SPD significa Dispositivo de Proteção contra Surtos.
É um dispositivo que protege a instalação elétrica e os dispositivos conectados dentro de uma propriedade, ou seja, a unidade consumidora, toda a fiação e tomadas, luzes, etc., contra uma 'sobretensão' elétrica conhecida como sobretensões transitórias.
Um dispositivo de proteção contra surtos (SPD), também chamado de protetor contra surtos, é um dispositivo eletrônico que fornece proteção de segurança para vários equipamentos eletrônicos, instrumentos e linhas de comunicação. Quando uma corrente ou tensão de pico é gerada repentinamente no circuito elétrico ou no circuito de comunicação devido a interferências externas, o dispositivo de proteção contra surtos pode conduzir e desviar em um tempo muito curto, de modo a evitar que o surto danifique outros equipamentos no circuito.
Um dispositivo de proteção contra surtos (SPD) é um dispositivo indispensável na proteção contra raios de equipamentos eletrônicos. A função de um dispositivo de proteção contra surtos é limitar a sobretensão instantânea que penetra na linha de energia e na linha de transmissão de sinal dentro da faixa de tensão que o equipamento ou sistema pode suportar, protegendo o equipamento ou sistema protegido contra impacto e danos. O SPD é adequado para sistemas de alimentação CA de 50/60 Hz.
Tipos de Dispositivos de Proteção contra Surtos
Existem diferentes tipos de SPD de acordo com a IEC/EN 61643-11, classificados da seguinte forma:
- Tipo 1 / Classe I / Classe B
- Tipo 1+2 / Classe I+II / Classe B+C
- Tipo 2 / Classe II / Classe C
- Tipo 2+3 / Classe II+III / Classe C+D
- Tipo 3 / Classe III / Classe D
Parâmetros principais
1. Tensão nominal Un: A tensão nominal do sistema protegido corresponde. Este parâmetro indica o tipo de protetor que deve ser selecionado. Ele marca o valor efetivo da tensão CA ou CC.
2. Tensão nominal Uc: O valor efetivo máximo da tensão que pode ser aplicado à extremidade designada do protetor por um longo tempo sem causar alterações nas características do protetor e ativação do elemento de proteção.
3. Corrente de descarga nominal In: O valor de pico máximo da corrente de impulso que o protetor pode suportar quando uma onda de raio padrão com uma forma de onda de 8/20μs é aplicada ao protetor por 10 vezes.
4. Corrente de descarga máxima Imax: Quando uma onda de raio padrão com uma forma de onda de 8/20μs é aplicada ao protetor por um impacto, o valor de pico máximo da corrente de impulso que o protetor pode suportar.
5. Nível de proteção de tensão Up: o valor máximo do protetor nos seguintes testes: inclinação de 1KV/μs da tensão de flashover; tensão residual da corrente de descarga nominal.
6. Tempo de resposta tA: Reflete principalmente a sensibilidade de ação e o tempo de ruptura do elemento de proteção especial no protetor. A mudança em um determinado período de tempo depende da inclinação de du/dt ou di/dt.
SPD Tipo 1
Os Dispositivos de Proteção contra Surtos Tipo 1 destinam-se à instalação entre o secundário do transformador de serviço e o lado da linha do dispositivo de sobrecorrente do equipamento de serviço, bem como o lado da carga, incluindo gabinetes de soquete de medidor de hora-watt, e destinam-se a ser instalados sem um dispositivo de proteção contra sobrecorrente externo.
Os dispositivos Tipo 1 também são classificados duplamente para aplicações Tipo 2, fornecendo as classificações mais altas disponíveis para instalação na entrada de serviço.
O SPD Tipo 1 pode descarregar corrente de raio com forma de onda de 10/350 μs. Ele será instalado no quadro de distribuição primária na origem da instalação elétrica.
Um SPD Tipo 1 por si só não oferece o nível de proteção necessário e deve ser usado em conjunto com dispositivos Tipo 2 coordenados. Uma instalação com um sistema de proteção contra raios exigirá um SPD Tipo 1.
O dispositivo de proteção contra surtos Tipo 1 é desenvolvido como a melhor solução disponível para proteger a entrada de serviço em um local industrial, especialmente aqueles com sistemas de proteção contra raios existentes ou aplicações de gaiola em malha.
O dispositivo de proteção contra surtos Tipo 1 é particularmente útil em uma área de alta densidade de raios, onde o risco de corrente de surto pesada ou mesmo impacto direto é alto (por exemplo: edifícios equipados com para-raios).
O SPD Tipo 1 é caracterizado por uma forma de onda de corrente de raio de 10/350 μs e instalado no disjuntor principal do centro de carga, por exemplo, quadro de distribuição principal.
SPD Tipo 1+2
O dispositivo de proteção contra surtos Tipo 1+2 pode proteger todas as instalações elétricas contra raios, descarregando a corrente criada por uma sobretensão de raio e impedindo que ela se espalhe para o equipamento.
O SPD Tipo 1+2 é caracterizado por uma forma de onda de corrente de raio de 10/350 μs e 8/20 μs.
Dispositivo de proteção contra surtos Tipo 1+2 instalado na origem da instalação CA equipada com LPS.
Os dispositivos de proteção contra surtos Tipo 1+2 usam circuitos de Varistor de Óxido Metálico (MOV) e/ou Tubo de Descarga de Gás (GDT) para proteger dispositivos elétricos contra picos na energia de corrente alternada.
O SPD Tipo 1+2 foi projetado para ser conectado em configuração multipolar para proteger redes CA monofásicas, trifásicas e trifásicas+Neutro, e para sistemas de alimentação TN-C, TN-S, TN-C-S TT e IT.
SPD Tipo 2
Os Dispositivos de Proteção contra Surtos Tipo 2 destinam-se à instalação no lado da carga do dispositivo de sobrecorrente do equipamento de serviço, incluindo SPDs localizados no painel de ramificação.
O SPD Tipo 2 pode descarregar uma onda de corrente de 8/20 μs, eles podem evitar os danos de sobretensão transitória nas instalações elétricas e proteger o equipamento conectado a ele.
Ele geralmente emprega a tecnologia de varistor de óxido metálico (MOV). O dispositivo normalmente seria instalado em quadros de subdistribuição e no quadro de distribuição primária se não houvesse necessidade de um dispositivo tipo 1.
O dispositivo de proteção contra surtos Tipo 2 é caracterizado por uma forma de onda de corrente de raio de 8/20 μs.
O SPD Tipo 2 foi projetado para ser instalado na entrada de serviço de sistemas de baixa tensão ou próximo a equipamentos sensíveis para proteger contra sobretensões transitórias.
O dispositivo de proteção contra surtos Tipo 2 é para tensão de trabalho nominal (50/60Hz) Un = 120V 230V 400V ca e para tensão de operação contínua máxima (50/60Hz) Uc = 150V 275V 320V 385V 440V ca.
O SPD Tipo 2 é geralmente instalado em gabinetes de subdistribuição ou controle de máquinas, para uso interno ou fixado em uma caixa à prova d'água para uso externo.
SPD Tipo 2+3
Os dispositivos de proteção contra surtos Tipo 2+3 são normalmente instalados logo antes do equipamento protegido.
O SPD Tipo 2+3 é caracterizado por ondas de corrente (8/20 μs) e uma combinação de ondas de tensão (1,2/50 μs).
Os parâmetros técnicos são geralmente corrente de descarga nominal (8/20 μs) In e tensão de circuito aberto (1,2/50 μs) Uoc
SPD Tipo 3
Esses SPDs têm uma baixa capacidade de descarga. Portanto, eles só devem ser instalados como um complemento ao SPD Tipo 2 e nas proximidades de cargas sensíveis.
O SPD Tipo 3 é caracterizado por uma combinação de ondas de tensão (1,2/50 μs) e ondas de corrente (8/20 μs) e corrente de carga IL.
Os dispositivos de proteção contra surtos Tipo 3 são normalmente instalados logo antes do equipamento protegido.
O SPD Tipo 3 é geralmente instalado próximo à carga protegida, para proteger equipamentos sensíveis para 24V 48V 60V 120V 230V, em coordenação com a cabeça de instalação do pára-raios Tipo 2.
Os pára-raios testados e encontrados dispositivos de proteção contra surtos CA Tipo 3 destinam-se a ser instalados próximos a equipamentos sensíveis, em coordenação com a cabeça de instalação do pára-raios Tipo 2.
Componentes primários
1. Centelhador
Geralmente é composto por duas varetas de metal expostas ao ar separadas por uma certa folga. Uma das varetas de metal é conectada à linha de fase de energia L1 ou à linha neutra (N) do equipamento de proteção necessário. A outra vareta de metal é conectada à linha de aterramento (PE) da conexão de fase. Quando a sobretensão instantânea atinge, a folga é rompida e uma parte da carga de sobretensão é introduzida no solo, evitando o aumento de tensão no equipamento protegido. A distância entre as duas varetas de metal no centelhador pode ser ajustada conforme necessário, e a estrutura é relativamente simples, mas a desvantagem é que o desempenho de extinção do arco é ruim. O centelhador aprimorado é uma folga angular. Sua função de extinção de arco é melhor do que a anterior. Ele depende da potência elétrica F do circuito e do efeito de elevação do fluxo de ar quente para extinguir o arco.
2. Tubo de descarga de gás (GDT)
Um tubo de descarga de gás (GDT) é composto por um par de placas negativas frias separadas umas das outras e encapsuladas em um tubo de vidro ou tubo de cerâmica preenchido com um determinado gás inerte (Ar). Para melhorar a probabilidade de disparo do tubo de descarga, existe um agente de disparo auxiliar no tubo de descarga. Este tubo de descarga preenchido com gás tem um tipo de dois pólos e um tipo de três pólos.
3. Varistor de óxido metálico (MOV)
É um semicondutor de óxido metálico com resistência não linear com ZnO como o principal componente. Quando a tensão aplicada em ambas as extremidades atinge um determinado valor, a resistência é muito sensível à tensão. Seu princípio de funcionamento é equivalente à conexão série-paralelo de vários P-Ns semicondutores.
4. Diodo de supressão de tensão transiente (TVS)
Um diodo TVS tem a função de fixar e limitar a tensão. Ele funciona na zona de ruptura reversa. Devido à sua baixa tensão de fixação e resposta de ação rápida, é particularmente adequado para uso como os últimos níveis de componentes de proteção em circuitos de proteção de vários níveis.
5. Bobina de choque
A bobina de choque é um dispositivo de supressão de interferência de modo comum com ferrite como núcleo. Consiste em duas bobinas do mesmo tamanho e o mesmo número de voltas enroladas simetricamente no mesmo núcleo toroidal de ferrite, que forma um dispositivo de quatro terminais. Ele tem que suprimir a grande indutância do sinal de modo comum, enquanto a pequena indutância de fuga para o sinal de modo diferencial quase não tem efeito. O uso de bobinas de choque em linhas balanceadas pode suprimir efetivamente os sinais de interferência de modo comum (como interferência de raios) sem afetar a transmissão normal de sinais de modo diferencial na linha.
Qual é a diferença entre os dispositivos de proteção contra surtos tipo 1, tipo 2 e tipo 3?
O SPD Tipo 1 fornece proteção primária contra surtos de alto nível causados por impactos diretos de raios. Ele é frequentemente colocado no quadro de distribuição principal para proteger todo o sistema elétrico de um edifício.
O SPD Tipo 2 fornece proteção de nível secundário, a maioria dos surtos comuns gerados por comutação elétrica ou impactos de raios próximos pode ser efetivamente protegida, que são instalados no painel de subdistribuição ou painel elétrico.
O SPD Tipo 3 foi projetado especificamente para proteger equipamentos terminais específicos, eles devem ser instalados próximos a cargas sensíveis como um complemento aos SPDs Tipo 2.
No geral, a seleção do tipo de SPD apropriado dependerá de vários fatores, incluindo a localização da instalação, corrente de descarga máxima, nível de proteção de tensão e aplicação.
É importante notar que as aplicações reais de cada tipo podem mudar com base nos requisitos específicos de uma determinada instalação ou peça de equipamento que precisa ser protegida.
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