guia técnico de painéis de controle - schneider electric · é a radiação eletromagnética da...
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Guia Técnico de Painéis de ControleComo evitar mau funcionamento das máquinas e danos aos eletrônicos provocados por surtos de tensão?
3
ÍndiceIntrodução 4-7
1 Dispositivos de Proteção contra Surtos 8-9
• Qual é a aparência de um Dispositivo de Proteção contra Surtos (DPS)? 9
• Como um DPS funciona? 9
2 Aplicações dos Dispositivos de Proteção contra Surtos 10-13
• Circuitos de alimentação CA 11 • Foco em… Regras para cabeamento de
um DPS CA em um painel de controle de máquina 12
• Circuitos de tensão muito baixa 13
3 Guia de escolha 14-15 • Para selecionar: o DPS de acordo com
a tensão do circuito 15 • Para selecionar: contatores e DPS para
atenuação dos surtos de chaveamento 15
4
As máquinas sofrem surtos diEm caso de falha, o diagnóstic
Algumas situações relevantes…
Os surtos são dificilmente observáveis e têm múltiplas consequências sobre máquinas e processos. Alguns são sérios, com riscos de lesões às pessoas, enquanto que outros afetam apenas os materiais. Em muitos casos, os usuários têm dificuldades para investigar as causas.
Paradas inesperadas• Paradas de ventilação, elevador ou iluminação,
causando riscos para as pessoas.
• Paradas de outros equipamentos, causando
superaquecimento, resfriamento excessivo,
inundações com danos à instalação e ao
edifício.
• Paradas de máquinas, causando perda de
produção, etc.
ComportamentoestranhoOs controles de
máquinas algumas
vezes tornam-se
imprevisíveis causando,
como piores
consequências,
informações erradas
no visor alfanumérico,
velocidade excessiva
de motores com avaria
mecânica.
Colapso elétrico e eletrônico• Os dispositivos eletrônicos geralmente são
sensíveis a surtos provocados pelas linhas de
alimentação, sensores e linhas de comunicação.
• A sobretensão pode destruir componentes
eletrônicos ou causar fl ashes entre as trilhas de
circuitos impressos.
• Em algumas situações, o colapso pode
transformar-se em um incêndio.
5
ariamente. co correto é sempre realizado?
Eles são invisíveis e transitórios: os surtos causam mau funcionamento e danos
A energia proveniente de surtos industriais é menor, mas ainda causa inconvenientes.
A diferença é uma questão de energia.
Exemplo: dano à placa-mãe de
um modem provocado por surto
atmosférico através de linha de
telecomunicação.
Surtos atmosféricosEm um surto
provocado por um
raio, a energia é
grande.
Ela é sufi ciente para
destruir componentes
eletrônicos e até
mesmo vaporizar
condutores.
Surtos industriais > São causados por:
• chaveamento de
bancos de
capacitores, bobinas
de contatores ou
outras comutações
de cargas indutivas
• acionamentos de
motores.
> Suas consequências:
• superposição de
ruído em sinais
analógicos que geram
falsas indicações (ex.:
temperatura errada)
• alteração de dados
nas memórias
• menor velocidade de
transmissão devido a
repetições
• reinicialização do
sistema, etc.
230 V
Tempo
Tensão
Os surtos provocados por raios geram milhares de volts
Os surtos de chaveamento geram centenas de volts
Painel de Controle - Guia Técnico • Como evitar mau funcionamento das máquinas e danos aos eletrônicos provocados por surtos de tensão?
6
Como são gerados os surtos atmosféricos?
Onde a proteção deve ser instalada?
Um raio pode cair próximo a uma
edifi cação. O potencial de terra
em torno do ponto de impacto
aumenta perigosamente.
Impacto direto de
raio no edifício.
Raio na rede aérea de
energia elétrica ou linha
de telecomunicação.
A sobrecorrente e
sobretensão podem
espalhar-se por
diversos quilômetros a
partir do ponto de
impacto.
Um raio pode cair nas proximidades de uma linha de energia elétrica:
é a radiação eletromagnética da corrente da descarga atmosférica que
produz uma corrente elevada e uma sobretensão na rede de
alimentação de energia elétrica.
Para-raios?
Ele só fornece proteção contra
incêndios para a edifi cação ao
forçar a sobretensão a fl uir para a
terra utilizando um condutor
seguro.
A proteção reforçada contra
surtos na distribuição elétrica é
fortemente recomendada.
A proteção dos
equipamentos contra
surtos pode ser:
• coletiva,
em painéis principais e
distantes
• individual,
em cada painel de
controle de máquinas.
Aterramentoda instalação
Em todos os casos, a sobretensão fl uirá da linha de energia ou de telecomunicação para a terra, ou no sentido contrário, dependendo de qual condutor seja afetado pela descarga atmosférica.
7
Como são gerados os surtos industriais?
Onde a proteção deve ser instalada?
• Correntes de chamada
elevadas, durante o
chaveamento de capacitores.
• Sobretensões elevadas,
durante a ativação
simultânea de múltiplas
bobinas de contatores.
Quadro de distribuição
Banco de capacitores
Linhas de energia poluídas por
surtos.
Harmônicas, geradas
por inversores de
frequência.
Redução das perturbações por meio de:
• contatores específi cos para
capacitores com resistores de
atenuação integrados
• fi ltros de bobinas para contatores.
Quadro de distribuição
Banco de capacitores
Filtros de indutores/capacitores reduzem a distorção
harmônica na linha de alimentação causada por alguns
inversores de frequência.
Proteção por DPS na derivação
especial do barramento a
montante (Canalis) ou nos
painéis de controle.
Painel de Controle - Guia Técnico • Como evitar mau funcionamento das máquinas e danos aos eletrônicos provocados por surtos de tensão?Painel de Controle - Guia Técnico • Como evitar mau funcionamento das máquinas e danos aos eletrônicos provocados por surtos de tensão?
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1
Dispositivos de Proteção contra Surtos (DPS)
9
L U = Un
Carga a ser protegida
230 V
CA
Carga a ser protegida
> 2
30 V
CA
, m
as n
ão
destr
utiva
L U > Un
Tecnologia de
cartucho
O DPS é composto por
um varistor ou um tubo
de gás.
Varistor: sua resistência diminui quando a tensão aumenta.
Tubo de gás: um arco condutor surge entre os eletrodos acima de uma determinada tensão.Como um DPS funciona?
Qual é a aparência de um Dispositivo de Proteção contra Surtos (DPS)?
• Tecnologia combinada:
O disjuntor de desconexão integrado isola
automaticamente o DPS quando seus
cartuchos precisam ser substituídos.
Desta forma, o desconector oferece
continuidade do serviço para o restante da
instalação.
• DPS versão cartucho:
Com varistores integrados em cartuchos
conectáveis, para facilitar a manutenção.
O DPS atua como uma válvula:
• Ele está fechado (alta impedância) quando
a tensão é normal (U = Un).
• Ele é aberto (condutor)
em caso de surto.
O que acontece quando a tensão principal excede a “tensão máxima permanente" (Uc do DPS)? A corrente de surto é desviada diretamente à
terra e, assim, o pico de tensão é reduzido
para um valor não perigoso para a instalação
elétrica, a qual é cabeada em paralelo.
Após um determinado número de surtos,
dependendo da sua intensidade, o varistor
será curto-circuitado e precisará ser
substituído. A informação é geralmente
fornecida por um indicador mecânico
disponível no frontal do cartucho.
Desconector
DPS
Um desconector é
um disjuntor
dedicado que isola o
circuito do DPS
quando o cartucho
do varistor chega ao
fi m da sua vida útil
ou durante a
manutenção.
Zoom:
iQuick PRD 3P+N Versão cartucho iPRD 3P+N
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Aplicações dos Dispositivos de Proteção contra Surtos
Painel de Controle - Guia Técnico • Como evitar mau funcionamento das máquinas e danos aos eletrônicos provocados por surtos de tensão?
11
Implementação O DPS e seu desconector são conectados
entre o disjuntor de entrada (geralmente ao
bloco de distribuição) e o barramento terra.
Uma vez que o surto de tensão estará limitado
entre esses dois pontos, os circuitos da
máquina estarão protegidos.
Circuitos de alimentação CA1
A impedância do circuito do desconector + DPS deve ser a mais baixa possível. As ligações dos cabos
devem ser as mais curtas possíveis para assegurar o menor pico de tensão residual durante o fl uxo de
corrente. 50 cm de cabo por fase asseguram uma tensão residual ≤ 500 V, o que é aceitável.
Dica do especialista
Placa do painel de controle
Disjuntor de entrada
Desconector
DPS
Circuitos de controle da máquina e de energia
Corrente de descarga
Quais meios de proteção selecionar?
Barramento terra
Bloco de distribuição
Escolha de...
Desconector do DPSÁrea muito exposta ou
edifi cação equipada com
um para-raios (mesmo no
caso de uma linha de
energia subterrânea).
> Risco muito alto
Classe I Classe I+II
DPS Classe I / I+II
De preferência
instalar o DPS no
quadro principal.
Graças à tecnologia combinada, a
seleção de um desconector separado
não é mais necessária.
Contra surtos residuais
regenerados automaticamente
que surgem ao longo de 20-30
metros de um cabo conectado
a um quadro já protegido.
> Risco muito alto e normal
Classe III
DPS Classe III
Como um complemento
de um DPS Classe I+II
ou Classe II. A ser
posicionado próximo à
carga a ser protegida.
Edifi cação com rede
elétrica aérea total ou
parcial.
> Risco normal
Classe II
DPS Classe II
Sozinho ou como
complemento de um
DPS classe I. Instale
o DPS no quadro
principal ou no
quadro secundário
Tipos de DPS CA de acordo com o risco
É escolhido na oferta indicada pelo
fabricante do DPS, visando assegurar a
sua coordenação elétrica com a
proteção a montante conhecida ou
presumida.
Assim, o acionamento durante raios
será evitado.
Foco em...
Painel de Controle - Guia Técnico • Como evitar mau funcionamento das máquinas e danos aos eletrônicos provocados por surtos de tensão?
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Regras para cabeamento de um DPS CA em um painel de controle de máquina
Exemplo em um:
Painel metálico Prisma Plus
Exemplo em um:
Quadro Pragma de plástico
Área para compontentes de proteção e controle
Barramento terra primário
Barramento terra secundário
EntradaBloco de distribuição DPS
Terra
12
3
Entrada
Terra
1
O chassi metálico é utilizado como um condutor
Conecte o cabo com uma arruela de pressão para garantir um contato perfeito.
Essa solução só é possível com painéis que atendam à norma ABNT NBR IEC 60439-1.
1
iQuick PRD 40r 3P+N
(ref. A9L16294)
• Coordenação elétrica perfeita entre o
desconector e o DPS.
• Cabeamento mais rápido.
• A segurança é mantida uma vez que o
desconector é ativado em caso de cartucho
defeituoso ou ausente.
• Desconexão rápida do DPS antes do teste
dielétrico da distribuição ou placa de controle.
Os Dispositivos de Proteção contra Surtos da Schneider Electric para aplicações CAA tecnologia
iQuick PRD 40r
oferece
desempenhos
melhores do que
a tecnologia
tradicional.
L3 (cabo de terra do DPS) ≈ 5 cm
L2 (ligação interna) ≈ 0 cm
L1 (cabo L mais longo) ≈ 12 cm
1
2
3
L1 + L2 + L3 < 50 cm
13
ENTRADA SAÍDA
ENTRADA SAÍDA
iPRI
iPRI
Sensor eletrônico
Cabo blindado
DPS em sérieControlador lógico programável
SAÍDAENTRADA
1
2
3
DPS iPRI de 4 canais protegendo as entradas de um controlador:
Princípio de cabeamento de um DPS para uso
em série.
4 sensores binários com polaridade comum são
protegidos por um DPS iPRI de 4 canais.
2 sensores analógicos ou linhas de dados sem
polaridade comum são protegidos por um DPS
iPRI de 4 canais.
iPRI – 4 canais
(ref. A9L16339)
Instale o DPS no painel de controle, próximo do bloco de terminais do sensor.
Dica do especialista
Circuitos de tensão muito baixa
2
Painel de Controle - Guia Técnico • Como evitar mau funcionamento das máquinas e danos aos eletrônicos provocados por surtos de tensão?Painel de Controle - Guia Técnico • Como evitar mau funcionamento das máquinas e danos aos eletrônicos provocados por surtos de tensão?
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Guia de escolha
15
Para selecionar: O DPS de acordo com a tensão do circuito
Contatores e supressores para atenuação de surtos de chaveamentoContatores para bancos de capacitores
Os capacitores são chaveados em 2 fases:
• Fase 1: contatos auxiliares fechados, os
resistores de atenuação (cabos brancos
resistivos) limitam a corrente de chamada.
• Fase 2: menos de 1 segundo depois, os
contatos principais são fechados, encurtando
os resistores de atenuação.
A corrente total fl ui.
Módulos supressores para bobinas de contator
A bobina do contator
gera transientes durante
o chaveamento. Eles
podem ser absorvidos
por um módulo supressor
ligado em paralelo.
Vários tipos de
supressores (RC,
varistores, diodos
volantes) para escolher
de acordo com a tensão
CA ou CC e aumento
aceitável do tempo de
abertura do contator.
Gama LC1D.K:
contatores de 3 polos para
chaveamento de
capacitores
Classe I + II (+ desconector) Classe II Classe III
Alto risco. Para uma única máquina em
um abrigo isolado e exposto (bomba,
turbina eólica...).
Icc máx.: 10 kA
Risco normal, para proteção da máquina.
Icc máx.: 10 kA
Para proteção complementar da máquina quando
uma proteção global Classe I ou II já é fornecida
pela distribuição elétrica.
Icc máx.: 10 kA
C120N - 80 A iPRF1 12.5r iQuick PRD 20r Derivação de proteção contra surtos comum
iQuick PRD 8r Derivação de proteção contra surtos comum
1P+N (ref. A9L16632)
3P (ref. A9L16633)
3P+N (ref. A9L16634)
1P+N (ref. A9L16295)
3P (ref. A9L16296)
3P+N (ref. A9L16297)
Canalis KN (ref. KNBQPRD)
Canalis KS (ref. KSBQPRD)
1P+N (ref. A9L16298)
3P (ref. A9L16299)
3P+N (ref. A9l16300)
Canalis KN (ref. KNBQPF)
Canalis KS (ref. KSBQPF)
Alimentação CA
Tensão muito baixa CA/CC
Gama de DPS para cabos de
alimentação, de sensores ou de dados
que passam junto a condutores de alta
tensão ou ao ar livre.
Gama de DPS para
linha de
telecomunicação
analógica,
compatível com
ADSL.
Tensão máxima permanente: 53 VCC – 37 VCA
Corrente de linha máxima: 300 mA
Tensão máxima permanente:
180 VCC – 130 VCA
iPRI iPRC
4 canais (ref. A9L16339) 1 canais (ref. A9L16337)
Alta tensão CC
DPS CC para
gerador fotovoltaico
Tensão máxima permanente:
600 VCC para 16434 – 1000 VCC para 16436.
PRD40r 600CC PRD40r 1000CC
(ref. 16434) (ref. 16436)
LA4D.., LAD4…
módulos supressores para
contatores TeSys D
CPTG002_BR_03-2015
© 2
012 -
Schneid
er E
lectr
ic -
All
rig
hts
reserv
ed
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Links úteisEntendendo os princípios de proteção, projetando sistemas
de proteção
http://www.electrical-installation.org/wiki/Protection_against_voltage_surges_in_LV
Escolhendo o DPS adequado
http://www.schneider-electric.com.br
Documentos úteisProjetando uma rede de distribuição de acordo
com as normas IEC
Schneider Electric Brasil LtdaAv. das Nações Unidas, 18.60504753-100 - Santo Amaro - São Paulo - SP Tel.: 0800 7289 110www.schneider-electric.com.br
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Electrical installation guideAccording to IEC international standards
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