PROTETORES INTELLI-STORM

INTRODUÇÃO

Em diversas ocasiões são causados danos aos equipamentos eletroeletrônicos através da rede de energia elétrica ou de comunicação, por ação direta ou por indução de descargas atmosféricas ou sobretensões acidentais. Na intenção de melhorar a eficiência dos sistemas de proteção, a INTELLI-STOM, através da sua equipe técnica, tem desenvolvido diversos projetos nas áreas de energia elétrica AC/DC, telefonia, transmissão/recepção e de informática/automação, apresentando ao mercado uma linha de protetores de alto grau de confiabilidade.
Esta linha de protetores, denominada INTELLI-STORM, tem garantia e a aprovação dos testes realizados no Departamento de Alta Tensão/FEE da UNICAMP, o que demonstra a seriedade da administração na empresa.

O RAIO

A natureza elétrica do relâmpago foi descoberta em 1752 pelo cientista e filósofo norte-americano Benjamin Franklin (1706-1790), que valendo-se de um papagaio e linha metálica, verificou, num dia de trovoadas, que pequenos choques eram gerados na linha. A partir desse momento, muitos estudos e pesquisas têm sido realizados, nos revelando muitas características desse fenômeno.
Mais de 100 relâmpagos por segundo são gerados ao redor do globo terrestre, causando perigo para bens e pessoas. Mais da metade são gerados em regiões tropicais próximas ao equador, como o sul dos Estados Unidos, a região central e sul da África, o sul da Ásia e Japão (hemisfério norte), e o Brasil. Os relâmpagos ocorrem predominantemente durante o verão.
No Brasil, milhares de descargas são formadas anualmente, sendo que esses números variam de região a região, devido às características naturais que cada uma apresenta (solo, topografia, condições climáticas, etc.). Essas descargas provocam danos materiais e pessoais, e em alguns casos podendo até provocar mortes.
Segundo fontes de pesquisa, os valores desses relâmpagos podem chegar até à 100.000 A, mas valores da ordem de 220.000 A já foram comprovados na natureza.
De um modo geral, os efeitos de um raio podem ser ocasionados por impactos diretos ou indiretos. Os impactos diretos, devido a seus altos valores de carga, causam destruição e catástrofes, porém são menos frequentes que os impactos indiretos. Estes últimos, por serem mais incidentes, provocam mais danos e prejuízos, tanto materiais, quanto pessoais.
Os impactos indiretos são aquelas descargas que caem próximas às instalações, gerando induções em condutores (cabos elétricos, telefônicos, etc.), estruturas e, até em pessoas.
Denominações
A NBR 5419 nos fornece a seguinte especificação sobre o raio:
” Raio: Um dos impulsos elétricos de uma descarga atmosférica para a terra”

FORMAÇÃO DO RAIO

Em condições atmosféricas propícias, principalmente no verão, uma separação de cargas ocorre dentro da nuvem, colocando as cargas positivas na parte superior e as negativas na base.

A terra esta carregada de cargas positivas, e pequenas descargas, originadas na nuvem, em direção à terra começam a se formar, sendo chamadas de correntes eletrônicas. Elas percorrem um caminho tortuoso, geralmente ramificando-se. Estas descargas não são contínuas, mas se processam em etapas de algumas dezenas de metros e com intervalo de repouso de algumas dezenas de microsegundos. Estas primeiras descargas são chamadas descargas piloto.

Quando as descargas piloto se aproximam da terra, outras descargas que se originam na terra, provocam uma corrente iônica, sobem ao encontro daquela que vem da nuvem, formando assim a descarga principal. Nesse instante é formada uma corrente de grande intensidade, chamada corrente de retorno. É esta descarga principal que pode chegar a valores de até 220.000 A.

A distância entre a corrente iônica e a corrente eletrônica é que vai determinar o valor da corrente principal (ou corrente de retorno). A tabela abaixo nos mostra alguns valores em relação à distância entre as correntes :

SOBRETENSÕES TRANSITÓRIAS

A descarga do raio sobre qualquer ponto de impacto provoca transitórios que se caracterizam por sua curta duração, crescimento rápido e valores de crista muito elevados.

As sobretensões geradas podem chegar até as instalações de três formas :

1. Sobretensão Conduzida:  A descarga atmosférica atinge diretamente linhas de energia ou telefonia, gerando um surto de corrente da ordem de vários kA, que se desloca por quilômetros de distância em ambos sentidos do ponto de impacto
2. Sobretensão Induzida: A descarga atmosférica provoca indução eletromagnética em linhas de energia, telefonia ou dados, gerando um surto de corrente de kA, que provoca queima de equipamentos, falha na operação e possíveis danos pessoais.
3. Aumento do Potencial do Solo: A descarga atmosférica atinge o solo, provocando elevação do potencial do solo, induzindo altos valores de sobretensões em fios ou cabos enterrados.

MODOS DE PROPAGAÇÃO

Podemos citar dois modos de propagação:

• Modo Comum: São perturbações que ocorrem entre um condutor ativo e o terra (fase-terra ou neutro-terra).
• Modo Diferencial: São perturbações que ocorrem entre condutores ativos (fase-fase ou fase-neutro).

FONTES DE DISTÚRBIOS

Os distúrbios podem ser causados por outras fontes que não sejam o raio, tais como Ruídos Elétricos e Chaveamento de Energia.

Ruídos Elétricos:

Os Ruídos elétricos normalmente são injetados nas linhas por consumidores ou através de determinados sistemas, tais como :

• descarga de lâmpadas;
• motores elétricos;
• máquinas fotocopiadoras;
• sistemas de ar condicionado;
• etc.

Chaveamento de Energia:

Estes distúrbios podem ser causados por:

• comutação liga/desliga de transformadores, motores e variações repentinas de carga no sistema de distribuição;
• indutância mútua entre linhas;
• contatos acidentais entre linhas de diferentes tensões;
• sobretensões geradas após retorno de fornecimento elétrico.

COMPONENTES UTILIZADOS EM TÉCNICAS DE PROTEÇÃO ELÉTRICA

Muitos são os componentes utilizados em técnicas de proteção elétrica, e podemos citar como exemplo:

• Transformadores isoladores / neutralizadores;
• Indutores;
• Centelhadores;
• MOV – Varistores de Óxido Metálico;
• Componentes Semicondutores:
  • diodos zener
  • diodos retificadores
  • diodos tranzorb’s
  • tiristores
• PTC’s (Coeficiente Positivo de Temperatura);
• Fusíveis Térmicos;

A sua utilização é indicada para indústrias, hospitais, clínicas, fazendas, estabelecimentos comerciais, residências, etc.Esses componentes são usados isolados ou em associação, a fim de permitir a proteção do sistema ou do equipamento contra surtos destrutivos, sendo os mais utilizados, os descritos abaixo :

Varistor

O varistor é um resistor dependente da tensão, com características de V/I simétricas, ou seja, quanto maior a tensão aplicada sobre ele, menor será sua resistência, consequentemente maior a corrente drenada por ele. Protege sistemas eletrônicos contra surtos de tensão e corrente através da absorção de energia.

Centelhador

O centelhador opera como uma chave dependente da tensão. Quando a tensão supera seu valor de “corte” (operação), um arco é criado entre seus terminais, oferecendo um caminho de baixa impedância, pelo pino de menor resistência que deverá estar conectado ao terra. Esta operação oferece proteção a sistemas eletro-eletrônicos contra surtos de corrente e tensão, permitindo que o sistema opere em seus níveis normais.

Tranzorb

O tranzorb é especificamente designado para proteção de circuitos eletrônicos contra transientes e sobretensões. É um componente de silício que opera pelo princípio “avalanche”, trabalhando na configuração uni ou bi-direcional. Possui alta velocidade de resposta e grande precisão em seu nível de corte.

Aterramento

“Resistência de aterramento: É um parâmetro utilizado para indicar a eficiência do sistema de aterramento”

” Para assegurar a dispersão da corrente de descarga atmosférica na terra sem causar sobretensões perigosas, o arranjo e as dimensões do sistema de aterramento são mais importantes que o próprio valor da resistência de aterramento. Entretanto, recomenda-se uma resistência da ordem de 10 Q, como forma de reduzir os gradientes de potencial no solo e a probabilidade de centelhamento perigoso”. NBR 5419/93

O sistema de aterramento é de fundamental importância para o sistema de proteção. Um baixo valor de resistência aumenta a eficiência do sistema de proteção. Deve-se lembrar que deverão ser utilizadas quantas hastes forem necessárias para se conseguir um terra eficiente com resistência menor ou igual a 10Q.

SISTEMA DE PROTEÇÃO INTERNO

” Conjunto de dispositivos que reduzem os efeitos elétricos e magnéticos da corrente de descarga atmosférica dentro do volume à proteger”. NBR 5419/93

O protetor atua, drenando para o terra, os surtos de tensões ou correntes induzidos, transitórios ou permanentes (sobretensões ou sobrecargas no sistema de distribuição).

Para um bom dimensionamento do sistema de proteção, é necessário levar-se em consideração alguns dados, que são apresentados na figura 1.

NÍVEIS DE ENERGIA

Podemos classificar, quanto à corrente de descarga, dois tipos de protetores:

• Baixa Energia – para correntes de até 10.000 Ampères (lOkA). São os módulos recomendados para áreas com baixa incidência de descargas (vide figura 1).
• Alta Energia – para correntes de surto de até 40.000 Ampères (40 kA). São os módulos recomendados para áreas com alta incidência de descarga (vide figura 1).

Sistemas de Corrente Alternada 

INFORMAÇÕES BÁSICAS

• Na ocorrência de RAIO ou sobretensão acidental, o protetor atuará eliminando todo o excesso de tensão através do aterramento, evitando danos aos equipamentos protegidos no circuito.
• Pode ser utilizada a malha de aterramento já existente, devendo ser observada a resistência máxima de 10Q. Uma resistência superior a 10Q diminuirá a vida útil do protetor.
• Após a ocorrência da sobretensão, o protetor retorna a condição de stand-by, sem a necessidade de ação externa.
• Ao final da vida útil o protetor entrará em curto-circuito com o aterramento, conforme especificado em normas internacionais.
• A sua vida útil está diretamente relacionada ao valor da corrente de pico aplicada sobre ele, e da qualidade do sistema de aterramento.
• Os protetores INTEL LI-STORM são garantidos por doze meses contra defeitos de fabricação, ressalvados os casos de instalação indevida, ou fim de vida útil por excesso de dreno de energia.
• A sua utilização é indicada para indústrias, hospitais, clínicas, fazendas, estabelecimentos comerciais, residências, etc.

APLICAÇÃO

Para uma proteção mais eficiente do equipamento, é importante que todos os caminhos sujeitos à ocorrência de sobretensões tenham um INTELLI-STORM instalado, como exemplificado a seguir:

1. No computador com modem
   •  a linha de alimentação de energia (QG) deve ter um PKE, ou CKE;
   • o cabo de energia do computador, deverá ser ligado em um PAC;
   • a linha de comunicação de dados deve ter um MPD ou PTS, conforme o caso;
   • a linha telefônica (modem) deve ter um MPD.
2. No sistema PABX
   • a linha de alimentação de energia (QG) deve ter um PKE, ou CKE;
   • as linhas telefônicas (troncos e ramais externos) deverão ser instalados MPD ‘s;
   • o cabo de energia do PABX deverá ser ligado em um PAC.
3. No circuito fechado de TV
   • a linha de alimentação de energia (QG) deve ter um PKE, ou CKE;
   • o cabo de energia das câmeras, dos receptores e demais equipamentos, deverão ser instalados PACs;
   • o cabo de sinal da câmera deverá ter um PTR, PCD ou MPD, conforme a conexão usada;

4- Na rede de comunicação de dados

5- Na Telefonia celular rural

Obs.: Se a distância (D) for superior a 60 m, é aconselhável a instalação de um segundo protetor MPD), junto ao aparelho telefônico.