O princípio de proteção contra surtos de fonte de alimentação chaveada
O dispositivo de proteção contra surtos (SPD), também conhecido como protetor contra surtos, é um dispositivo de proteção não linear usado em sistemas ativos para limitar a sobretensão transitória e orientar a corrente de surto de descarga. É usado para proteger sistemas elétricos ou eletrônicos com níveis suportáveis de baixa tensão contra descargas atmosféricas, pulsos eletromagnéticos ou danos por sobretensão operacional. Nos últimos anos, os sistemas electrónicos de informação (tais como televisão, telefone, comunicação, redes informáticas, etc.) desenvolveram-se rapidamente, e um grande número de dispositivos electrónicos de informação surgiram e popularizaram-se. Esses tipos de sistemas e equipamentos são muitas vezes caros e importantes, com baixa tensão operacional e níveis de tensão suportáveis, tornando-os altamente suscetíveis a pulsos eletromagnéticos de raios. Portanto, o SPD deve ser usado para proteção contra sobretensão.
Devido aos diferentes padrões seguidos por diferentes países, as especificações dos produtos não são unificadas, e a identificação dos parâmetros também tem ênfase própria, o que é muito inferior a outras especificações de produtos elétricos, o que traz grandes transtornos ao projeto e seleção. No design de engenharia, as marcas comuns podem ser divididas principalmente em produtos nacionais, produtos europeus e produtos americanos com base no seu local de origem. As configurações de parâmetros dos produtos nacionais são caóticas, com especificações diversas e alta tensão residual. Alguns dos modelos de produtos padronizados são definidos para imitar produtos europeus, enquanto outros seguem parâmetros padrão nacionais. A maioria dos produtos é rotulada com In e Imax. Devido aos baixos requisitos dos produtos nacionais para locais de aplicação, baixos níveis de construção e altos valores de tensão suportável do equipamento, alguns requisitos de parâmetros podem ser adequadamente relaxados.
Os produtos europeus são geralmente rotulados com a corrente máxima de descarga e o modelo do produto também é definido com base neste parâmetro. Por exemplo, uma conhecida marca europeia XXX65 e XXX40, onde os valores 65 e 40 são Imax. No entanto, as normas chinesas estipulam claramente que a corrente de descarga nominal In deve ser usada para seleção, o que é uma situação embaraçosa encontrada atualmente em projetos de engenharia. Após verificar as informações do produto, o valor In de XX65 não excede 20kA e o valor In de XX40 não excede 15kA. Se forem seguidos os valores recomendados de GB50343, estes dois produtos só podem ser utilizados para proteção de três níveis nas extremidades do equipamento. Porém, no projeto real, eles são instalados no primeiro e segundo níveis, o que é claramente inconsistente com os parâmetros de seleção das normas nacionais, e a tensão residual é alta. Os modelos comuns geralmente excedem 1200V. Uma vez que o ambiente de fiação não é bom, é fácil exceder o valor da tensão suportável do equipamento. Geralmente, os produtos europeus têm um valor Uc relativamente pequeno e são oportunistas na rotulagem da tensão da linha, tornando mais fácil enganar ao selecionar modelos.
O princípio de funcionamento do SPD
O protetor contra surtos é adequado para a proteção de fontes de alimentação de baixa tensão de 220/380 V e é um componente não linear. De acordo com as normas IEC, o protetor contra surtos é um dispositivo utilizado principalmente para suprimir sobretensões e sobrecorrentes da linha de transmissão. O requisito básico para que um protetor contra surtos desempenhe uma função protetora é suportar a corrente esperada do raio e extinguir efetivamente a corrente contínua de frequência de energia gerada após o fluxo do raio através da tensão máxima de fixação do surto. Ele limita a sobretensão instantânea que entra na linha de energia ou linha de transmissão de sinal à faixa de tensão que o equipamento ou sistema pode suportar, ou descarrega forte corrente de raio no solo para proteger o equipamento ou sistema protegido contra danos causados por impacto.
Os tipos e estruturas dos protetores contra surtos variam de acordo com suas diferentes utilizações, mas contêm pelo menos um elemento limitador de tensão não linear. Os protetores contra surtos comumente usados incluem MOVs (MetalOxideVaristors) e tubos de descarga de gás. Os surtos elétricos contêm energia poderosa e não podem ser interrompidos. Por esta razão, a estratégia para proteger equipamentos elétricos sensíveis contra danos causados por surtos é desviar o surto do equipamento e depois fluir para o solo.
O filtro de linha MOV consiste em três partes: um material de óxido metálico no meio, conectado por dois semicondutores à fonte de alimentação e ao fio terra. Quando ocorre um surto, o MOV atua imediatamente com um tempo de resposta de 1-3 nanossegundos. O “V” no MOV é um reostato. No momento da resposta, a resistência do MOV cai do seu valor máximo para quase zero ohms, e a sobrecorrente flui para o solo através do MOV. O equipamento elétrico protegido continua a operar com tensão operacional normal. Seus componentes semicondutores têm a propriedade de alterar a resistência com as alterações de tensão. Quando a tensão cai abaixo de um valor específico, o movimento dos elétrons em um semicondutor gera alta resistência. Pelo contrário, quando a tensão excede este valor específico, o movimento dos elétrons mudará e a resistência do semicondutor diminuirá para quase zero ohms. A tensão está normal e o protetor contra surtos MOV está ocioso lateralmente, sem afetar a linha de energia.
