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Jul 12, 2023

Proteção contra sobretensão nos painéis de controle da automação industrial

Por Lisa Eitel | 19 de junho de 2021 Instalações automatizadas comandadas por industriais

Por Lisa Eitel | 19 de junho de 2021

Instalações automatizadas comandadas por gabinetes de controle industrial dependem dos componentes desses gabinetes para funcionar de forma confiável mesmo diante de variações de energia. Esses componentes incluem fontes de alimentação locais, PLCs, registradores de dados, rede e outros equipamentos de comunicação e IO — que são todos vulneráveis ​​aos efeitos prejudiciais do pico de tensão.

Também conhecido como sobretensão, os surtos de tensão podem surgir de:

• Eventos abruptos de energia no chão de fábrica, como grandes motores desligando ou ligando • Sobretensões cíclicas causadas por cargas indutivas ou capacitivas desligando ou ligando • Variações induzidas pelo sistema nas linhas de distribuição de serviços públicos excedendo alguns por cento • Eventos externos, como descargas atmosféricas

Quer sejam sobretensões cíclicas, picos transitórios com duração de alguns microssegundos a milissegundos ou aumentos (ou quedas) de tensão, todas as sobretensões podem causar danos substanciais (e até falha total) aos componentes do painel de controle... bem como às máquinas e equipamentos que dependem desse controle gabinete. Os caminhos para sobretensões nos gabinetes de controle estão ao longo dos condutores de entrada e saída.

Curto-circuito em um dispositivo de medição após uma sobretensão

É por isso que os protetores contra surtos industriais para proteção contra danos por sobretensão são essenciais. Esses protetores contra surtos são instalados em gabinetes de controle e desviam tensões prejudiciais contra surtos de equipamentos caros e sensíveis... incluindo aqueles conectados para transmissão de sinal digital e analógico, bem como energia CC e CA.

O termodispositivos de proteção contra surtos ou SPDs é um termo abrangente que se refere à ampla gama de componentes que protegem os sistemas de automação industrial contra surtos de tensão. Os SPDs restringem a sobretensão transitória e redirecionam as ondas de corrente — para reduzir a magnitude da sobretensão até que seja administrável e segura. Os dois principais subtipos de componentes SPD incluem pára-raios e protetores contra surtos.

Pára-raios industriais instale em subestações de energia elétrica e mais locais locais de redução de tensão … conforme explicado, para proteger o equipamento contra os efeitos de comutação e sobretensão originada por raios. Na verdade, o Código Elétrico Nacional (NEC) define um pára-raios como um dispositivo de proteção capaz de restringir a sobretensão desviando ou descarregando a corrente de surto - e eliminando o fluxo de corrente, mantendo a capacidade de repetir essas funções para futuras sobretensões. Os pára-raios conectam-se com o equipamento que protegem em paralelo. Isso permite que o pára-raios restrinja o surto de tensão através do equipamento... e redirecione a corrente elétrica com segurança para o terra.

Os surtos de tensão, conforme definido pelo IEEE 1100-2005, incluem aumentos e transientes de tensão. Imagem de controle de sobretensão e subtensão montada em trilho DIN via Shutterstock

Protetores contra surtos industriais também servem para proteger os componentes elétricos e eletrônicos contra sobretensão - mas o fazem restringindo a tensão fornecida aos componentes por curto-circuito ou bloqueio da corrente. Isso, por sua vez, reduz a tensão a um nível seguro. Esses protetores contra surtos industriais permitem que a corrente elétrica apropriada ao projeto flua da fonte para vários componentes industriais conectados. Então, se a tensão da fonte aumentar ou aumentar (e subir acima de um limite aceito), o protetor contra surtos redireciona a eletricidade adicional para o fio de aterramento. Em muitos protetores contra surtos, é um varistor de óxido metálico ou MOV que redireciona a tensão excedente.

As concessionárias de energia transmitem eletricidade como CA porque os transformadores podem facilmente reduzir e aumentar essa tensão. O problema é que a energia CA exige a inclusão de equipamentos de qualidade de energia.

Os dispositivos industriais de proteção contra surtos se enquadram em três categorias básicas.

• SPDs de baixa tensão • SPDs de média tensão • SPDs de alta tensão

Os SPDs de alta e média tensão geralmente usam restrição para lidar com sobretensão. Em contraste, os SPDs de baixa tensão adotam três abordagens diferentes.