Qual é o significado de spd em eletricidade?

Quando ocorre uma sobretensão elétrica, a voltagem que excede em muito os níveis de voltagem de pico aceitos pode passar pelos circuitos do edifício para equipamentos elétricos. Sem a proteção adequada, este equipamento é suscetível a danos ou falhas devido a uma sobretensão. O tipo de proteção necessária
para negar esses picos pode ser fornecido por um dispositivo de proteção contra surtos (DPS).

Especificar o DPS correto exige que você identifique e entenda as classificações associadas à sua aplicação. Existem muitos valores de desempenho e classificações associadas a um DPS, como tensão máxima contínua de operação (MCOV), classificação de proteção de voltagem (VPR), corrente nominal de descarga (In) e classificação de corrente de curto-circuito (SCCR). A classificação mais mal compreendida é a classificação de corrente de surto, tipicamente quantificada em quilo-Ampere (kA).

Qual é o Tipo de Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS)?

O Tipo de Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS) é um método de classificação usado para categorizar dispositivos que protegem sistemas elétricos contra sobretensões, com base em suas funções de proteção, locais de instalação e capacidade de suportar várias correntes de surto. Os DPS são classificados de acordo com duas normas principais: IEC (Comissão Eletrotécnica Internacional) e UL (Underwriters Laboratories). Cada norma tem sua própria classificação e requisitos para garantir que os dispositivos protejam os sistemas elétricos contra incidentes relacionados a surtos.

Tipo de Dispositivos de Proteção contra Surtos de acordo com a Norma IEC

A norma IEC 61643-11 especifica os requisitos de desempenho e métodos de teste para DPSs usados em sistemas de energia CA. De acordo com esta norma, os DPSs são classificados em três tipos principais com as seguintes características:

DPS Tipo 1 (Classe I):

- Função: Protege o sistema elétrico contra descargas atmosféricas diretas.
- Local de Instalação: Instalado na entrada do sistema, próximo ao painel de distribuição principal.
- Forma de Onda de Surtos: 10/350 µs. Esta forma de onda simula descargas atmosféricas diretas, com um tempo de subida ao pico em 10 µs e um tempo de decaimento para 50% em 350 µs.
- Resistência à Corrente de Surtos (Iimp): Alta, tipicamente a partir de 10 kA.
- Corrente Nominal de Descarga (In): A partir de 10 kA, de acordo com a IEC 61643-11, Classe I. Esta é a corrente que o DPS pode suportar várias vezes sem danos.
- Nível de Proteção de Tensão (Up): De 1,5 kV a 2 kV. Up é a tensão máxima que o DPS permite passar durante a descarga.
- Aplicações: Adequado para edifícios altos, instalações industriais e áreas com alto risco de descargas atmosféricas.

DPS Tipo 2 (Classe II):

- Função: Protege o sistema elétrico contra sobretensões causadas por descargas atmosféricas indiretas ou operações de comutação.
- Local de Instalação: Instalado em painéis de subdistribuição ou após um DPS Tipo 1.
- Forma de Onda de Surtos: 8/20 µs. Esta forma de onda simula sobretensões propagadas dentro do sistema elétrico, com um tempo de subida ao pico em 8 µs e um tempo de decaimento para 50% em 20 µs.
- Corrente Nominal de Descarga (In): Média, tipicamente de 5 kA a 20 kA. Esta é a corrente que o DPS pode suportar várias vezes sem danos.
- Nível de Proteção de Tensão (Up): De 1,5 kV a 2 kV. Up é a tensão máxima que o DPS permite passar durante a descarga.
- Aplicações: Adequado para áreas comerciais, residenciais e regiões com risco moderado de descargas atmosféricas.

DPS Tipo 3 (Classe III):

- Função: Protege equipamentos eletrônicos sensíveis de sobretensões residuais após terem sido atenuadas por DPSs Tipo 1 e Tipo 2.
- Local de Instalação: Instalado próximo a equipamentos eletrônicos sensíveis, como tomadas, pequenas placas de distribuição ou dispositivos terminais.
- Forma de Onda de Surtos: 8/20 µs e 1,2/50 µs. Estas formas de onda simulam surtos residuais, com tempos de subida mais rápidos (1,2 µs) e tempos de decaimento mais lentos (50 µs).
- Corrente Nominal de Descarga (In): Baixa, tipicamente inferior a 5 kA.
- Nível de Proteção de Tensão (Up): De 1 kV a 1,5 kV. Up é a tensão máxima que o DPS permite passar durante a descarga.
- Aplicações: Adequado para dispositivos eletrônicos sensíveis, como computadores, dispositivos de telecomunicações e equipamentos médicos.

Tipo de Dispositivos de Proteção contra Surtos de acordo com a Norma UL

A norma UL 1449 especifica os requisitos para DPSs usados em sistemas elétricos na América do Norte. De acordo com esta norma, os DPSs são classificados em quatro Tipos:

DPS Tipo 1:

- Função: Protege contra sobretensões causadas por descargas atmosféricas diretas ou próximas de fora da rede elétrica.
- Local de Instalação: Instalado antes do medidor de eletricidade, antes ou depois do disjuntor principal.
- Resistência à Corrente de Surtos: Projetado para suportar altas correntes de surto.
- Aplicações: Adequado para grandes edifícios industriais e comerciais.

DPS Tipo 2:

- Função: Protege contra sobretensões propagadas dentro do sistema ou da rede elétrica.
- Local de Instalação: Instalado após o disjuntor principal ou em painéis de subdistribuição.
- Resistência à Corrente de Surtos: Projetado para suportar correntes de surto da rede elétrica ou falhas internas do sistema.
- Aplicações: Adequado para áreas residenciais e comerciais.

DPS Tipo 3:

- Função: Protege dispositivos eletrônicos sensíveis de sobretensões residuais.
- Local de Instalação: Instalado em tomadas elétricas ou próximo a dispositivos sensíveis.
- Resistência à Corrente de Surtos: Projetado para suportar correntes de surto residuais após passar por DPSs Tipo 1 e Tipo 2.
- Aplicações: Adequado para dispositivos eletrônicos domésticos e de escritório.

DPS Tipo 4:

- Função: DPSs modulares ou de montagem integrados em equipamentos elétricos.
- Local de Instalação: Tipicamente integrado em dispositivos ou placas de distribuição.
- Resistência à Corrente de Surtos: Projetado para atender aos requisitos de equipamentos elétricos integrados.
- Aplicações: Adequado para dispositivos elétricos com DPSs embutidos.

DPS: Princípio de Funcionamento

A operação de um DPS é simples, mas eficaz. Quando ocorre uma sobretensão, os MOVs reduzem rapidamente sua resistência, aumentando sua condutividade. Isso permite que eles desviem a maior parte da corrente de surto com segurança para o solo antes que ela possa atingir e danificar os dispositivos conectados. Ao fazer isso, o surto é neutralizado, protegendo os equipamentos a jusante de picos de alta tensão ou corrente.

O que são sobretensões transitórias?

Sobretensões transitórias são surtos de tensão breves e de alta magnitude que ocorrem em um curto período. Esses surtos surgem da liberação repentina de energia armazenada ou são induzidos por fatores externos. Eles podem ser classificados como ocorrendo naturalmente, como descargas atmosféricas, ou artificiais, como operações de comutação em sistemas elétricos.

Como ocorrem as sobretensões transitórias?

Sobretensões transitórias causadas pela atividade humana geralmente resultam da operação de motores, transformadores e certos sistemas de iluminação. No passado, esses eventos eram incomuns em ambientes residenciais. No entanto, o aumento de tecnologias modernas como carregadores de veículos elétricos, bombas de calor de fonte de ar e solo e máquinas de lavar roupa de velocidade variável aumentou significativamente a probabilidade de transientes em sistemas elétricos domésticos.

Sobretensões transitórias naturais são tipicamente desencadeadas por descargas atmosféricas indiretas. Por exemplo, uma descarga atmosférica direta em linhas aéreas de energia ou telefone próximas pode enviar um surto ao longo das linhas. Isso pode levar a danos severos em instalações elétricas e equipamentos conectados.

Como Dimensionar Corretamente os DPSs

Existem muito poucos dados publicados ou mesmo recomendações sobre qual nível de corrente de surto (kA) deve ser usado nos diferentes locais. O Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE) forneceu algumas informações sobre quais são as classificações de surto e como interpretá-las, mas não publica recomendações. Infelizmente, não existe uma equação ou calculadora comprovada disponível para inserir os requisitos do sistema e receber uma solução. Qualquer informação que um fabricante fornecer, por meio de calculadoras ou outros meios, é meramente sua recomendação.

Há uma tendência de presumir que quanto maior o painel, maior a classificação do dispositivo kA necessária para proteção. Outra concepção errônea é que, se 200 kA é bom, então 400 kA deve ser duas vezes melhor. Como você verá neste whitepaper, este nem sempre é o caso. Como resultado de seus muitos anos de conhecimento, experiência e expertise na indústria elétrica, a Emerson gerou algumas orientações sobre como aplicar as classificações de corrente de surto. (Veja a figura 1, na página seguinte)

Selecionar o tipo correto de dispositivo de proteção contra surtos e entender suas classificações de acordo com as normas IEC e UL é crucial para garantir que seus sistemas elétricos e dispositivos eletrônicos sejam adequadamente protegidos contra sobretensões. Cada norma fornece uma abordagem diferente para proteger os sistemas elétricos, dependendo dos requisitos específicos da aplicação e localização.

O objetivo principal de um dispositivo de proteção contra surtos é desviar e suprimir as tensões transitórias que estão sendo introduzidas em um sistema de distribuição elétrica de uma fonte externa ou interna. Selecionar os DPSs com classificação de corrente de surto (kA) adequados em todo o sistema de distribuição elétrica proporciona a melhor vida útil para o equipamento. Ao selecionar os DPSs apropriados para sua instalação, tenha em mente estes pontos-chave:

1. Fornecer supressão de surto adequada para uma instalação e o equipamento dentro dela requer mais do que um único DPS localizado na entrada de serviço. Recomendamos DPSs em cascata com uma classificação de corrente de surto adequada para cada local. Isso fornecerá supressão superior para um painel de serviço ou carga crítica. Um único DPS, não importa o quão grande ou caro, não fornecerá o mesmo nível de proteção do sistema.

2. Superdimensionar um DPS para sua aplicação não pode prejudicar um sistema, mas subdimensionar o DPS pode resultar em falha prematura do DPS, deixando os sistemas expostos a transientes e seus efeitos.

3. Para descargas atmosféricas diretas, os DPSs sozinhos não substituem um sistema abrangente de proteção contra raios (consulte a Certificação Master Lightning UL96A).

Cuidados ao Instalar DPS

Para garantir que os dispositivos de proteção contra surtos (DPSs) funcionem de forma eficaz, a instalação cuidadosa é essencial. As principais precauções incluem:

- Instale os DPSs em paralelo, posicionados diretamente antes dos circuitos ou dispositivos, para redirecionar as correntes de surto para longe de equipamentos sensíveis.
- Mantenha os fios de conexão dentro do quadro de distribuição o mais curtos possível, com um comprimento máximo de 0,5 metros.
- Usar apenas um protetor contra surtos Tipo 1 pode não ser adequado para gerenciar surtos de alta energia e reduzir sobretensões. É aconselhável complementá-lo com um protetor contra surtos Tipo 2 ou Tipo 3.
- Todas as instalações devem ser realizadas por eletricistas qualificados, seguindo os regulamentos elétricos locais para garantir o aterramento adequado e a montagem segura do dispositivo.

Conclusão

Em conclusão, os dispositivos de proteção contra surtos são essenciais para proteger eletrônicos em ambientes industriais e comerciais. A instalação de um DPS corretamente classificado e certificado fornece proteção confiável contra surtos de energia que excedem as capacidades dos disjuntores padrão.