Causas para sobretensões

Sobretensão – o que é? Como ocorrem sobretensões? Como as sobretensões entram em seus equipamentos e instalações? É possível que você também já tenha colocado estas questões. Nas seguintes páginas, você será informado de forma detalhada sobre a área de tecnologia de proteção contra sobretensão.

Causas de formação

Sobretensões somente ocorrem por uma fração de segundo. Por isso, elas também são chamadas de tensões transientes ou, de forma abreviada, transientes. Possuem tempos de aumento muito curtos de poucos microssegundos, antes de voltarem a baixar relativamente devagar durante uma faixa de tempo de até 100 microssegundos.

Sobretensões ocorrem através dos seguintes eventos:

O termo técnico para uma descarga atmosférica é LEMP. Isso significa Lightning Electromagnetic Pulse.

As descargas atmosféricas em uma trovoada causam sobretensões transientes extremamente elevadas. Estas são muito mais elevadas do que as resultantes de operações de comutação ou de descargas eletrostáticas. Contudo, em comparação com outras causas de formação, estas são claramente mais raras.

Operações de comutação são identificadas com a abreviatura SEMP. Esta expressão significa Switching Electromagnetic Pulse.

Neste contexto, operações de comutação são entendidas como a comutação de máquinas de alto desempenho ou curtos-circuitos na rede de fornecimento de energia. Nestes processos, nos cabos afetados são criadas alterações de corrente muito elevadas em poucas frações de segundos.

A abreviatura ESD significa Electrostatic Discharge e designa uma descarga eletrostática.

Aqui ocorre transmissão de carga elétrica em uma aproximação ou um toque entre corpos com um potencial eletrostático diferente. Um exemplo conhecido é a descarga de uma pessoa que se carregou ao correr sobre um tapete e, em seguida, se descarrega em um objeto metálico e aterrado, como um corrimão metálico.

Tipos de acoplamento

As sobretensões podem entrar em circuitos de corrente por diferentes vias. Estas vias são designadas de tipos de acoplamento.

Acoplamento galvânico (esquerda), acoplamento indutivo (centro) e acoplamento capacitivo (direita)

Acoplamento galvânico (esquerda), acoplamento indutivo (centro) e acoplamento capacitivo (direita)

Esta é a designação de sobretensões acoplando diretamente em um circuito de corrente. Isto pode ser observado, por exemplo, nas descargas atmosféricas. Nesse processo, elevadas amplitudes de descargas atmosféricas na resistência de aterramento do edifício afetado causam uma sobretensão.

Esta tensão passa por todos os cabos conectados na ligação equipotencial central. Nos condutores por onde passa a descarga atmosférica ocorre adicionalmente uma sobretensão. Devido a sua elevada velocidade de crescimento da corrente no estado de condução, sua origem é principalmente um resultado da parte indutiva da resistência do cabo. A base de cálculo é a lei de indução: u0 = L x di/dt.

Este processo ocorre através do campo magnético de um condutor pelo qual passa corrente, conforme o princípio de um transformador. Uma sobretensão diretamente acoplada causa um pico de corrente com altos valores crescentes no condutor afetado.

Ao mesmo tempo, é criado um campo magnético em volta deste condutor com uma intensidade correspondente, como no enrolamento primário de um transformador. O campo magnético induz uma sobretensão em outros cabos situados no seu alcance, como no enrolamento secundário de um transformador. Através do trajeto do cabo, a sobretensão acoplada passa para o equipamento conectado.

Por princípio, este acoplamento ocorre através do campo elétrico entre dois pontos com alta diferença de potencial. Através da descarga de um condutor de descargas atmosféricas é criado um elevado potencial devido a uma descarga atmosférica. É criado um campo elétrico entre o dispositivo de proteção e outras peças com um baixo potencial.

Elas podem ser, por exemplo, cabos de fornecimento de energia e de transmissão de sinais ou equipamentos dentro do edifício. Ocorre o transporte de carga através do campo elétrico. Isso resulta em um aumento de tensão ou em uma sobretensão nos cabos e equipamentos afetados.

Direção de atuação de sobretensões

As sobretensões atuam nos circuitos de corrente influenciados em duas direções.

Tensão longitudinal (esquerda) e tensão transversal (direita)

Tensão longitudinal (esquerda) e tensão transversal (direita)

As tensões longitudinais [UL] ocorrem em caso de influência através de sobretensões ou de tensões parasitas de alta frequência entre os condutores ativos e a terra. Também são utilizados os termos assimétrico e "common mode".

Em primeiro lugar, as tensões assimétricas são perigosas para os componentes situados entre potenciais ativos e uma base aterrada, bem como para o isolamento entre potenciais ativos e a terra. Ocorrem descargas em placas ou de equipamentos condutores de tensão para partes da caixa aterradas.

As tensões transversais [UQ] ocorrem em caso de influência através de sobretensões ou de tensões parasitas de alta frequência entre os condutores ativos de um circuito de corrente. Também são utilizados os termos simétrico e "differential mode".

As tensões simétricas colocam em perigo a entrada de tensão e de sinais de equipamentos e interfaces. Ocorre uma sobrecarga direta com a destruição dos equipamentos afetados no fornecimento de energia ou de componentes que processam sinais.

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