Proteção Industrial contra sobrecorrente/Sobretensão e Sobretemperatura - Tyco (COM105)

Este artigo foi preparado a partir de documentação técnica fornecida pela Tyco. Sugerimos verificar a disponibilidade dos componentes sugeridos antes de se iniciar um projeto.

O ambiente industrial é um dos mais problemáticos para o funcionamento de equipamentos eletrônicos sensíveis. Transientes de corrente e tensão além de variações bruscas de temperatura colocam em risco a todo momento os equipamentos eletrônicos. A Tyco Electronics (www.tyco.com) em Application Note oferece uma solução integrada que inclui os três tipos de proteção num único componente. É justamente esta solução que tratamos neste artigo.

A Tyco tem na sua linha de produtos o dispositivo 2Pro LMV2PO15R10431 que consiste num circuito de proteção integrado contra sobrecorrente/sobretensão e sobretemperatura. A finalidade deste dispositivo é ajudar na proteção de uma ampla gama de sistema de baixa potência contra danos que possam ser causados por sobretensão, transientes causados por raios, surtos ESD, perdas de terra, alimentação com tensão incorreta e indução de energia. Na figura 1 temos o diagrama elétrico deste dispositivo.

 

Diagrama elétrico do dispositivo de proteção da Tyco.
Diagrama elétrico do dispositivo de proteção da Tyco.

 

 

O dispositivo está de acordo com a RoHS e combina um PPTC (PolySwitch Polymeric Positive Temperature Coefficient) para a proteção contra sobrecorrente com um MOV (Metal Oxide Varistor), formando assim um conjunto inovador protegido termicamente. Com isso pode-se obter a limitação de corrente ressetável para proteção contra sobrecorrente e ao mesmo tempo o ceifamento de picos de sobretensão. Na figura 2 temos o modo básico de se utilizar este componente na proteção de um circuito.

 

Legenda: Aplicação típica do 2PRO LVM-015R10431
Legenda: Aplicação típica do 2PRO LVM-015R10431

 

Diversas são as aplicações do dispositivo, além da proteção de equipamentos industriais. Dentre elas podemos destacar os circuitos de lâmpadas-LED ligados Pa rede de energia, adaptadores de rede PLC, carregadores de telefones celulares, conversores AC/DC, alimentação de modems. Medidores de energia, linha branca e qualquer aplicação doméstica ou profissional alimentada com a tensão alternada da rede de energia. Observe que o dispositivo pode ser utilizado tanto na rede de 120 V como 240 Vac.

O dispositivo também pode ser empregado na proteção de linhas de telecomunicações, conforme mostra a figura 3.

 

Modo de usar dois dispositivos numa linha de telecom para proteção de um equipamento.
Modo de usar dois dispositivos numa linha de telecom para proteção de um equipamento.

 

 

Funcionamento

Nas condições normais de operação a tensão AC da linha de energia aplicada a um MOV não deve exceder a tensão nominal do dispositivo. No entanto, em alguns momentos podem ocorrer transientes que ultrapassem este valor. Com a integração da tecnologia PPTC com o MOV, com o aumento da tensão, tende também a haver um aumento da corrente e a proteção neste caso é dupla, também havendo com isso uma proteção contra o sobreaquecimento, principalmente levando-se em conta que uma exposição prolongada do MOV a uma sobretensão causa seu aquecimento. Sobre corrente intensa o PPTC aquece e aumenta sua resistência limitando assim a corrente no MOV e no dispositivo alimentado.

 

Proteção Contra Deriva Térmica.

Nas aplicações alimentadas pela rede de energia a perda do neutro pode ocorrer de tal maneira que o MOV fique exposto a um alto nível de sobretensão, alcançando um valor muito maior do que aquele para o qual é especificado. Um caso dos piores ocorre quando uma tensão de 400 Vac é aplicada em lugar de 240 Vac, derivada a perda do neutro. Nesta condição para um MOV sem proteção, há a circulação de uma corrente ilimitada, já que sua impedância para poucos ?. Ocorre então uma ruptura ou queima do dispositivo e não a sua ação na proteção do circuito. Dispositivos que estejam no percurso da corrente que circula pelo MOV nestas condições podem aquecer e sofrer sobrecargas perigosas.

Os dispositivos MOVs comuns têm uma especificação padronizada para 275 Vacrms para a faixa universal de tensões de entrada. Numa condição de perda de neutro eles podem sobreaquecer com conseqüências desastrosas, conforme mostra a figura 4.

 

Comparação do comportamento de um varistor (preto) com um LMV2P-015R10431(azul escuro) e um varistor (MOV) em série com um resistor de 10 ? (azul claro).
Comparação do comportamento de um varistor (preto) com um LMV2P-015R10431(azul escuro) e um varistor (MOV) em série com um resistor de 10 ? (azul claro).

 

Neste gráfico, temos o funcionamento seguro (safe) do dispositivo combinado (PPTC com MOV) comparado com o perigo de queima (fire hazard) do MOV sozinho ou em série com um resistor. Este dispositivo mantém a temperatura abaixo dos 150º C evitando assim que ocorra a queima, conforme mostra o mesmo gráfico. Na figura 5 mostramos a ação do dispositivo no caso da perda de neutro.

 

Ação do dispositivo combinado na proteção contra falta de neutro.
Ação do dispositivo combinado na proteção contra falta de neutro.

 

 

Conclusão

A combinação de um PPTC com um MOV em dispositivo único resulta numa proteção muito mais eficiente contra sobrecorrente, sobretensão e sobreaquecimento. Os dispositivos da série 2Pro da Tyco oferecem esta solução para os leitores que precisam de segurança para o funcionamento de seus equipamentos em ambientes rudes como os industriais ou mesmo para aplicativos de uso comum. Os dispositivo da série 2Pro podem ser encontrados com especificações até 30 VA para 250 Vac, para a faixa universal de tensões de entrada de 85 Vac a 265 Vac. No site da Tyco podem ser obtidas mais informações sobre os componentes desta série.

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