DPS
Dispositivos de proteção contra Surtos
Introdução
Com a evolução dos eletrônicos sua sensibilidade a surtos elétricos
(raios) é muito maior, necessitando cuidados especiais nas
instalações elétricas.
DPS contra danos nos eletrônicos
A solução existe – os eletrônicos não precisam ser desligados das
tomadas para não “queimar” durante as tempestades.
O uso de DPS pode eliminar o dano causado por “raios” nos
eletrônicos e, em média, custará 4% ou menos do valor do aparelho
ou do prejuízo causado pela sua indisponibilidade.
O que é DPS?
Dispositivo de Proteção contra Surtos (DPS) é o
dispositivo destinado a limitar sobretensões transitórias e
desviar correntes de surto. [ABNT NBR IEC 61643-1:2007]
Obrigatoriedade de uso de DPS
No item 5.4.2.1.2., da norma técnica ABNT NBR 5410:2004,
está previsto:
“A proteção contra sobretensões requerida em 5.4.2.1.1
deve ser provida:
a) por dispositivos de proteção contra surtos (DPS),
conforme 6.3.5.2; ou
b) por outros meios que garantam uma atenuação das
sobretensões no mínimo equivalente àquela obtida
conforme a alínea anterior).”
Princípio de funcionamento dos DPS
Evento Duração
Tempo de desarmamento
de um disjuntor termomagnético
0,010s = 10x10-3s = 10ms
100 vezes menor que 1 segundo
Duração de um surto
induzido por um raio
0,000020s = 20x10-6s = 20μs
1 milhonésimo de 20 segundos
Tempo de resposta de um
varistor de óxido de zinco
0,000000025s = 25x10-9s = 25ns
1 bilhonésimo de 25 segundos
Tempo de resposta de um
diodo de avalanche de silício
0,0000000001s = 100x10-12s = 100ps
1 trilhonésimo de 100 segundos
Tempo de duração
Distúrbios em sistemas elétricos
Surto ou sobretensão?
Sobretensão
Também conhecida como sobretensão permanente ou semi-
permanente, é uma tensão cujo o valor de crista é maior que o valor
correspondente à tensão de operação máxima de um sistema ou
equipamento elétrico.
O DPS não deve atuar nesse tipo de distúrbio.
Surto
É uma sobretensão transitória caracterizada por uma elevação
brusca de tensão e de curtíssima duração. Ela é muito maior e mais
rápida que a sobretensão prmanente ou semi-permanente.
O DPS deve atuar nesse tipo de distúrbio.
Causas (mais conhecidas) dos surtos elétricos
Descargas atmosféricas
(raios)
Chaveamentos
e apagões
Causas (muito comuns) dos surtos elétricos
Em industrias ocorrem milhares
de surtos em uma hora devido
ao acionamento de cargas como
motores, máquinas de solda,
elevadores, etc.
Esses surtos podem não
queimar os equipamentos,
porém podem reduzir sua vida
útil.
Raios
Descarga direta Descarga indireta
Os surtos (efeitos dos raios) podem chegar aos aparelhos,
conectados às redes elétricas e de sinal (telefonia e tv a cabo), de
duas formas:
Co
rren
te n
o c
ab
o d
o
Pár
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aio
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Vp
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(cir
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ado
(
175kA 1% 32.200V 0,6kA
100kA 5% 18.400V 0,3kA
60kA 15% 11.040V 0,2kA
20kA 50% 3.680V 0,1kA
Estudo de caso (na África do Sul)
Fonte: UFMG
Valores típicos de surtos no Brasil
GrandezasValores máximos
em uma casa
Valores típicos
de surtos induzidos
Tensão
(voltagem)127 V (fase/neutro) 4.000 V (4kV)
Corrente
(amperagem)60 A 1.200 A (1,2kA)
Frequência 60 Hz 20.000 Hz (20kHz)
Tempo Permanente 0,00002 s (20μs)
Pára-raios externo (SPDA)
Projetados para proteger a estrutura
física do imóvel e, em parte, as
pessoas que nele estão.
A função é escoar a energia do raio
para a terra. A instalação de SPDA deve seguir, rigorosamente a norma técnica e ser executada por técnicos especializados e com ART.O pára-raios externo não protege os aparelhos eletroeletrônicos, pois não elimina os surtos elétricos.
Protegendo (?) seus equipamentos
Filtros de linha e estabilizadores não
oferecem proteção contra surtos
elétricos.
Estabilizadores apenas mantém
a tensão em um valor fixo
sem oscilações e
filtros de linha apenas
atenuam ruídos causados
por interferência eletromagnética e
radiofrequencia.
Centelhador a gás Spark Gap
Varistor de óxido metálico Diodo de avalanche
Tecnologias de proteção
Onde instalarzonas de proteção
DPS Classe I e Classe I,II
GCL VCL SlimSCL
DPS Classe II
VCL NEMA VCL PlugávelVCL Slim
DPS Classe III
e-CLAMPER
Computer Tel
e-CLAMPER
Computer Cable
Como definir quantos DPS utilizar?
Instalação
Compatibilidade com dispositivo DR
Nenhuma falha do DPS ainda que eventual,
deve comprometer a efetividade da
proteção contra choques provida a um
circuito ou à instalação.
Quando os DPS forem instalados junto ao
ponto de entrada da linha elétrica na
edificação ou no quadro de distribuição
principal, o mais próximo possível do ponto
de entrada, e a instalação for aí dotada de
um ou mais dispositivos DR, os DPS podem
ser posicionados a montante ou a jusante
do(s) dispositivo(s) DR, respeitadas as
seguintes condições:
29
Coordenação de DPS - Proteção em cascata
Mesmo com a instalação de DPS, existe uma pequena parcela da
corrente de surto que chega ao equipamento. Essa parcela pode ser
suportada pelo equipamento dependendo da sua suportabilidade a
surtos.
Coordenação de DPS - Proteção em cascata
Ao instalar DPS secundários esse desvio de corrente para o
equipamento será menor, aumentando a confiabilidade da proteção.
Infraestrutura: condutor PE (aterramento)
É a ligação elétrica intencional com a terra através de um
condutor de proteção (popularmente conhecido como fio terra)
e hastes metálicas cravadas no solo.
32
Infraestrutura: condutor PE (aterramento)
A função principal do aterramento é a de proteger as pessoas
contra choque elétrico. Por norma a resistência de aterramento
deve ser menor que 10 ohms.
A resistência de aterramento não possui influência na
atuação dos DPS!
33
Infraestrutura: equalização de potencial
Em instalações onde existam equipamentos de
tecnologia da informação (ETI), uma adequada
equalização de potenciais é necessária e em alguns
casos é a única alternativa para proteção de
equipamentos e operadores.
Para maior compreensão vamos analisar um
equivalente físico:
34
Exemplo de Barramento de
Equipotencialização Principal (BEP)
Fonte: Termotécnica
Tudo deve ser conectado ao BEP
ABNT NBR 5410:2004
Comprimento dos cabos, conforme NBR 5410
O comprimento máximo dos condutores de interligação do
DPS, tanto da fase (a) quanto ao BEP ou barra PE (b) deve ser
de 50 cm.
Dimensionamento dos cabos, conforme NBR 5410
A seção nominal mínima dos condutores no ramal do DPS será
de 4mm² para DPS classe II. Quando o DPS for destinado à
proteção contra descargas diretas (classe I), a seção mínima é
16mm².
Falha do DPS e proteção contra sobrecorrentes
A possibilidade de falha interna, fazendo com que o DPS entre
em curto-circuito, impõe a necessidade de Dispositivo de
Proteção contra sobrecorrentes (DP), para eliminar tal curto-
circuito.
Quando se faz necessário instalar DP
Quando a suportabilidade a
correntes de curto-circuito do
DPS, provida pelo DP que o
integra, for inferior à corrente de
curto-circuito presumida no ponto
em que se pretende instalá-lo.
Exemplo: A Icc do aqui
apresentado é maior que 5kA.
Dispositivo de Proteção contra sobrecorrentes (DP),
também conhecido, popularmente com “fusível backup”
Se Icc > 5 kA no ponto de instalação do DPS, utilizar DP (fusível backup):
• de 63 a 100 A, associado à VCL Slim (monobloco)
• de 63 a 125 A, associado à VCL SP (plugável)
Obs.: fusíveis NH ou Diazed, tipo gL/gG.
Roteamento de cabos dos ETI
Segregação dos cabos de entrada e saída dos DPS
CERTO!
DPS instalado após o disjuntor
geral;
Comprimento dos cabos é menor
que 50 cm;
Cabos “limpos” não se misturam
com’ cabos “sujos” ou e “terra”.
Certo ou errado?
ERRADO!
O comprimento dos cabos de aterramento
é maior que 50 cm
Cabos limpos se misturam com cabos
sujos;
Certo ou errado?
CERTO!
Comprimento dos cabos é menor que 50
cm;
Cabos “limpos” não se misturam com cabos
sujos.
Neutro e terra são equalizados no
barramento de equipotencialização local
(BEL)
Certo ou errado?
Corrente nominal de descarga (In) e corrente de impulso (Iimp)
Características dos DPS para destinação em proteção contra sobretensões:
Simultaneamente, provocadas por
descargas diretas e transmitidas pela linha
externa
Apenas por descargas diretas sobre a
edificação ou em suas proximidades
Apenas transmitidas pela linha externa de
alimentação ou de manobra
Corrente aplicada nos DPS
In X X
Iimp X X
Capacidade mínima de corrente do DPS usado entre fase e neutro ou entre fase e terra
Iimp =12,5 kA,6,25 As (10/350) e
In =5 kA (8/20)
Iimp =12,5 kA,6,25 kA (10/350)
In =5 kA (8/20)
Capacidade mínima de corrente do DPS usado entre neutro e PE no esquema de
conexão 3
monofásico
Iimp =25 kA12,5 As (10/350) e
In =10 kA (8/20)
Iimp =25 kA,12,5 kA(10/350)
In =10 kA (8/20)
trifásico
Iimp =50 kA25 As (10/350) eIn =20 kA (8/20)
Iimp =50 kA,25 kA (10/350) In =20 kA (8/20)
Classe de acordo com a IEC 61.643-11Classe I e II,
simultaneamenteClasse I Classe II
Critérios de seleção (TEÓRICO)
Critérios de seleção (PRÁTICO) – VCL Slim
Que modelo de VCL seria
aplicado para casas e
apartamentos apresentados
nessa foto? (a tensão é
127/220V)
VCL 275V 20 kA Slim
VCL 275V 45 kA Slim
Alternativa
A escolha de um modelo de capacidade maior
apenas proporcionará maior vida útil da
proteção!
Exemplos de aplicação
VCL 275V 12,5/60 kA
Slim
Exemplos de aplicação
Que modelo de VCL seria
aplicado na entrada (após a
medição) ou QGBT das
construções apresentadas?
Obs.: a tensão é 127/220V.
Guia Prático de PROTEÇÃO RESIDENCIAL
Oferecemos, em nossa homepage, um software que auxilia
na especificação dos DPS necessários para proteger todos
os aparelhos de uma casa.
Uc = Máxima tensão de operação contínua
Onda 8/20
Simula um surto induzido, ou seja já amortecido ou
causado por uma descarga indireta.
t1
t2
Imáx (8/20) = Corrente de descarga máxima
Significa quanta corrente
de surto (raio) o DPS
pode suportar uma única
vez.
In (8/20) = Corrente de descarga nominal
Significa quanta corrente
de surto (raio) o DPS
pode suportar por vinte
vezes.
Onda 10/350
Simula a corrente do raio (descarga direta).
Iimp (10/350) = Corrente de impulso
Significa quanta corrente
de raio o DPS pode
suportar uma única vez.
Só é informada quando o
DPS for Classe I (NBR
IEC 61.643).
Comparativo de formas de onda
Up = Nível de proteção
Significa quanta tensão
residual o DPS vai
“deixar passar” para o
aparelho protegido,
quando estiver
circulando a In (corrente
de descarga nominal).
Afinal, quanto surto os aparelhos suportam?
Suportabilidade a impulso exigível dos componentes da instalação.
Fonte: NBR 5410:2004
Nível de proteção
Graficamente pode-se entender melhor por que o DPS
garante os aparelhos eletroeletrônicos.
Afinal, quanto surto os aparelhos suportam?
Suportabilidade a impulso exigível dos componentes da instalação.
Fonte: NBR 5410:2004
VCL Slim
MonoblocoClasse IEC
61643
Corrente de
descarga
nominal
(8/20)
Corrente de
descarga
máxima
(8/20)
Corrente de
impulso
(10/350)
Nível de
proteção
(In)
Tensão
residual
(5 kA)
Modelo In Imax Iimp Up Ures
VCL 275V 12kA Slim II 5 kA 12 kA não aplicável 0,9 kV 0,9 kV
VCL 275V 15kA Slim II 5 kA 15 kA não aplicável 0,95 kV 0,95 kV
VCL 275V 20kA Slim II 10 kA 20 kA não aplicável 1,5 kV 1,1 kV
VCL 275V 30kA Slim II 10 kA 30 kA não aplicável 1,3 kV 1,0 kV
VCL 275V 45kA Slim II 20 kA 45 kA não aplicável 1,5 kV 1,0 kV
VCL 275V 12,5/60kA Slim I, II 30 kA 60 kA 12,5 kA 1,5 kV 0,8 kV
Nota1: Os modelos de 275V podem ser aplicados tanto em 127V (fase/neutro) quanto em 220V
(fase / neutro).
Nota 2: Os modelos 175V e 460V deverão ser aplicados, conforme a conveniência técnica e
orientação profissional.
Características técnicas do VCL Slim
e-CLAMPER:
a proteção que você pluga e usa.
e-Clamper
Computer Cable e-Clamper
Computer Tel
Proteção individual e simultânea dos aparelhos
eletroeletrônicos contra surtos elétricos conduzidos pela rede
elétrica, telefônica e de TV.
e-CLAMPER: O único DPS de 2 pinos que
oferece a proteção completa.
A linha plugue e use utiliza o sistema exclusivo
Clamper Signal Line Full Protection (SLFP), que
garante a proteção completa da linha de sinal através a
utilização do neutro aterrado a tomada elétrica de 2
pinos, independente da posição em que ela se
encontra, dispensando o terra individual na tomada
elétrica para essa finalidade.
e-CLAMPER Computer Tel
e-CLAMPER Computer Cable
Série 700
DPS classe II, III composto por
1 ou 2 estágios (Faster).
É utilizado na alimentação de Fontes de PLC´s, Relógios de
ponto, portão eletrônico e
câmeras de CFTV.
DCL Slim
DPS classe II composto por
diodo de avalanche (SAD).
Extremamente rápido e
possui corrente máxima de
descarga de 10 ou 20kA.
PRBT
DPS classe II composto por
Varistor e Óxido de Zinco
(MOV) voltado para
proteção d equipamentos de
distribuição, como
transformadores e
disjuntores religadores.
Outros tipos de DPS
Série 800
DPS aplicados nas linhas de
sinal para proteção de
equipamentos de telefonia e
comunicação de dados e
circuitos fechados de TV.
Existem modelos com
conexões por bornes, coaxial
BNC, F, N e conexões jack RJ-
45 e RJ-11.
Módulos de proteção
Esses módulos são
utilizados no distribuidor
geral (DG) para proteção de
centrais telefônicas contra
surtos provenientes das
linhas tronco ou ramais.
Série 900
DPS utilizados na proteção
de equipamentos de
instrumentação e controle
de processos contra surtos
provenientes das linhas de
sinal de campo. Existem
protetores voltados para
linhas de sinais analógicos e
digitais.
Outros tipos de DPS
Centelhador a gás
Bipolar
Tripolar
Fail-safe
Varistor: construção e gráficos
Curva tensão x corrente
Varistor: construção e gráficos
Varistor: construção e gráficos
Curva de degradação
Diodo de Avalanche: gráfico
Perda de neutro em circuito monofásico
Perda de neutro em circuito monofásico
Perda de neutro em circuito trifásico
I
Perda de neutro em circuito trifásico
I
Esquema de conexão
Entrada Saída
Sinal Sinal
PE
I
Série 900 (instrumentação e controle)
DPS em Linhas de Sinal (Telefonia)
Tronco
DG
Ramais
Proteção elétrica
DG
I
DPS em Linhas de Sinal (CFTV)
Energia
Vídeo
Comando
I
DPS em Linhas de Sinal (CFTV)
Energia
Vídeo
Comando
I
Esquema de conexão
I
Exemplos de aplicação
Proteção de um circuito de portão eletrônico de uma residência em uma
região urbana. A tensão do circuito é 220 volts (fase-fase) e o sistema
de aterramento é TNC e a corrente do circuito é menor que 10 A.
01 VCL 275V 20 kA Slim por fase no QDC.
01 DPS 722.B.010.127 Faster próximo ao circuito do portão.
Placa do
portão eletr.
I
Sinalização remota
Equipamento
Classe I, II: VCL Slim
EQUIPAMENTO
PLC
Supervisório
Classe I, II: VCL Slim
I
Linha Plugue & Use: Computer Protector
Computer Protector PRO G
I
PRBT Clamper
Modelo para rede convencional Modelo para rede isolada
Disponíveis em modelos de 10 e 20 kA com tensões de 280V e 440 V
I
PRBT Clamper
I
Cuidados na instalação de DPS em linhas de energia
VCL 460V 12,5/60 kA (classe I,II)
VCL N/PE (classe II) padrão NEMA
Tensão de alimentação 127 V
Conexão de neutro
I
Especificação dos DPS
Corrente de Descarga Máxima
Corrente máxima (Imax
) é o valor de crista de uma corrente através doDPS com uma forma de onda 8/20 (classe II). Imax é maior que In.
t1
t2
Máxima tensão de operação contínua
É a tensão de serviço do DPS.
Esse valor deve ser superior à tensão
do circuito.
Especificação dos DPS
I
Corrente de Descarga Nominal
Corrente Nominal (In) é o valor de crista da corrente pelo DPS, com
uma forma de onda de corrente 8/20. (Classe II)
Especificação dos DPS
I
Atenção para os equipamentos!!
Durante o surto, os DPS limitam o surto elétrico a uma tensão chamada
nível de proteção (Up) ou tensão residual (clamping)
SE:
protegidoAparelhoVU aparelhodoimpulsoP
Especificação dos DPS
I
71 A3.680 Volts50%20kA
213 A11.040 Volts15%60kA
355 A18.400 Volts5%100kA
621 A32.200 Volts1%175kA
Tópicos
Introdução
Descargas atmosféricas
DPS - Funcionamento e tecnologias
Classes de proteção
Modelos de DPS classe I/II (SCL, GCL e VCL)
Especificação de DPS
Instalação de DPS em linhas de energia
Cuidados na instalação de DPS em linhas de energia
Série 700 e coordenação com VCL
Linha Plugue e Use
PRBT
DCL Slim
DPS em linhas de sinal
Série 800
Módulos de Proteção
Série 900
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