Conceito de proteção

Os dispositivos de proteção contra surtos de tensão da Phoenix Contact permitem estruturar um circuito de proteção eficaz ao redor de equipamentos e instalações. Deste modo, é possível evitar eficazmente os acoplamentos de sobretensão do exterior. Para isso, é necessário instalar dispositivos de proteção em todas as interfaces, entre os cabos e o circuito de proteção.

Em quatro categorias hierarquicamente superiores, você encontra a proteção contra sobretensão adequada para o fornecimento de energia, a tecnologia de medição, comando e regulagem, a tecnologia da informação, bem como para instalações de transmissão e recepção.

Áreas de proteção

Localização de cada área de proteção no exemplo de uma residência típica  

Localização de cada área de proteção no exemplo de uma residência típica

Para a instalação de uma proteção eficaz é importante determinar onde se encontram os equipamentos em risco e que influências provocam o risco. Esta figura apresenta uma residência típica e serve para exemplificar e explicar a localização de cada área de proteção.

A abreviatura LPZ significa Lightning Protection Zone e identifica as diferentes áreas de risco. Aqui se distinguem as seguintes zonas:

  • LPZ 0A (ação direta de raios): designa a área em risco no exterior do edifício.
  • LPZ 0B (ação direta de raios): designa a área protegida no exterior do edifício.
  • LPZ 1: designa uma zona no interior do edifício com riscos devido a sobretensões com grande energia.
  • LPZ 2: designa a zona no interior de um edifício com riscos devido a sobretensões com menos energia.
  • LPZ 3: esta zona corre riscos devido a sobretensões e outras influências resultantes dos próprios equipamentos e cabos.

Consequências de picos de corrente em cabos

Formação de tensões de indução em cabos  

Formação de tensões de indução em cabos

A limitação de sobretensão é a derivação de correntes de alta frequência, se tratando de processos transientes. Isto significa que o mais importante não é a resistência ôhmica, mas sim a resistência indutiva.

Conforme a lei de indução, na derivação desse tipo de picos de corrente ao potencial de terra são criadas novas sobretensões entre o ponto de acoplamento e a terra.

u0 = L x di/dt
u0 = tensão induzida em V
L = indutância em Vs/A em H
di = alteração de corrente em A
dt = intervalo de tempo em s

A resistência indutiva apenas pode ser reduzida através do encurtamento do comprimento do cabo ou da ligação em paralelo de trajetos de descarga. Por este motivo, uma ligação potencial em malha, com a malha o mais junta possível, é a melhor solução técnica para manter a impedância total do trajeto de descarga e, assim, a tensão residual em um valor reduzido.

Ligação equipotencial

Sistemas de ligação equipotencial  

Sistemas de ligação equipotencial

Uma proteção completa somente pode ser alcançada através de um isolamento completo ou através de uma ligação equipotencial completa. Mas como um isolamento completo não é possível para muitas aplicações práticas, apenas fica a opção de uma ligação equipotencial completa.

Para isso, todas as peças condutoras de eletricidade devem ser conectadas com o sistema de ligação equipotencial. A conexão de cabos condutores de tensão até a ligação equipotencial é efetuada através de equipamentos de proteção. Estes se tornam condutores em caso de uma sobretensão e curto-circuitam a sobretensão. Assim, é possível evitar eficazmente os danos por sobretensão.

Os sistemas de ligação equipotencial podem ter uma estrutura diferente:

  • Ligação equipotencial em linha
  • Ligação equipotencial em estrela
  • Ligação equipotencial em malha

Aqui, a ligação equipotencial em malha é o método mais eficaz, porque todas as peças condutoras de eletricidade passam através de um cabo separado e os cabos adicionais conectam todos os pontos terminais no trajeto mais curto. Este tipo de ligação equipotencial é útil para instalações especialmente sensíveis, como centros de cálculo.

Conceito de proteção em vários níveis para o fornecimento de energia

As medidas necessárias para a proteção de equipamentos e instalações se agrupam em dois ou três níveis, de acordo com a seleção do dispositivo de proteção e das influências ambientais esperadas. Os equipamentos de proteção para cada nível diferem essencialmente pela capacidade de descarga e pelo nível de proteção, de acordo com o nível de proteção a que pertencem.

Conceito de proteção de três níveis com níveis de proteção instalados em separado:

  • Tipo 1: dispositivo de proteção contra raios
    Nível de proteção < 4 kV, local de montagem usual: distribuição principal
  • Tipo 2: dispositivo de proteção contra surtos de tensão
    Nível de proteção < 2,5 kV, local de montagem usual: subdistribuição
  • Tipo 3: proteção de equipamentos
    Nível de proteção < 1,5 kV, local de montagem usual: antes do equipamento final

Os níveis de proteção 1 e 2 também podem ser realizados em uma combinação de dispositivos de proteção. Este equipamento de proteção cumpre os requisitos dos dispositivos de proteção dos tipos 1 e 2. A principal vantagem é a fácil instalação. Também não é necessário considerar condições de instalação especiais. As combinações de dispositivos de proteção conforme o princípio AEC têm demonstrado um alto desempenho. AEC significa controle ativo de energia. Com base em uma tecnologia de disparo, o AEC assegura que a energia de uma sobretensão é distribuída de forma adequada por cada nível de proteção. Isto reduz a sobrecarga de cada nível de proteção e garante o baixo nível de proteção necessário.

Conceito de proteção de três níveis com combinação de dispositivo de proteção tipo 1/2 e condutor de descarga tipo 3 em separado:

  • Tipo 1/2: combinação de dispositivo de proteção contra surtos de tensão/sobretensão
    Nível de proteção < 2,5 kV, local de montagem usual: distribuição principal
  • Tipo 3: proteção de equipamentos
    Nível de proteção < 1,5 kV, local de montagem usual: antes do equipamento final

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