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Guia Técnico de Painéis de ControleComo evitar mau funcionamento das máquinas e danos aos eletrônicos provocados por surtos de tensão?

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ÍndiceIntrodução 4-7

1 Dispositivos de Proteção contra Surtos 8-9

• Qual é a aparência de um Dispositivo de Proteção contra Surtos (DPS)? 9

• Como um DPS funciona? 9

2 Aplicações dos Dispositivos de Proteção contra Surtos 10-13

• Circuitos de alimentação CA 11 • Foco em… Regras para cabeamento de

um DPS CA em um painel de controle de máquina 12

• Circuitos de tensão muito baixa 13

3 Guia de escolha 14-15 • Para selecionar: o DPS de acordo com

a tensão do circuito 15 • Para selecionar: contatores e DPS para

atenuação dos surtos de chaveamento 15

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As máquinas sofrem surtos diEm caso de falha, o diagnóstic

Algumas situações relevantes…

Os surtos são dificilmente observáveis e têm múltiplas consequências sobre máquinas e processos. Alguns são sérios, com riscos de lesões às pessoas, enquanto que outros afetam apenas os materiais. Em muitos casos, os usuários têm dificuldades para investigar as causas.

Paradas inesperadas• Paradas de ventilação, elevador ou iluminação,

causando riscos para as pessoas.

• Paradas de outros equipamentos, causando

superaquecimento, resfriamento excessivo,

inundações com danos à instalação e ao

edifício.

• Paradas de máquinas, causando perda de

produção, etc.

ComportamentoestranhoOs controles de

máquinas algumas

vezes tornam-se

imprevisíveis causando,

como piores

consequências,

informações erradas

no visor alfanumérico,

velocidade excessiva

de motores com avaria

mecânica.

Colapso elétrico e eletrônico• Os dispositivos eletrônicos geralmente são

sensíveis a surtos provocados pelas linhas de

alimentação, sensores e linhas de comunicação.

• A sobretensão pode destruir componentes

eletrônicos ou causar fl ashes entre as trilhas de

circuitos impressos.

• Em algumas situações, o colapso pode

transformar-se em um incêndio.

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ariamente. co correto é sempre realizado?

Eles são invisíveis e transitórios: os surtos causam mau funcionamento e danos

A energia proveniente de surtos industriais é menor, mas ainda causa inconvenientes.

A diferença é uma questão de energia.

Exemplo: dano à placa-mãe de

um modem provocado por surto

atmosférico através de linha de

telecomunicação.

Surtos atmosféricosEm um surto

provocado por um

raio, a energia é

grande.

Ela é sufi ciente para

destruir componentes

eletrônicos e até

mesmo vaporizar

condutores.

Surtos industriais > São causados por:

• chaveamento de

bancos de

capacitores, bobinas

de contatores ou

outras comutações

de cargas indutivas

• acionamentos de

motores.

> Suas consequências:

• superposição de

ruído em sinais

analógicos que geram

falsas indicações (ex.:

temperatura errada)

• alteração de dados

nas memórias

• menor velocidade de

transmissão devido a

repetições

• reinicialização do

sistema, etc.

230 V

Tempo

Tensão

Os surtos provocados por raios geram milhares de volts

Os surtos de chaveamento geram centenas de volts

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Como são gerados os surtos atmosféricos?

Onde a proteção deve ser instalada?

Um raio pode cair próximo a uma

edifi cação. O potencial de terra

em torno do ponto de impacto

aumenta perigosamente.

Impacto direto de

raio no edifício.

Raio na rede aérea de

energia elétrica ou linha

de telecomunicação.

A sobrecorrente e

sobretensão podem

espalhar-se por

diversos quilômetros a

partir do ponto de

impacto.

Um raio pode cair nas proximidades de uma linha de energia elétrica:

é a radiação eletromagnética da corrente da descarga atmosférica que

produz uma corrente elevada e uma sobretensão na rede de

alimentação de energia elétrica. 

Para-raios?

Ele só fornece proteção contra

incêndios para a edifi cação ao

forçar a sobretensão a fl uir para a

terra utilizando um condutor

seguro.

A proteção reforçada contra

surtos na distribuição elétrica é

fortemente recomendada.

A proteção dos

equipamentos contra

surtos pode ser:

• coletiva,

em painéis principais e

distantes

• individual,

em cada painel de

controle de máquinas.

Aterramentoda instalação

Em todos os casos, a sobretensão fl uirá da linha de energia ou de telecomunicação para a terra, ou no sentido contrário, dependendo de qual condutor seja afetado pela descarga atmosférica.

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Como são gerados os surtos industriais?

Onde a proteção deve ser instalada?

• Correntes de chamada

elevadas, durante o

chaveamento de capacitores.

• Sobretensões elevadas,

durante a ativação

simultânea de múltiplas

bobinas de contatores.

Quadro de distribuição

Banco de capacitores

Linhas de energia poluídas por

surtos.

Harmônicas, geradas

por inversores de

frequência.

Redução das perturbações por meio de:

• contatores específi cos para

capacitores com resistores de

atenuação integrados

• fi ltros de bobinas para contatores.

Quadro de distribuição

Banco de capacitores

Filtros de indutores/capacitores reduzem a distorção

harmônica na linha de alimentação causada por alguns

inversores de frequência.

Proteção por DPS na derivação

especial do barramento a

montante (Canalis) ou nos

painéis de controle.

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1

Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS)

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L U = Un

Carga a ser protegida

230 V

CA

Carga a ser protegida

> 2

30 V

CA

, m

as n

ão

destr

utiva

L U > Un

Tecnologia de

cartucho

O DPS é composto por

um varistor ou um tubo

de gás.

Varistor: sua resistência diminui quando a tensão aumenta.

Tubo de gás: um arco condutor surge entre os eletrodos acima de uma determinada tensão.Como um DPS funciona?

Qual é a aparência de um Dispositivo de Proteção contra Surtos (DPS)?

• Tecnologia combinada:

O disjuntor de desconexão integrado isola

automaticamente o DPS quando seus

cartuchos precisam ser substituídos.

Desta forma, o desconector oferece

continuidade do serviço para o restante da

instalação.

• DPS versão cartucho:

Com varistores integrados em cartuchos

conectáveis, para facilitar a manutenção.

O DPS atua como uma válvula:

• Ele está fechado (alta impedância) quando

a tensão é normal (U = Un).

• Ele é aberto (condutor)

em caso de surto.

O que acontece quando a tensão principal excede a “tensão máxima permanente" (Uc do DPS)? A corrente de surto é desviada diretamente à

terra e, assim, o pico de tensão é reduzido

para um valor não perigoso para a instalação

elétrica, a qual é cabeada em paralelo.

Após um determinado número de surtos,

dependendo da sua intensidade, o varistor

será curto-circuitado e precisará ser

substituído. A informação é geralmente

fornecida por um indicador mecânico

disponível no frontal do cartucho.

Desconector

DPS

Um desconector é

um disjuntor

dedicado que isola o

circuito do DPS

quando o cartucho

do varistor chega ao

fi m da sua vida útil

ou durante a

manutenção.

Zoom:

iQuick PRD 3P+N Versão cartucho iPRD 3P+N

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2

Aplicações dos Dispositivos de Proteção contra Surtos

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11

Implementação O DPS e seu desconector são conectados

entre o disjuntor de entrada (geralmente ao

bloco de distribuição) e o barramento terra.

Uma vez que o surto de tensão estará limitado

entre esses dois pontos, os circuitos da

máquina estarão protegidos.

Circuitos de alimentação CA1

A impedância do circuito do desconector + DPS deve ser a mais baixa possível. As ligações dos cabos

devem ser as mais curtas possíveis para assegurar o menor pico de tensão residual durante o fl uxo de

corrente. 50 cm de cabo por fase asseguram uma tensão residual ≤ 500 V, o que é aceitável.

Dica do especialista

Placa do painel de controle

Disjuntor de entrada

Desconector

DPS

Circuitos de controle da máquina e de energia

Corrente de descarga

Quais meios de proteção selecionar?

Barramento terra

Bloco de distribuição

Escolha de...

Desconector do DPSÁrea muito exposta ou

edifi cação equipada com

um para-raios (mesmo no

caso de uma linha de

energia subterrânea).

> Risco muito alto

Classe I Classe I+II

DPS Classe I / I+II

De preferência

instalar o DPS no

quadro principal.

Graças à tecnologia combinada, a

seleção de um desconector separado

não é mais necessária.

Contra surtos residuais

regenerados automaticamente

que surgem ao longo de 20-30

metros de um cabo conectado

a um quadro já protegido.

> Risco muito alto e normal

Classe III

DPS Classe III

Como um complemento

de um DPS Classe I+II

ou Classe II. A ser

posicionado próximo à

carga a ser protegida.

Edifi cação com rede

elétrica aérea total ou

parcial.

> Risco normal

Classe II

DPS Classe II

Sozinho ou como

complemento de um

DPS classe I. Instale

o DPS no quadro

principal ou no

quadro secundário

Tipos de DPS CA de acordo com o risco

É escolhido na oferta indicada pelo

fabricante do DPS, visando assegurar a

sua coordenação elétrica com a

proteção a montante conhecida ou

presumida.

Assim, o acionamento durante raios

será evitado.

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Foco em...

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12

Regras para cabeamento de um DPS CA em um painel de controle de máquina

Exemplo em um:

Painel metálico Prisma Plus

Exemplo em um:

Quadro Pragma de plástico

Área para compontentes de proteção e controle

Barramento terra primário

Barramento terra secundário

EntradaBloco de distribuição DPS

Terra

12

3

Entrada

Terra

1

O chassi metálico é utilizado como um condutor

Conecte o cabo com uma arruela de pressão para garantir um contato perfeito.

Essa solução só é possível com painéis que atendam à norma ABNT NBR IEC 60439-1.

1

iQuick PRD 40r 3P+N

(ref. A9L16294)

• Coordenação elétrica perfeita entre o

desconector e o DPS.

• Cabeamento mais rápido.

• A segurança é mantida uma vez que o

desconector é ativado em caso de cartucho

defeituoso ou ausente.

• Desconexão rápida do DPS antes do teste

dielétrico da distribuição ou placa de controle.

Os Dispositivos de Proteção contra Surtos da Schneider Electric para aplicações CAA tecnologia

iQuick PRD 40r

oferece

desempenhos

melhores do que

a tecnologia

tradicional.

L3 (cabo de terra do DPS) ≈ 5 cm

L2 (ligação interna) ≈ 0 cm

L1 (cabo L mais longo) ≈ 12 cm

1

2

3

L1 + L2 + L3 < 50 cm

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ENTRADA SAÍDA

ENTRADA SAÍDA

iPRI

iPRI

Sensor eletrônico

Cabo blindado

DPS em sérieControlador lógico programável

SAÍDAENTRADA

1

2

3

DPS iPRI de 4 canais protegendo as entradas de um controlador:

Princípio de cabeamento de um DPS para uso

em série.

4 sensores binários com polaridade comum são

protegidos por um DPS iPRI de 4 canais.

2 sensores analógicos ou linhas de dados sem

polaridade comum são protegidos por um DPS

iPRI de 4 canais.

iPRI – 4 canais

(ref. A9L16339)

Instale o DPS no painel de controle, próximo do bloco de terminais do sensor.

Dica do especialista

Circuitos de tensão muito baixa

2

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3

Guia de escolha

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Para selecionar: O DPS de acordo com a tensão do circuito

Contatores e supressores para atenuação de surtos de chaveamentoContatores para bancos de capacitores

Os capacitores são chaveados em 2 fases:

• Fase 1: contatos auxiliares fechados, os

resistores de atenuação (cabos brancos

resistivos) limitam a corrente de chamada.

• Fase 2: menos de 1 segundo depois, os

contatos principais são fechados, encurtando

os resistores de atenuação.

A corrente total fl ui.

Módulos supressores para bobinas de contator

A bobina do contator

gera transientes durante

o chaveamento. Eles

podem ser absorvidos

por um módulo supressor

ligado em paralelo.

Vários tipos de

supressores (RC,

varistores, diodos

volantes) para escolher

de acordo com a tensão

CA ou CC e aumento

aceitável do tempo de

abertura do contator.

Gama LC1D.K:

contatores de 3 polos para

chaveamento de

capacitores

Classe I + II (+ desconector) Classe II Classe III

Alto risco. Para uma única máquina em

um abrigo isolado e exposto (bomba,

turbina eólica...).

Icc máx.: 10 kA

Risco normal, para proteção da máquina.

Icc máx.: 10 kA

Para proteção complementar da máquina quando

uma proteção global Classe I ou II já é fornecida

pela distribuição elétrica.

Icc máx.: 10 kA

C120N - 80 A iPRF1 12.5r iQuick PRD 20r Derivação de proteção contra surtos comum

iQuick PRD 8r Derivação de proteção contra surtos comum

1P+N (ref. A9L16632)

3P (ref. A9L16633)

3P+N (ref. A9L16634)

1P+N (ref. A9L16295)

3P (ref. A9L16296)

3P+N (ref. A9L16297)

Canalis KN (ref. KNBQPRD)

Canalis KS (ref. KSBQPRD)

1P+N (ref. A9L16298)

3P (ref. A9L16299)

3P+N (ref. A9l16300)

Canalis KN (ref. KNBQPF)

Canalis KS (ref. KSBQPF)

Alimentação CA

Tensão muito baixa CA/CC

Gama de DPS para cabos de

alimentação, de sensores ou de dados

que passam junto a condutores de alta

tensão ou ao ar livre.

Gama de DPS para

linha de

telecomunicação

analógica,

compatível com

ADSL.

Tensão máxima permanente: 53 VCC – 37 VCA

Corrente de linha máxima: 300 mA

Tensão máxima permanente:

180 VCC – 130 VCA

iPRI iPRC

4 canais (ref. A9L16339) 1 canais (ref. A9L16337)

Alta tensão CC

DPS CC para

gerador fotovoltaico

Tensão máxima permanente:

600 VCC para 16434 – 1000 VCC para 16436.

PRD40r 600CC PRD40r 1000CC

(ref. 16434) (ref. 16436)

LA4D.., LAD4…

módulos supressores para

contatores TeSys D

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reserv

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www.schneider-electric.com.br

Links úteisEntendendo os princípios de proteção, projetando sistemas

de proteção

http://www.electrical-installation.org/wiki/Protection_against_voltage_surges_in_LV

Escolhendo o DPS adequado

http://www.schneider-electric.com.br

Documentos úteisProjetando uma rede de distribuição de acordo

com as normas IEC

Schneider Electric Brasil LtdaAv. das Nações Unidas, 18.60504753-100 - Santo Amaro - São Paulo - SP Tel.: 0800 7289 110www.schneider-electric.com.br

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Electrical installation guideAccording to IEC international standards