3.wmv

Compatibilidade com dispositivo DR

Nenhuma falha do DPS ainda que eventual,

deve comprometer a efetividade da

proteção contra choques provida a um

circuito ou à instalação.

Quando os DPS forem instalados junto ao

ponto de entrada da linha elétrica na

edificação ou no quadro de distribuição

principal, o mais próximo possível do ponto

de entrada, e a instalação for aí dotada de

um ou mais dispositivos DR, os DPS podem

ser posicionados a montante ou a jusante

do(s) dispositivo(s) DR, respeitadas as

seguintes condições:

29

Coordenação de DPS - Proteção em cascata

Mesmo com a instalação de DPS, existe uma pequena parcela da

corrente de surto que chega ao equipamento. Essa parcela pode ser

suportada pelo equipamento dependendo da sua suportabilidade a

surtos.

Coordenação de DPS - Proteção em cascata

Ao instalar DPS secundários esse desvio de corrente para o

equipamento será menor, aumentando a confiabilidade da proteção.

Infraestrutura: condutor PE (aterramento)

É a ligação elétrica intencional com a terra através de um

condutor de proteção (popularmente conhecido como fio terra)

e hastes metálicas cravadas no solo.

32

Infraestrutura: condutor PE (aterramento)

A função principal do aterramento é a de proteger as pessoas

contra choque elétrico. Por norma a resistência de aterramento

deve ser menor que 10 ohms.

A resistência de aterramento não possui influência na

atuação dos DPS!

33

Infraestrutura: equalização de potencial

Em instalações onde existam equipamentos de

tecnologia da informação (ETI), uma adequada

equalização de potenciais é necessária e em alguns

casos é a única alternativa para proteção de

equipamentos e operadores.

Para maior compreensão vamos analisar um

equivalente físico:

34

Exemplo de Barramento de

Equipotencialização Principal (BEP)

Fonte: Termotécnica

Tudo deve ser conectado ao BEP

ABNT NBR 5410:2004

Comprimento dos cabos, conforme NBR 5410

O comprimento máximo dos condutores de interligação do

DPS, tanto da fase (a) quanto ao BEP ou barra PE (b) deve ser

de 50 cm.

Dimensionamento dos cabos, conforme NBR 5410

A seção nominal mínima dos condutores no ramal do DPS será

de 4mm² para DPS classe II. Quando o DPS for destinado à

proteção contra descargas diretas (classe I), a seção mínima é

16mm².

Falha do DPS e proteção contra sobrecorrentes

A possibilidade de falha interna, fazendo com que o DPS entre

em curto-circuito, impõe a necessidade de Dispositivo de

Proteção contra sobrecorrentes (DP), para eliminar tal curto-

circuito.

Quando se faz necessário instalar DP

Quando a suportabilidade a

correntes de curto-circuito do

DPS, provida pelo DP que o

integra, for inferior à corrente de

curto-circuito presumida no ponto

em que se pretende instalá-lo.

Exemplo: A Icc do aqui

apresentado é maior que 5kA.

Dispositivo de Proteção contra sobrecorrentes (DP),

também conhecido, popularmente com “fusível backup”

Se Icc > 5 kA no ponto de instalação do DPS, utilizar DP (fusível backup):

• de 63 a 100 A, associado à VCL Slim (monobloco)

• de 63 a 125 A, associado à VCL SP (plugável)

Obs.: fusíveis NH ou Diazed, tipo gL/gG.

Roteamento de cabos dos ETI

Segregação dos cabos de entrada e saída dos DPS

CERTO!

DPS instalado após o disjuntor

geral;

Comprimento dos cabos é menor

que 50 cm;

Cabos “limpos” não se misturam

com’ cabos “sujos” ou e “terra”.

Certo ou errado?

ERRADO!

O comprimento dos cabos de aterramento

é maior que 50 cm

Cabos limpos se misturam com cabos

sujos;

Certo ou errado?

CERTO!

Comprimento dos cabos é menor que 50

cm;

Cabos “limpos” não se misturam com cabos

sujos.

Neutro e terra são equalizados no

barramento de equipotencialização local

(BEL)

Certo ou errado?

Corrente nominal de descarga (In) e corrente de impulso (Iimp)

Características dos DPS para destinação em proteção contra sobretensões:

Simultaneamente, provocadas por

descargas diretas e transmitidas pela linha

externa

Apenas por descargas diretas sobre a

edificação ou em suas proximidades

Apenas transmitidas pela linha externa de

alimentação ou de manobra

Corrente aplicada nos DPS

In X X

Iimp X X

Capacidade mínima de corrente do DPS usado entre fase e neutro ou entre fase e terra

Iimp =12,5 kA,6,25 As (10/350) e

In =5 kA (8/20)‏

Iimp =12,5 kA,6,25 kA (10/350)‏

In =5 kA (8/20)‏

Capacidade mínima de corrente do DPS usado entre neutro e PE no esquema de

conexão 3

monofásico

Iimp =25 kA12,5 As (10/350) e

In =10 kA (8/20)‏

Iimp =25 kA,12,5 kA(10/350)‏

In =10 kA (8/20)‏

trifásico

Iimp =50 kA25 As (10/350) eIn =20 kA (8/20)‏

Iimp =50 kA,25 kA (10/350)‏ In =20 kA (8/20)‏

Classe de acordo com a IEC 61.643-11Classe I e II,

simultaneamenteClasse I Classe II

Critérios de seleção (TEÓRICO)

Critérios de seleção (PRÁTICO) – VCL Slim

Que modelo de VCL seria

aplicado para casas e

apartamentos apresentados

nessa foto? (a tensão é

127/220V)

VCL 275V 20 kA Slim

VCL 275V 45 kA Slim

Alternativa

A escolha de um modelo de capacidade maior

apenas proporcionará maior vida útil da

proteção!

Exemplos de aplicação

VCL 275V 12,5/60 kA

Slim


Que modelo de VCL seria

aplicado na entrada (após a

medição) ou QGBT das

construções apresentadas?

Obs.: a tensão é 127/220V.

Guia Prático de PROTEÇÃO RESIDENCIAL

Oferecemos, em nossa homepage, um software que auxilia

na especificação dos DPS necessários para proteger todos

os aparelhos de uma casa.

Uc = Máxima tensão de operação contínua

Onda 8/20

Simula um surto induzido, ou seja já amortecido ou

causado por uma descarga indireta.

t1

t2

Imáx (8/20) = Corrente de descarga máxima

Significa quanta corrente

de surto (raio) o DPS

pode suportar uma única

vez.

In (8/20) = Corrente de descarga nominal


de surto (raio) o DPS

pode suportar por vinte

vezes.

Onda 10/350

Simula a corrente do raio (descarga direta).

Iimp (10/350) = Corrente de impulso


de raio o DPS pode

suportar uma única vez.

Só é informada quando o

DPS for Classe I (NBR

IEC 61.643).

Comparativo de formas de onda

Up = Nível de proteção

Significa quanta tensão

residual o DPS vai

“deixar passar” para o

aparelho protegido,

quando estiver

circulando a In (corrente

de descarga nominal).

Afinal, quanto surto os aparelhos suportam?

Suportabilidade a impulso exigível dos componentes da instalação.

Fonte: NBR 5410:2004

Nível de proteção

Graficamente pode-se entender melhor por que o DPS

garante os aparelhos eletroeletrônicos.

Afinal, quanto surto os aparelhos suportam?

Suportabilidade a impulso exigível dos componentes da instalação.

Fonte: NBR 5410:2004

VCL Slim

MonoblocoClasse IEC

61643

Corrente de

descarga

nominal

(8/20)

Corrente de

descarga

máxima

(8/20)

Corrente de

impulso

(10/350)

Nível de

proteção

(In)

Tensão

residual

(5 kA)

Modelo In Imax Iimp Up Ures

VCL 275V 12kA Slim II 5 kA 12 kA não aplicável 0,9 kV 0,9 kV





VCL 275V 12,5/60kA Slim I, II 30 kA 60 kA 12,5 kA 1,5 kV 0,8 kV

Nota1: Os modelos de 275V podem ser aplicados tanto em 127V (fase/neutro) quanto em 220V

(fase / neutro).

Nota 2: Os modelos 175V e 460V deverão ser aplicados, conforme a conveniência técnica e

orientação profissional.

Características técnicas do VCL Slim

e-CLAMPER:

a proteção que você pluga e usa.

e-Clamper

Computer Cable e-Clamper

Computer Tel

Proteção individual e simultânea dos aparelhos

eletroeletrônicos contra surtos elétricos conduzidos pela rede

elétrica, telefônica e de TV.

e-CLAMPER: O único DPS de 2 pinos que

oferece a proteção completa.

A linha plugue e use utiliza o sistema exclusivo

Clamper Signal Line Full Protection (SLFP), que

garante a proteção completa da linha de sinal através a

utilização do neutro aterrado a tomada elétrica de 2

pinos, independente da posição em que ela se

encontra, dispensando o terra individual na tomada

elétrica para essa finalidade.

e-CLAMPER Computer Tel

e-CLAMPER Computer Cable

Série 700

DPS classe II, III composto por

1 ou 2 estágios (Faster).

É utilizado na alimentação de Fontes de PLC´s, Relógios de

ponto, portão eletrônico e

câmeras de CFTV.

DCL Slim

DPS classe II composto por

diodo de avalanche (SAD).

Extremamente rápido e

possui corrente máxima de

descarga de 10 ou 20kA.

PRBT

DPS classe II composto por

Varistor e Óxido de Zinco

(MOV) voltado para

proteção d equipamentos de

distribuição, como

transformadores e

disjuntores religadores.

Outros tipos de DPS

Série 800

DPS aplicados nas linhas de

sinal para proteção de

equipamentos de telefonia e

comunicação de dados e

circuitos fechados de TV.

Existem modelos com

conexões por bornes, coaxial

BNC, F, N e conexões jack RJ-

45 e RJ-11.

Módulos de proteção

Esses módulos são

utilizados no distribuidor

geral (DG) para proteção de

centrais telefônicas contra

surtos provenientes das

linhas tronco ou ramais.

Série 900

DPS utilizados na proteção

de equipamentos de

instrumentação e controle

de processos contra surtos

provenientes das linhas de

sinal de campo. Existem

protetores voltados para

linhas de sinais analógicos e

digitais.

Outros tipos de DPS

MUITO OBRIGADOSuporte técnico ao cliente

[email protected]

0800 70 30 555

mailto:[email protected]

Centelhador a gás

Bipolar

Tripolar

Fail-safe

Varistor: construção e gráficos

Curva tensão x corrente


Curva de degradação

Diodo de Avalanche: gráfico

Perda de neutro em circuito monofásico

Perda de neutro em circuito trifásico

I

Esquema de conexão

Entrada Saída

Sinal Sinal

PE

I

Série 900 (instrumentação e controle)

DPS em Linhas de Sinal (Telefonia)

Tronco

DG

Ramais

Proteção elétrica

DG

I

DPS em Linhas de Sinal (CFTV)

Energia

Vídeo

Comando

I

Esquema de conexão

I


Proteção de um circuito de portão eletrônico de uma residência em uma

região urbana. A tensão do circuito é 220 volts (fase-fase) e o sistema

de aterramento é TNC e a corrente do circuito é menor que 10 A.

01 VCL 275V 20 kA Slim por fase no QDC.

01 DPS 722.B.010.127 Faster próximo ao circuito do portão.

Placa do

portão eletr.

I

Sinalização remota

Equipamento

Classe I, II: VCL Slim

EQUIPAMENTO

PLC

Supervisório

Classe I, II: VCL Slim

I

Linha Plugue & Use: Computer Protector

Computer Protector PRO G

I

PRBT Clamper

Modelo para rede convencional Modelo para rede isolada

Disponíveis em modelos de 10 e 20 kA com tensões de 280V e 440 V

I

PRBT Clamper

I

Cuidados na instalação de DPS em linhas de energia

VCL 460V 12,5/60 kA (classe I,II)

VCL N/PE (classe II) padrão NEMA

Tensão de alimentação 127 V

Conexão de neutro

I

Especificação dos DPS

Corrente de Descarga Máxima

Corrente máxima (Imax

) é o valor de crista de uma corrente através doDPS com uma forma de onda 8/20 (classe II). Imax é maior que In.

t1

t2

Máxima tensão de operação contínua

É a tensão de serviço do DPS.

Esse valor deve ser superior à tensão

do circuito.


I

Corrente de Descarga Nominal

Corrente Nominal (In) é o valor de crista da corrente pelo DPS, com

uma forma de onda de corrente 8/20. (Classe II)


I

Atenção para os equipamentos!!

Durante o surto, os DPS limitam o surto elétrico a uma tensão chamada

nível de proteção (Up) ou tensão residual (clamping)

SE:

protegidoAparelhoVU aparelhodoimpulsoP


I

71 A3.680 Volts50%20kA

213 A11.040 Volts15%60kA

355 A18.400 Volts5%100kA

621 A32.200 Volts1%175kA

Tópicos

Introdução

Descargas atmosféricas

DPS - Funcionamento e tecnologias

Classes de proteção

Modelos de DPS classe I/II (SCL, GCL e VCL)

Especificação de DPS

Instalação de DPS em linhas de energia

Cuidados na instalação de DPS em linhas de energia

Série 700 e coordenação com VCL

Linha Plugue e Use

PRBT

DCL Slim

DPS em linhas de sinal

Série 800

Módulos de Proteção

Série 900

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