TRANSITÓRIOS OSCILATÓRIOS E IMPULSIVOS

Transcrição

1 TRANSITÓRIOS OSCILATÓRIOS E IMPULSIVOS Joaquim Eloir Rocha 1

2 Transitórios - São perturbações de tensão e/ou corrente de duração muito curta (até alguns milissegundos), mas magnitude alta e com um tempo de subida muito rápido; - Surgem dos efeitos das descargas atmosféricas (impulsivo) ou do chaveamento de cargas muito grandes ou reativas (oscilatórios). Joaquim Eloir Rocha 2

3 Transitório Impulsivo Um repentino distúrbio devido a uma rápida mudança nas condições da tensão. Duração: de dezenas a centenas de microssegundos. Joaquim Eloir Rocha 3

4 Transitório Impulsivo Exemplo de descarga atmosférica Joaquim Eloir Rocha 4

5 Transitório Impulsivo Joaquim Eloir Rocha 5

6 Transitório Impulsivo - São normalmente caracterizados pelos seus tempos de aumento e decaimento Joaquim Eloir Rocha 6

7 Transitório Impulsivo - Como exemplo, um transitório impulsivo 1,2x50µs e V sobe até seu valor de pico de V em 1,2µs e decai para um valor médio em 50µs. Joaquim Eloir Rocha 7

8 Transitório Impulsivo Kiloamperes Return Stroke Current Microseconds Joaquim Eloir Rocha 8

9 Transitório Impulsivo Exemplo de dano causado por descarga atmosférica. Joaquim Eloir Rocha 9

10 Transitório Impulsivo - Transitório impulsivo pode causar falta - Uma descarga diretamente na fase geralmente causa flashover com a conseqüente falta, gerando um afundamento de tensão e a atuação da proteção Joaquim Eloir Rocha 10

11 Transitório Impulsivo Joaquim Eloir Rocha 11

12 Transitório Impulsivo Atuação de um supressor (pára-raio de rede) Joaquim Eloir Rocha 12

13 Transitórios oscilatórios - São decorrentes da energização de linhas, abertura de corrente indutiva, eliminação de faltas, chaveamento de bancos de capacitores e transformadores Joaquim Eloir Rocha 13

14 Transitório Oscilatório Exemplo de chaveamento de capacitor Joaquim Eloir Rocha 14

15 Transitórios oscilatórios Energização de banco de capacitores - Tipicamente resulta em uma tensão transitória oscilatória com uma freqüência entre 300 e 900Hz; - O pico pode alcançar 2,0 p.u., mas fica tipicamente entre 1,3 e 1,5 p.u. com uma duração entre 0,5 e 3 ciclos dependendo do amortecimento do sistema. Joaquim Eloir Rocha 15

16 Energização de banco de capacitores Durante o processo de conexão do capacitor, ocorre um transiente de sobrecorrente de elevada amplitude e freqüência que pode danificar o sistema. Contatores para conexão de capacitores com resistores de pré-carga evitarão corrente transiente excessiva. Joaquim Eloir Rocha 16

17 Energização de banco de capacitores Durante o processo de conexão do capacitor, Joaquim Eloir Rocha 17

18 Energização de banco de capacitores Em contatores desenvolvidos especialmente para manobra de capacitores para correção de fator de potência, o capacitor é pré-carregado através de resistores que reduzem o pico de corrente. Após a pré-carga, os contatos principais se fecham, permitindo a passagem da corrente nominal. Joaquim Eloir Rocha 18

19 Contator para Manobra de Capacitores Joaquim Eloir Rocha 19

20 Danos Causados pelos Transitórios - Pode ser instantâneo, como a falha de um aparelho ou a corrupção de dados em um sistema digital. - Pode ser progressivo, com cada evento fazendo um pouco mais de dano aos materiais de isolação até que a falha ocorra. Joaquim Eloir Rocha 20

21 Atuação do Supressor Joaquim Eloir Rocha 21

22 Proteção contra transitórios A proteção deve ser instalada na entrada de todos os condutores entrantes, inclusive telefone e outras linhas de comunicação. Os supressores são dispositivos de proteção que limitam as sobretensões nos equipamentos, desviando a energia para a terra e tendo a capacidade de se restabelecer ao seu estado original. É capaz de repetir essa função, conforme especificado. Joaquim Eloir Rocha 22

23 Proteção contra transitórios Exemplo de supressor de baixa tensão. Tecnologia de Varistor de Óxido de Zinco (MOV). Joaquim Eloir Rocha 23

24 Proteção contra transitórios Dispositivo de Proteção contra Surtos elétricos (DPS), modelo plugável com tecnologia baseada na utilização de varistor de óxido de zinco (MOV) associado a um desligador de segurança (fusível interno de proteção) que atua em caso de fim da vida útil e eventualmente se o DPS for submetido à distúrbios elétricos acima de sua capacidade. Joaquim Eloir Rocha 24

25 Joaquim Eloir Rocha 25

26 Aspecto Físico dos varistores Joaquim Eloir Rocha 26

27 Proteção contra transitórios Exemplo de supressor de baixa tensão. Tecnologia de Diodo de Avalanche. Joaquim Eloir Rocha 27

28 Proteção contra transitórios Dispositivo de Proteção contra Surtos elétricos (DPS) que utiliza a tecnologia SAD (Silicon Avalanche Diode). Os SAD apresentam um tempo de resposta mais rápido (da ordem de picos segundos) quando comparados com outras tecnologias. Joaquim Eloir Rocha 28

29 Proteção contra transitórios O centelhador a gás é um elemento de proteção de alta capacidade de corrente e baixa velocidade de condução. O dielétrico é o gás argônio. Esse DPS tem maior capacidade para drenar a energia da sobretensão para a terra quando comparado ao diodo de avalanche e ao varistor. No entanto, ele demora mais para atuar. Joaquim Eloir Rocha 29

30 Proteção contra transitórios Exemplo de supressor de baixa tensão. Tecnologia de gás argônio. Joaquim Eloir Rocha 30

31 Exemplo de Proteção Híbrida Joaquim Eloir Rocha 31

32 Proteção contra transitórios Supressores de surto são comumente instalados nos terminais dos transformadores, no entanto, essa proteção não é suficiente para evitar a transmissão do surto para a baixa tensão do sistema elétrico. Joaquim Eloir Rocha 32

33 Proteção contra transitórios Exemplo de pára-raio (supressor) de rede para média tensão. Joaquim Eloir Rocha 33

34 Proteção contra transitórios A proteção efetiva de equipamentos deve ser feita com a instalação de dispositivos de proteção contra surtos ao longo da instalação elétrica e nas proximidades destes equipamentos. Joaquim Eloir Rocha 34

35 Proteção contra transitórios Os dispositivos de proteção contra surtos (DPS) do tipo varistor (limitador de tensão) e centelhador a gás (comutador de tensão) são largamente usados como componentes de proteção contra sobretensões geradas por descarga atmosférica em sistemas elétricos. Joaquim Eloir Rocha 35

36 Proteção contra transitórios O uso destes dispositivos exige um adequado dimensionamento e uma instalação apropriada e, mesmo assim, o risco de danos ao equipamento será diminuído, mas não eliminado. Joaquim Eloir Rocha 36

37 Proteção contra transitórios A indutância série do condutor que liga o DPS à terra exerce um importante papel devido à sobretensão indutiva produzida pela alta derivada da corrente de surto. Assim, esse fenômeno resulta em uma tensão sobre o DPS que pode exceder o limite suportado pelo equipamento a ser protegido causando dano ao isolamento do equipamento protegido. Joaquim Eloir Rocha 37

38 Instalação Joaquim Eloir Rocha 38

39 Joaquim Eloir Rocha 39

40 Esquema de Ligação Joaquim Eloir Rocha 40

41 Proteção contra transitórios As diretrizes sobre o tema Proteção contra sobretensões e perturbações eletromagnéticas estão contidas no capítulo 5.4 da NBR A seção trata das sobretensões temporárias e a seção trata das sobretensões transitórias. Joaquim Eloir Rocha 41

42 Proteção contra transitórios No parágrafo são descritas as condições em que as instalações de DPS são necessárias e exigidas. São elas: quando a instalação for alimentada por linha aérea e se situar em locais com Índice Cerâunico superior a 25. Joaquim Eloir Rocha 42