Dispositivos de proteção contra surtos CC (DC SPD) e fontes de alimentação de 24 Vcc são componentes essenciais que, juntos, formam uma linha de defesa contra sobretensões transitórias e garantem a continuidade do sistema. Compreender os seus princípios de funcionamento, critérios de seleção e efeitos sinérgicos é crucial para projetar e manter sistemas elétricos seguros e eficientes.
Dispositivos de proteção contra sobretensões CC são dispositivos de proteção contra raios e sobretensões projetados especificamente para circuitos CC. Eles podem responder em nanossegundos, descarregando com segurança sobretensões transitórias (surtos) causadas por indução de raios, operações de comutação ou descarga eletrostática para o solo, protegendo assim equipamentos eletrônicos sensíveis a jusante contra danos.
Seus principais componentes de proteção normalmente incluem:
Varistores de óxido metálico (MOVs): Resposta rápida, utilizados para absorver surtos de média energia.
Tubos de descarga de gás (GDTs): Alta capacidade de corrente, comumente usados para descarregar correntes de surto iniciais de alta energia.
Diodos supressores de tensão transitória (TVS): Fixação precisa de tensão e resposta extremamente rápida, comumente usados para proteger circuitos de precisão.
Tensão máxima de operação contínua (Uc): A tensão CC máxima (por exemplo, 24 V) que o equipamento pode suportar com segurança por um longo período.
Corrente de descarga nominal (In): O valor padrão para suportar uma corrente de irrupção de forma de onda de 8/20 μs, representando sua capacidade de proteção convencional.
Corrente Máxima de Descarga (Imax): A corrente máxima de partida que o equipamento pode suportar em um único incidente sem danos.
Nível de proteção de tensão (acima): A tensão residual no equipamento sob uma inrush. Quanto menor for este valor, melhor será a proteção dos equipamentos a jusante.
Tempo de resposta: O tempo desde a detecção de uma sobretensão até o início da ação. Quanto mais curto, melhor.
Uma fonte de alimentação de 24 Vcc é um dispositivo que converte a energia da rede elétrica CA (como 220 Vca) ou outras fontes de energia e fornece energia de 24 Vcc estável e limpa. É o “coração” dos sistemas de controle industrial.
Suas principais funções são conversão, regulação de tensão e filtragem, garantindo que uma fonte de alimentação contínua e estável de 24 Vcc possa ser fornecida a CLPs, sensores, relés, atuadores e outros equipamentos, independentemente de como a tensão de entrada flutua ou como a carga muda.
Tensão Segura: Está dentro da faixa de tensão extrabaixa segura (SELV), representando um risco extremamente baixo de choque elétrico para humanos.
Ampla compatibilidade: A grande maioria dos sensores, controladores e atuadores industriais são projetados para fonte de alimentação de 24V.
Balanço de Perda e Eficiência: Comparado a 12V, consome menos corrente, tem menores perdas de linha e quedas de tensão para a mesma potência; em comparação com 48V, oferece maior segurança e componentes mais econômicos.
Padronização: Tornou-se a linguagem comum no campo global de automação industrial.
Precisão e estabilidade de saída: As flutuações de tensão e o ruído de ondulação devem ser minimizados.
Eficiência: Alta eficiência de conversão significa menos perda de energia e geração de calor.
Classificação de proteção (IP): Proteção contra poeira e água.
Faixa de temperatura operacional: Adequado para amplas exigências de temperatura em ambientes industriais.
O protetor contra surtos de 24 V é amplamente utilizado em linhas de produção automatizadas de fábrica, sistemas de controle de processos, automação predial, estações base de comunicação e sistemas solares fotovoltaicos.
Uma fonte de alimentação de 24 Vcc e um SPD CC formam uma combinação perfeita de purificação de fonte e defesa de caminho. A fonte de alimentação garante o fornecimento de energia “limpa”, enquanto o SPD se concentra em resistir à “contaminação” externa (sobretensões) de linhas de energia ou linhas de sinal. Eles geralmente são conectados em série no circuito: depois que a fonte de alimentação CA é convertida para 24 Vcc, ela é primeiro “filtrada” pelo DC SPD antes de ser enviada ao equipamento terminal, construindo assim uma solução de proteção de caminho completo desdefonte até o fim.
Correspondência de tensão: Certifique-se de que o valor Uc do SPD seja ligeiramente superior à tensão operacional contínua máxima do sistema. Para um sistema de 24 V, normalmente é selecionado um SPD com Uc de 30 V ou 35 V.
Nível de proteção: Selecione um SPD com um valor Up suficientemente baixo com base na capacidade de tensão suportável do equipamento protegido.
Capacidade de manuseio de corrente: Selecione os valores In e Imax apropriados com base no local de instalação (por exemplo, terminal de distribuição principal, front-end do equipamento) e nas condições locais do dia de tempestade.
Método de fiação: Confirme se é uma conexão paralela ou em série e combine os blocos de terminais correspondentes.
Indicação de status: Produtos com alarmes remotos ou janelas visuais (por exemplo, verde/vermelho) são preferidos para facilitar a manutenção.
Instalação: Instale o mais próximo possível do equipamento protegido. Use fiação curta, reta e grossa para reduzir a tensão residual da indutância do condutor. Garanta um aterramento adequado.
Manutenção: Verifique regularmente a janela indicadora de status (de preferência anualmente ou próximo à estação chuvosa). Se o indicador estiver com defeito (por exemplo, ficar vermelho), substitua-o imediatamente. O fabricante do DC SPD gentilmente lembra você de registrar incidentes de queda de raios e verificar o status do protetor contra surtos imediatamente.
Como conectar o protetor contra surtos DC
Os SPDs CC são normalmente conectados em paralelo entre os terminais positivo e negativo do circuito protegido, e seu terminal de aterramento deve ser conectado ao aterramento de proteção (PE) do sistema com o fio mais curto e grosso possível. O manual do produto deve ser rigorosamente seguido.
O SPD de 24 Vcc e o SPD de CA podem ser usados de forma intercambiável?
Absolutamente não. Os princípios de design, capacidades de extinção de arco e calibrações de parâmetros dos dois são completamente diferentes. É mais difícil usar um DC SPD para cortar a corrente contínua DC. O uso indevido de um SPD CA em um circuito CC resultará na incapacidade de extinguir o arco adequadamente, o que pode causar incêndio no equipamento.
Como posso determinar se o SPD DC 24V ainda está funcionando corretamente?
A maneira mais intuitiva é observar seu indicador de status (geralmente uma janela ou LED verde/vermelho). Verde indica operação normal, enquanto vermelho/apagado indica falha e precisa de substituição. Você também pode usar um multímetro para medir a tensão online; se estiver próximo de um curto-circuito e o dispositivo estiver quente, ele poderá ser danificado.
Por que os sistemas solares precisam de dispositivos de proteção contra surtos de CC (SPD)?
Os módulos fotovoltaicos cobrem uma grande área e são altamente suscetíveis a descargas atmosféricas diretas ou induzidas. A corrente do raio pode entrar no inversor e no sistema de controle através da linha do barramento CC, causando danos significativos. Portanto, a instalação de um SPD CC fotovoltaico dedicado no lado CC (entre os módulos e o inversor) é crucial.
Quais precauções de fiação devem ser tomadas ao instalar SPD de 24 Vcc?
Os princípios-chave são “curto, direto e grosso”. 1) O comprimento do fio terra deve ser inferior a 0,5 metros; 2) Evite formar laços; 3) A área da seção transversal do condutor deve atender aos requisitos para descarga de grandes correntes (geralmente não inferior a 4 mm²); 4) Certifique-se de que todos os pontos de conexão estejam firmes e livres de oxidação.
Comparação entre fonte de alimentação linear e chaveada em aplicações de 24 V
As fontes de alimentação lineares têm baixa ondulação de saída e baixo ruído, mas são grandes em tamanho e baixa eficiência (aproximadamente 40-60%), tornando-as adequadas para equipamentos de medição de precisão extremamente sensíveis a ruído. As fontes de alimentação chaveadas são pequenas, altamente eficientes (normalmente >85%) e podem se adaptar a uma ampla faixa de tensão de entrada, tornando-as a escolha principal para controle industrial. No entanto, a sua comutação de alta frequência gera algum ruído eletromagnético, que precisapara ser devidamente manuseado.
Na automação industrial e nos novos campos de energia, as fontes de alimentação de 24 Vcc e os dispositivos de proteção contra surtos de CC são uma combinação central complementar e indispensável.
Aja agora para construir uma defesa robusta para seus sistemas críticos! Não espere até que um raio ou uma oscilação de energia cause danos irreparáveis para perceber a importância da proteção.
