Em geral, um surto é uma onda transitória de corrente, tensão ou potência em um circuito elétrico. Em sistemas de energia em particular – e este é provavelmente o contexto mais comum ao qual relacionamos os surtos – um surto, ou transiente, é uma sobretensão de subciclo com uma duração de menos de meio ciclo da forma de onda de tensão normal. Um surto pode ser de polaridade positiva ou negativa, pode ser aditivo ou subtrativo da forma de onda de tensão normal e muitas vezes é oscilatório e decai ao longo do tempo.
Picos, ou transientes, são breves picos de sobretensão ou distúrbios em um forma de onda de potência que pode danificar, degradar ou destruir equipamentos eletrônicos em qualquer residência, prédio comercial, industrial ou instalação de manufatura. Os transientes podem atingir amplitudes de dezenas de milhares de volts. Os surtos são geralmente medidos em microssegundos.
Cada peça do equipamento elétrico é projetada para operar em uma tensão nominal especificada, como 120 Vca, 240 Vca, 480 Vca e assim por diante. A maioria dos equipamentos é projetada para lidar com pequenas variações em sua tensão de operação nominal padrão, no entanto, os surtos podem ser muito prejudiciais para quase todos os equipamentos.
Uma fonte comum de picos de energia gerados dentro de um edifício são os dispositivos que ligam e desligam a energia. Isso pode ser qualquer coisa, desde um simples interruptor de termostato operando um elemento de aquecimento até uma fonte de alimentação comutada encontrada em muitos dispositivos. Picos que se originam de fora da instalação incluem aqueles devido a relâmpagos e troca de rede elétrica.
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- Este esboço de uma página descreve porque você deve preocupam-se com os dispositivos de proteção contra sobretensão, o que são, quem os fabrica, seus benefícios e onde são instalados nos edifícios.
60-80% dos surtos são criados dentro de uma instalação
Fontes internas:
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Comutação de cargas elétricas
A ligação (liga e desliga) e a operação de certas cargas elétricas – seja devido a operações intencionais ou não – podem ser uma fonte de picos no sistema elétrico. Os surtos de comutação nem sempre são imediatamente reconhecidos ou interrompidos como surtos maiores gerados externamente, mas ocorrem com muito mais frequência. Esses surtos de comutação podem ser perturbadores e danosos ao equipamento ao longo do tempo. Eles ocorrem como parte das operações diárias.
As fontes de comutação e surtos oscilatórios incluem:
- Operações do contator, relé e disjuntor
- Comutação de bancos de capacitores e cargas (como correção de fator de potência)
- Descarga de dispositivos indutivos (motores, transformadores, etc.)
- Partida e parada de cargas
- Falha ou iniciação de arco
- Falhas de arco (terra)
- Eliminação de falha ou interrupção
- Recuperação do sistema de energia (de interrupção)
- Conexões soltas
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Acoplamento magnético e indutivo
Sempre que a corrente elétrica flui, um campo magnético é criado. Se este campo magnético se estender a um segundo fio, ele irá induzir uma voltagem nesse fio. Este é o princípio básico pelo qual os transformadores funcionam. Um campo magnético no primário induz uma voltagem no secundário. No caso de fiação de edifícios adjacentes ou próximos, esta tensão é indesejável e pode ser de natureza transitória.
Exemplos de equipamentos que podem causar acoplamento indutivo incluem: elevadores, aquecimento, ventilação e sistemas de ar condicionado (HVAC com variável drives de frequência) e reatores de luz fluorescente, copiadoras e computadores.
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Eletricidade estática
Descarga eletrostática (ESD) fenômenos, ou estáticos, podem gerar campos eletromagnéticos em uma ampla faixa de frequências até a faixa de baixo gigahertz. O termo evento ESD inclui não apenas a corrente de descarga, mas também os campos eletromagnéticos e os efeitos corona antes e durante uma descarga. ESD resulta em uma transferência repentina de carga entre corpos de diferentes potenciais eletrostáticos. ESD induzido na distribuição elétrica contém uma grande quantidade de ruído de alta frequência.
Um evento de descarga eletrostática pode causar mau funcionamento do equipamento, bem como danos físicos. O mau funcionamento do equipamento pode incluir corrupção de dados e travamento do equipamento. Os danos físicos podem incluir danos ao equipamento e até morte. A fim de alcançar imunidade ESD significativa, o projeto de um sistema inteiro deve ser considerado, tanto para descarga direta quanto para campos.
A voltagem mínima necessária para uma pessoa estar ciente de sua envolvimento em uma descarga eletrostática é de aproximadamente 3000 V.No entanto, as descargas eletrostáticas que ocorrem abaixo desse limite da percepção humana podem conter energia suficiente para causar distúrbios ou danos ao equipamento eletrônico. Na verdade, os declives iniciais mais rápidos das formas de onda de corrente que resultam de eventos ESD nesses níveis de baixa tensão podem tornar essas descargas ainda mais perturbadoras do que eventos ESD originados em tensões mais altas.
A tensão em um corpo humano ou em um objeto móvel pode variar amplamente de um ambiente para outro. Pode permanecer bem abaixo de 5 kV em situações de umidade controlada envolvendo apenas materiais antiestáticos ou dissipadores de estática. Pode variar de 5 kV a 15 kV em ambientes de baixa umidade com materiais sintéticos. A vítima do equipamento está bem próxima ao evento ESD e pode ser afetada ou danificada pelos campos eletromagnéticos gerados pela descarga entre o intruso e o receptor.
Fontes externas:
A fonte mais reconhecível de surtos gerados fora da instalação são os raios. Embora os raios possam ser pouco frequentes em certas regiões, os danos que podem causar a uma instalação podem ser catastróficos. Outras áreas estão sujeitas a tempestades e relâmpagos com muito mais frequência.
As ondas que são o resultado de relâmpagos podem ser do contato direto do relâmpago com o sistema elétrico de uma instalação ou, mais comumente, relâmpagos indiretos ou próximos que induz surtos elétricos nos sistemas de energia ou comunicação. Qualquer um dos cenários pode causar danos imediatos ao sistema elétrico e / ou às cargas conectadas.
Outras fontes externas de surtos incluem a rede elétrica iniciada pela concessionária e a comutação do banco de capacitores. Durante a operação da rede elétrica, a concessionária pode precisar mudar o fornecimento de energia para outra fonte ou interromper temporariamente o fluxo de energia para seus clientes para ajudar a eliminar uma falha do sistema. Este é frequentemente o caso no caso de queda de galho de árvore ou pequeno animal causando uma falha na linha. Essas interrupções de energia causam picos quando a energia é desconectada e depois reconectada às cargas do cliente.
Perturbações na qualidade de energia podem ser fornecidas durante a operação normal do sistema de energia elétrica. As concessionárias de energia elétrica produzem eletricidade a partir de várias instalações de geração de energia e alocam a energia para redes específicas de usuários. Como o equipamento usado para produzir energia funciona de forma mais eficiente a uma velocidade constante, as concessionárias ajustam a alocação de energia, em vez de fazer ajustes constantes no equipamento de geração da instalação de energia. Conforme as concessionárias mudam o fornecimento de energia de uma rede para outra, ocorrem distúrbios de energia, incluindo transientes ou picos e condições de sub e sobretensão. Essas atividades farão com que transientes sejam introduzidos em um sistema e podem se propagar no equipamento do usuário final e podem causar danos ou problemas operacionais.
Para obter informações adicionais sobre estes e outros tópicos que são importantes a serem considerados para proteção contra sobretensão dispositivos, consulte IEEE Std. C62.41.1-2002 e IEEE Std. C62.72-2007 que são mostrados na página de Regulamentos e Padrões deste site.