Em Application Note de 2007 a Rychem, divisão da Tycho (www.tycho.co.jp) mostra como os dispositivos LVR e ROV podem ajudar os projetistas a atender as exigências do padrão IEC 61000-4-5 em aplicações conectadas á rede de energia elétrica.
A necessidade de se ter uma confiabilidade cada vez maior nos equipamentos ligados a uma rede sujeita a surtos, transientes, sobre-tensões, comutações, descargas atmosféricas faz com que seja necessário dar uma atenção especial ao padrão global IEC 61000-4-5 que estabelece os modos de teste para correntes e tensões em equipamentos conectados à rede de energia.
Com a combinação de proteção contra sobre-corrente e sobre-tensão, num único componente os projetistas podem minimizar a quantidade de partes do projeto além do custo. A Tycho Electronics possui algora uma linha de dispositivos PolySwitch e Varistores de Metal-Óxido (ROV) que atendem a esse tipo de aplicação.
Analisando o Problema
Sobretensão e sobre-corrente são ainda considerado dois elementos separados no processo de desenvolvimento de um projeto. Como resultado, as estratégias de proteção podem resultar em configurações com diversos componentes, muitas vezes custosas.
Além disso, a interação entre os elementos de proteção pode afetar o desempenho do circuito, em determinadas condições não previstas no projeto.
Com os dispositivos PolySwitch (LVR) e os Varistores de Óxido Metálico (ROV) atuando em conjunto os projetistas podem ter uma solução completa com poucos componentes, além de uma confiabilidade maior.
Padrão IEC 61000-4-5 Para as Condições de Teste
O padrão especifica a tensão e a corrente das formas de onda de surto para cinco classes de instalação de equipamentos. Essas classes são as seguintes:
Classe 1 - Ambiente elétrico parcialmente protegido, os surtos não devem exceder os 500 V.
Classe 2 - Ambiente elétrico onde os cabos são bem separados, mesmo em pequenas distâncias. Os surtos não devem exceder 1 kV.
Classe 3 - Ambiente elétrico onde cabos de sinal e de energia correm paralelos.Os surtos não devem exceder 2 kV.
Classe 4 - Ambiente elétrico onde as interconexões correm como cabos externos com cabos de energia e cabos de sinal. Surtos não devem exceder os 4 kV.
Classe 5 - Ambiente elétrico para equipamentos eletrônico juntamente com linhas de energia em áreas não habitadas densamente, sem sistema de aterramento espalhado. Surtos não devem exceder os 4 kV.
Nos equipamentos para a rede CA, os testes para imunidade contra surtos são feitos usando uma combinação de ondas de tensão tendo um tempo de subida de 1,2 us e 50 us de queda e uma forma de onda corrente com subida de 8 us e 20 us de tempo de descida.
Tempos diferentes de subida e descida são usados para determinados tipos de aplicação em telecom e comunicação de dados, mas todas as aplicações na rede ACA são testadas conforme define a seguinte tabela para cada classe:
A Solução
Os dispositivos ROV e LVR da Raychem Circuit Protection oferecem uma solução única para ajudar na sobrevivência de um equipamento eletrônico no ambiente rude da rede de energia e passar nos testes especificados pelo padrão IEC 61000-4-5.
Como os dispositivos LVR são especificados para 165 V eles podem ser combinados diretamente com os ROV de proteção contra sobretensão na linhas de corrente alternada, conforme mostra o circuito típico da figura 1.
Na figura 2 temos um exemplo de proteção de uma fonte, com a implementação dos dispositivos antes do transformador.
Observe que o LVR (proteção contra sobrecorrente) é ligado em série com o circuito protegido enquanto que o ROV (Proteção contra sobretensão é ligado em paralelo com o circuito protegido.
Mas, a proteção também pode ser feita com dispositivos de menor corrente e menor tensão, depois do transformador, como alternativa para um projeto, conforme mostra a figura 3.
Considerações sobre layout
A colocação dos dispositivos LVR e ROV numa placa não é crítica, desde que os dispositivos sejam escolhidos apropriadamente. No entanto, se a geometria permitir, o LVR deve ficar adjacente ao ROV, pois o LVR pode ajudar a proteger o ROV em caso de uma condição de sobrecarga maior pela sua transferência de calor que faz que ele atue mais rapidamente.
As condições que fizerem com que o LVR trave e com isso conduza por muito tempo correntes intensas podem provocar uma falha por sobre-temperatura do ROV. Uma maneira de se evitar isso é montando um componente próximo do outro de modo a obter um acoplamento térmico.
Seleção de Componentes
A escolha dos dispositivos LVR e ROV para uma aplicação vai depender da classe IEC 64100-4-5 do circuito a ser protegido, assim como das próprias condições do equipamento.
Quando selecionando um dispositivo LVR a primeira consideração a ser feita será casar a corrente de manutenção com a corrente inicial drenada pelo equipamento em condições normais de funcionamento.
A classe de instalação não vai afetar a escolha do dispositivo LVR já que todos eles são especificados para 265 V. Os LVR não são recomendados para as aplicações onde eles estejam sujeitos a condições acima dos seus máximos. Assim, quando se usar um dispositivo LVR num aplicação classe 5, ele deve ser protegido por uma resistência em série ou um ROV em paralelo.
Quando selecionar um dispositivo ROV a tensão CA nominal da rede de energia para o equipamento, assim como a classe de instalação IEC 61000-4-5 devem ser considerados. A tensão CA nominal da rede de energia vai definir o dispositivo ROV e a classe, vai definir o diâmetro do dispositivo. Na tabela abaixo temos a indicação da escolha dos dispositivos.
