Picos de energia são assassinos silenciosos em sistemas elétricos modernos. Da eletrônica residencial à automação industrial e usinas solares, até mesmo uma única sobretensão transitória pode causar tempo de inatividade, reparos dispendiosos ou falha do equipamento. A solução? Dispositivos de proteção contra surtos (SPDs).
Neste guia, detalharemos os diferentes tipos de dispositivos de proteção contra surtos, explicaremos como eles funcionam e compararemos suas aplicações. No final, você saberá exatamente quais tipos de SPD se adaptam ao seu sistema – seja ele uma instalação residencial, de data center ou fotovoltaica.
A Dispositivo de proteção contra surtos (SPD) é um componente de segurança instalado em um sistema elétrico para limitar sobretensões transitórias causadas por quedas de raios, eventos de comutação ou distúrbios de serviços públicos. Funciona desviando a energia dos surtos com segurança para a terra, protegendo os equipamentos conectados.
Pense em um SPD como uma válvula de alívio de pressão: ele não impede que o surto aconteça, mas canaliza o excesso de energia para longe dos componentes eletrônicos sensíveis.
Os SPDs contam com componentes como varistores de óxido metálico (MOVs), tubos de descarga de gás (GDTs) e centelhadores. Quando a tensão excede um limite seguro (Uc), o SPD muda para o modo de condução, fixando o surto a uma tensão residual mais baixa (Up).
Parâmetros principais para entender:
Uc (Tensão Máxima de Operação Contínua): a tensão normal que o SPD pode suportar.
Acima (nível de proteção de tensão): tensão de fixação que os dispositivos a jusante “verão”.”
In / Imax (corrente de descarga nominal e máxima): quanta corrente de surto o dispositivo pode absorver.
Iimp (corrente de impulso): específico do Tipo 1, representando formas de onda de relâmpagos.
Compreender os tipos de SPD é a chave para projetar proteção contra surtos em camadas. Padrões internacionais como CEI 61643-11 (AC), IEC 61643-31 (CC/PV), e UL 1449 (América do Norte) defina diferentes classes com base nas formas de onda de teste, capacidade de energia e local de instalação.
Abaixo, detalhamos os diferentes tipos de dispositivos de proteção contra surtos (SPDs) que você encontrará, com suas funções técnicas e orientações de aplicação.
Definição: Projetado para descarregar parcialmente a corrente elétrica. Testado com a forma de onda de impulso de 10/350 µs (Iimp) representando uma queda direta de raio.
Ponto de instalação: Entrada de serviço, normalmente a montante do quadro de distribuição principal. Frequentemente utilizado em edifícios equipados com Sistema de Proteção contra Raios (LPS) externo.
Parâmetros principais:
Iimp (Corrente de Impulso): capacidade nominal de corrente do raio.
Uc (Tensão Máxima de Operação Contínua): garante nenhum dano durante a operação normal.
Up (nível de proteção de tensão): tensão residual vista pelos circuitos a jusante.
Tecnologia usada: Centelhadores, MOVs para serviço pesado ou designs híbridos.
Casos de uso:
Instalações industriais, torres de telecomunicações, hospitais.
Edifícios altos em regiões com alta densidade de raios.
Exemplo: Uma fábrica com pára-raios no telhado exigirá SPDs Tipo 1 na fonte principal de entrada.
Definição: Lida com surtos de comutação e efeitos indiretos de raios. Testado com forma de onda de corrente de 8/20 µs (In, Imax).
Ponto de instalação: Quadros principais ou subdistribuidores dentro da instalação.
Parâmetros principais:
In (Corrente de Descarga Nominal): resistência sob múltiplos surtos.
Imax (Corrente Máxima de Descarga): capacidade máxima de surto.
Acima: deve coordenar tanto com o Tipo 1 upstream quanto com o Tipo 3 downstream.
Tecnologia usada: Módulos baseados em MOV, muitas vezes conectáveis para fácil substituição.
Casos de uso:
Casas residenciais, edifícios de escritórios, lojas de varejo.
Proteção padrão em áreas com risco moderado de sobretensão.
Exemplo: Um pequeno escritório sem LPS externo normalmente usaria SPDs Tipo 2 na placa principal.
Quer uma análise detalhada? Leia nosso guia completo: O que é um dispositivo de proteção contra surtos tipo 2?
Definição: Proteção fina para equipamentos terminais. Testado com onda combinada (tensão 1,2/50 µs + corrente 8/20 µs).
Ponto de instalação: O mais próximo possível do dispositivo protegido (tomada, entrada do dispositivo).
Parâmetros principais:
Up: nível de fixação muito baixo para proteger cargas sensíveis.
Deve ser usado em coordenação com upstream Tipo 2.
Tecnologia usada: MOVs combinados com filtros para atenuação extra.
Casos de uso:
Computadores, drivers de LED, eletrônicos médicos e sistemas de controle.
Exemplo: Uma máquina de ressonância magnética hospitalar requer SPD Tipo 3 próximo ao dispositivo, trabalhando em conjunto com o Tipo 2 a montante.
Saiba mais em nosso artigo dedicado: O que é um protetor contra surtos tipo 3?
Definição: Uma única unidade SPD testada para formas de onda Classe I (10/350 µs) e Classe II (8/20 µs).
Beneficiar: Protege contra raios diretos, bem como sobretensões de comutação em um dispositivo.
Ponto de instalação: Entrada de serviço quando o espaço ou o orçamento limitam vários dispositivos.
Casos de uso:
Edifícios comerciais ou residenciais de médio porte precisam de soluções compactas.
Locais onde a coordenação entre o Tipo 1 e o Tipo 2 separados é difícil.
Exemplo: O quadro principal de um shopping pode instalar um DPS T1+T2 para simplificar a proteção.
Definição: Os dispositivos híbridos são testados para desempenho de Classe II e Classe III.
Beneficiar: Fornece proteção em nível de distribuição e terminal.
Ponto de instalação: Subpainéis próximos a cargas sensíveis, especialmente se os cabos excederem 10 m.
Casos de uso:
Data centers, salas de servidores, gabinetes de controle industrial.
Exemplo: Uma linha de automação de fábrica com longos cabos para PLCs pode usar um SPD T2+T3 próximo aos painéis PLC.
Definição (UL 1449): Conjuntos de componentes não pretendem ser dispositivos autônomos, mas sim integrados em equipamentos OEM.
Subcategorias:
Conjuntos de componentes tipo 4 (CA): peças SPD pré-embaladas para fabricantes.
Componentes Tipo 5: MOVs brutos ou GDTs.
Ponto de instalação: Dentro de aparelhos, fontes de alimentação ou painéis personalizados.
Casos de uso:
OEMs projetando equipamentos protegidos contra surtos.
Engrenagens industriais especializadas no mercado norte-americano.
Exemplo: Um fabricante de UPS integra conjuntos SPD Tipo 4 em seus produtos.
Definição: Dispositivos de proteção contra surtos projetados para circuitos fotovoltaicos e CC.
Padrões de teste: A IEC 61643-31 especifica requisitos para aplicações DC.
Ponto de instalação: Caixas combinadoras de painéis fotovoltaicos, inversores e quadros de distribuição CC.
Parâmetros principais:
Ucpv: tensão fotovoltaica contínua nominal (600 V, 1000 V, 1500 V).
In / Imax: tratamento de corrente de surto no lado CC.
Tempo de resposta: deve ser rápido o suficiente para inversores baseados em semicondutores.
Casos de uso:
Parques solares em grande escala, sistemas fotovoltaicos em telhados, instalações de armazenamento de baterias.
Exemplo: Uma fazenda solar de 1.500 VCC precisará DPS fotovoltaicos T1+T2 em caixas combinadoras e entradas do inversor.
Dica profissional para leitores: Utilize sempre um sistema SPD coordenado. Tipo 1 na entrada, Tipo 2 nos subpainéis e Tipo 3 próximo a cargas críticas. Para PV, adicione SPDs DC Tipo 2 ou T1+T2 conforme especificado pela IEC 61643-31.
Se você quiser se aprofundar mais, verifique nosso blog dedicado a este tópico aqui:
Diferença entre SPDs Tipo 1, Tipo 2 e Tipo 3
Aqui está uma comparação rápida para ajudá-lo a escolher o tipo de SPD certo:
| Atributo | Tipo 1 SPD | Tipo 2 SPD | Tipo 3 SPD |
|---|---|---|---|
| Padrão testado | IEC 61643-11 Classe I (10/350 µs) + UL tipo 1/2 com classificação dupla | IEC 61643-11 Classe II (8/20 µs) + UL Tipo 2 | IEC 61643-11 Classe III (onda combinada) + UL Tipo 3 |
| Localização Típica | Entrada de serviço/Quadro principal | Dentro de quadros de distribuição/subpainéis | Dentro de 1 m de cargas críticas (computadores, motoristas, equipamentos médicos) |
| Função Primária | Lidar com corrente direta de raios; proteger a entrada do edifício | Lide com surtos modulares de comutação, arcos de falha, etc. | Suprima a energia residual para componentes eletrônicos sensíveis. |
| Foco do parâmetro | Alta impedância; Uc ≥ tensão do sistema; Coordenação ascendente | Em Imax, cascata ascendente com SPDs upstream/downstream | Ultra-baixo; fixação precisa para proteger cargas sensíveis |
| Nota de instalação | Necessita de fiação grande (≥16 mm²); pode ser instalado sem OCPD upstream; deve ser coordenado com o Tipo 2 | Requer proteção contra sobrecorrente upstream; fiação ≥6 mm² | Muito próximo da carga; suplemento para upstream Tipo 2 |
| Casos de uso | Edifícios com SPDA, estruturas altas e zonas de alta iluminação | A maioria das residências, instalações comerciais e subpainéis industriais | Clusters de PC, racks PLC, sistemas LED/médicos |
SPD Tipo 1 lidar com descargas atmosféricas diretas e de alta energia (10/350 µs).
SPD tipo 2 mitigar surtos de comutação e ataques indiretos (8/20 µs).
SPD tipo 3 proteger equipamentos sensíveis na última milha (forma de onda combinada).
A instalação correta é tão crítica quanto selecionar os tipos corretos de dispositivos de proteção contra surtos (SPD). A fiação inadequada ou a má coordenação podem comprometer os níveis de proteção, mesmo que o próprio SPD atenda aos padrões IEC ou UL. Com base na IEC 61643-11, IEC 61643-31, UL 1449 e nas diretrizes de engenharia da nossa empresa, aqui estão as principais práticas recomendadas:
Mantenha todos os cabos de conexão SPD tão curtos e retos quanto possível, idealmente ≤ 0,5 m (conforme recomendado em nosso manual técnico).
Cabos longos introduzem aumento de tensão indutiva, o que aumenta a tensão residual (Up) vista pelo equipamento protegido.
Utilize condutores dimensionados de acordo com o tipo SPD:
DPS tipo 1: mínimo de 16 mm² de cobre (corrente de raios de alta energia, Iimp).
DPS tipo 2: mínimo de 6 mm² de cobre.
DPS tipo 3: siga os dados do fabricante, normalmente seções transversais menores devido à corrente mais baixa.
Utilize sempre condutores de cobre com baixa impedância e evite curvas acentuadas.
Todos os SPDs devem ser conectados à mesma barra de aterramento principal ou sistema de ligação equipotencial.
A ligação garante que a energia de surto seja descarregada com segurança para o terra, evitando diferenças de potencial perigosas entre os circuitos.
Hierarquia de nível de proteção de tensão (acima): Os SPDs upstream (tipo 1) devem sempre ter um upstream mais alto do que os SPDs downstream (tipo 2/3).
Regra de distância: Se o cabo entre os SPDs e as cargas protegidas for maior que 10 m, instale um SPD adicional a jusante (por exemplo, Tipo 3) para melhor proteção.
Coordenação Paralela: Para proteção de vários estágios (Tipo 1 + Tipo 2 + Tipo 3), garanta a distribuição adequada de energia para que nenhum dispositivo seja sobrecarregado.
Sempre use fusíveis ou disjuntores dedicados para proteger o próprio SPD.
Nosso manual especifica classificações de fusíveis de reserva dependendo do modelo SPD e Imax/Iimp.
A UL 1449 também exige proteção adequada contra sobrecorrente para evitar superaquecimento ou falha do SPD durante eventos extremos.
Dica profissional: Verifique sempre o cumprimento IEC 61643-11 (SPDs CA), IEC 61643-31 (SPDs fotovoltaicos/CC), ou UL 1449 (América do Norte) dependendo da sua região. A instalação e coordenação corretas maximizam a vida útil do SPD e garantem a segurança de todo o sistema elétrico.
Os tipos de dispositivos de proteção contra surtos não são intercambiáveis – cada um desempenha um papel único na defesa de sistemas elétricos.
Tipo 1 protege contra raios diretos.
Tipo 2 é o carro-chefe dos quadros de distribuição.
Tipo 3 protege seus eletrônicos mais sensíveis.
Combinações e SPDs PV/DC abranger aplicações especializadas e renováveis.
Ao compreender os tipos de SPD, seus padrões e regras de instalação, você pode projetar uma defesa em camadas que garanta a segurança, minimize o tempo de inatividade e proteja os investimentos.
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