Esquema de projeto de circuitos de proteção contra raios para fontes de alimentação comutadas
Análise de surtos de raios
O dano mais comum aos dispositivos eletrônicos não é causado por descargas atmosféricas diretas, mas por surtos de corrente induzidos nas linhas de energia e de comunicação durante a queda de raios. Por um lado, devido à estrutura interna altamente integrada dos dispositivos eletrônicos (chips VLSI), o nível de tensão e resistência de sobrecorrente do equipamento diminuiu, e a capacidade de resistir a raios (incluindo raios induzidos e surtos de sobretensão operacional) também diminuiu. Por outro lado, devido ao aumento nos caminhos das fontes de sinal, o sistema está mais suscetível à intrusão de ondas atmosféricas do que antes. Os surtos de tensão podem entrar em equipamentos de informática através de linhas de energia ou linhas de sinal, e discutiremos esses dois aspectos separadamente:
1) Picos de energia
Picos de energia não são causados apenas por descargas atmosféricas, mas também por falhas de curto-circuito e comutação de cargas pesadas no sistema de energia. A rede elétrica se estende por milhares de quilômetros e a probabilidade de quedas de raios e surtos nas linhas é alta. Quando um raio ocorre a centenas de quilômetros de distância de você, o raio é transmitido na velocidade da luz através da rede elétrica, atenuado por subestações, etc. Quando chega ao seu computador, ainda pode haver milhares de volts. Essa alta tensão é muito curta, apenas dezenas a centenas de microssegundos, ou não é suficiente para queimar o computador. Porém, causa grandes danos aos componentes semicondutores dentro do computador, assim como o ruído dos alto-falantes antigos é maior do que o dos novos porque os componentes internos estão danificados. À medida que estes danos se aprofundam, o computador torna-se gradualmente mais instável ou pode causar a perda de dados importantes.
A GE Corporation nos Estados Unidos determinou que linhas de distribuição de baixa-tensão (110 V) em residências em geral, restaurantes, apartamentos e outras áreas sofreram mais de 800 surtos de tensão que excederam a tensão operacional original em 10.000 horas (aproximadamente um ano e dois meses), com mais de 300 excedendo 1.000 V. Tal sobretensão pode potencialmente danificar dispositivos eletrônicos de uma só vez.
2) Surto do sistema de sinal
As principais fontes de sobretensão em sistemas de sinalização são descargas atmosféricas induzidas, interferência eletromagnética, interferência de rádio e interferência eletrostática. Objetos metálicos (como linhas telefônicas) são afetados por esses sinais de interferência, o que pode causar erros nos dados transmitidos, afetando a precisão e a taxa de transmissão da transmissão. A eliminação dessas interferências melhorará o status de transmissão da rede.
Com base nos defeitos e condições técnicas acima, este artigo projeta um circuito de fonte de alimentação de comutação anti-raios paralelo monofásico-baseado em varistores e tubos cerâmicos de descarga de gás de acordo com o uso real.
