Supressor de surto

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Antecedentes

Perturbações na linha de energia ocorrem em média quatro vezes ao dia, de acordo com estudos do Instituto de Engenheiros Elétricos e Eletrônicos (IEEE). Esses distúrbios - aumentos na corrente que podem danificar dispositivos eletrônicos conectados a tomadas - podem ser causados ​​por raios ou outros incidentes relacionados ao clima; acidentes de trânsito afetando linhas de transmissão; o uso de produtos elétricos como motores, compressores e lâmpadas fluorescentes; equipamentos elétricos de alta potência e flutuações de tensão iniciadas por uma empresa de energia; e ruído de alta frequência. Esses distúrbios podem interromper ou eliminar o serviço de energia e danificar o equipamento elétrico. Tanto surtos quanto picos podem ser evitados usando um supressor de surtos, um aparelho que serve para aterrar a interferência ou, em outras palavras, executar a interferência no solo em vez de no equipamento elétrico e / ou absorver o fluxo excessivo de corrente por toda parte um sistema elétrico. Picos e picos podem danificar equipamentos eletrônicos, mesmo quando não estão ligados.

História

Um dos primeiros supressores de surto foi desenvolvido pela empresa General Electric na década de 1950. Um dispositivo semelhante estava sendo desenvolvido no Japão na mesma época. Os supressores de surto iniciais utilizaram retificadores de selênio (componentes usados ​​para converter corrente contínua em corrente alternada) e, posteriormente, pilhas de carbono (componentes em forma de disco usados ​​para transportar corrente).

A maioria dos supressores de surto comumente usados ​​hoje em dia utiliza a tecnologia de centelha-gap - um sistema pelo qual o supressor quebra ou causa curto-circuito nas correntes quando a tensão aplicada a um dispositivo eletrônico excede a tolerância máxima, ou classificação, do dispositivo. Existem três tipos de supressores de surto de centelha, supressores de tubo de gás, supressores de varistor de óxido de metal (MOV) e supressores de avalanche de silício (um tipo específico de supressor de voltagem transiente [TVS]). Os nomes dos tipos referem-se aos materiais que são o principal componente de cada tipo de supressor de surto.

Um TVS utiliza um processo denominado "fixação de tensão de polarização reversa". Neste processo, o excesso de corrente que flui através de um diodo TVS (um dispositivo semicondutor tubular que é semelhante a um resistor) quebra e se torna um curto-circuito quando a tensão aplicada a um circuito excede a avalanche nominal desse circuito, ou nível máximo. Um TVS é usado apenas com circuitos de corrente contínua (DC), onde a corrente flui apenas em uma direção (como em uma bateria de automóvel), mas dois TVSs colocados costas com costas protegerão um sistema de corrente alternada (AC), onde a corrente flui para ambos caminhos.

Um supressor de tubo de gás é comumente usado com linhas de alimentação de tensão e comunicações. O supressor de tubo de gás provoca um curto-circuito em uma oscilação de energia e carrega qualquer corrente alta associada para o solo, desviando do circuito que seria afetado, fornecendo um caminho de baixa voltagem para o excesso de corrente através de um tubo de cerâmica ou metal. O gás no tubo ioniza durante um pico e cria um estado de condução dentro do supressor. A onda é transformada nesta atmosfera condutora em um arco de descarga, que provoca um curto-circuito no supressor e qualquer corrente alta é aterrada. O gás subsequentemente desioniza e o supressor é reiniciado.

Diagrama de circuito de um supressor de pico.

Um MOV usa resistores variáveis ​​ou varistores e, portanto, é mais funcional com um sistema CA. Um supressor de MOV absorve tensão extra durante oscilações positivas e negativas em um sistema CA por meio de um processo conhecido como fixação. Quando a tensão aplicada ao circuito excede a classificação MOV - a carga acima da qual o MOV deve ser acionado - um curto-circuito é causado e a tensão é transferida para o corpo absorvente do supressor MOV, contornando assim o circuito que teria caso contrário, foi interrompido.

Matérias-primas

A montagem real de um supressor de surto é relativamente simples. A complexidade do instrumento reside nas funções dos vários componentes. O principal componente de um supressor de tubo de gás é uma cerâmica cilíndrica ou tubo de metal para conter o gás oxigênio, que carregará o excesso de corrente. Este tipo de supressor também utiliza arruelas de brasagem feitas de cobre ou uma liga de cobre e prata, eletrodos ocos de paredes finas feitos de uma substância como Kovar com flanges radiais e material absorvente absorvente.

Os principais componentes de um supressor de MOV são os MOVs de cerâmica em forma de disco, que absorvem o excesso de corrente. Este tipo de supressor também utiliza componentes em forma de anel rodeados por bobinas. Esses componentes são chamados de bobinas toroidais balanceadas, um tipo de indutor que é um componente que armazena energia elétrica como um campo eletromagnético. O indutor se expande e entra em colapso para manter um fluxo constante de corrente em toda a bobina. Capacitores retangulares planos ou em forma de disco de alta frequência e capacitores VHF podem ser usados ​​para filtrar interferências eletromagnéticas e de radiofrequência. Um capacitor armazena uma carga eletrostática e aumenta ou diminui a carga para manter um fluxo constante de voltagem através do componente. Os componentes são todos montados em uma placa de circuito feita de material rígido e não condutor, como fibra de vidro.

O processo de fabricação

Supressor de tubo de gás

• 1 Primeiro, as extremidades do tubo de cerâmica ou metal devem ser equipadas com material metálico condutor, como cobre. Isso é conhecido como metalização.
• 2 Em seguida, arruelas de brasagem são fixadas nas extremidades metalizadas do tubo.
• 3 Eletrodos ocos de parede fina com flanges radiais para conexão com as arruelas são então inseridos em qualquer uma das extremidades do tubo.
• 4 O conjunto é então aquecido para soldar os componentes e o interior do tubo é evacuado.
• 5 O tubo também pode ser forrado com material absorvente para absorver quaisquer gases indesejados no interior do tubo.

supressor MOV

• 6 Primeiro, a placa de circuito é metalizada (um circuito é rastreado) com folha de cobre, depósito de cobre ou outro material altamente condutor.
• 7 Em seguida, os slots para os resistores e capacitores são gravados na placa de circuito metalizada.
• 8 Os MOVs, bobinas toroidais e capacitores são soldados à placa de circuito.
• 9 Tomadas e uma chave liga / desliga estão conectadas e a unidade é aparafusada em um invólucro de plástico ou metal com aberturas para as tomadas e a chave.

Controle de qualidade

Os dispositivos eletrônicos estão sujeitos a especificações rígidas e requisitos de controle de qualidade. O IEEE, que é um órgão de definição de padrões credenciado pelo American National Standards Institute, define os padrões que os equipamentos elétricos americanos devem atender para serem vendidos. A maioria, senão todos, os equipamentos elétricos à venda nos Estados Unidos também são testados pelo Underwriters Laboratories (UL), uma empresa independente que fornece testes de desempenho e segurança de produtos. O selo UL na embalagem do equipamento elétrico indica que esses produtos resistiram a esses testes. A UL também atribui classificações a produtos com base em fatores de segurança e desempenho. Assim, não apenas o selo indica que um produto passou nos testes da UL, mas a classificação indica o quão bem o produto se saiu nesses testes.

O Futuro

Como o design do supressor de surto é bastante simples, as inovações se concentram mais em aprimorar o produto original do que em mudar sua composição. Embora os supressores de surto MOV continuem sendo o aparelho mais comum para proteção contra surtos residencial e comercial, muitos modelos de supressores de surto MOV estão disponíveis. Alguns modelos incorporam resistência à interferência de linha telefônica e métodos de última geração para eliminar a interferência de ruído. Muitas mudanças são orientadas a pacotes. A configuração da tomada é alterada para permitir que mais aparelhos sejam conectados ao supressor e para acomodar transformadores plug-in; o invólucro é feito de materiais mais duráveis, como alumínio; e indicadores LED de diagnóstico (luzes que indicam o status da linha e se há alguma interferência) são adicionados. Como as necessidades de eletrônicos residenciais e comerciais continuam a crescer em um ritmo rápido e a proteção de equipamentos eletrônicos - especialmente computadores e equipamentos de telecomunicações - torna-se primordial, este dispositivo eletrônico pequeno e simples está rapidamente se tornando um componente necessário de qualquer configuração eletrônica.