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Protetor de equipamentos (ART629)

O artigo dado a seguir, publicado em 2010, descreve um útil circuito que protege equipamentos em caso de transientes e surtos, que são pulsos da alta tensão que se propagam pela rede de energia, podendo causar estragos nos mais sensíveis. Veja como eles funcionam e como montar um.

Uma grande quantidade de equipamentos sensíveis como computadores, periiféricos, eletro-eletrônios, etc trabalham sob uma ameaça constante de danos a partir do que vem pela rede de energia. Conforme já analisamos em outras oportunidades nesta mesma revista, a energia que recebemos em nossas casas e estebelecimentos comerciais não é tão "limpa" quanto parece. Além das precauções normais que envolvem os filtros, reguladores de tensão e outros dispositivos existe algo mais com que o usuário de um equipamento ligado à rede de energia deve se preocupar: a maneira como a energia volta depois de um corte. Neste artigo descrevemos a montagem de um sistema adicional de proteção que pode ser de grande utilidade para os leitores que possuem equipamentos sensíveis que desejam proteger.

Um fenômeno comum que ocorre com o fornecimento de energia são os cortes e as interrupções momentâneas (sags), capazes de afetar a integridade de um equipamento.

Quando ocorre um corte de energia os equipamentos conectados à rede deixam simplesmente de funcionar.

Logo que a energia volta, ou depois de uma interrupção momentânea, os equipamentos voltam a funcionar, ou pelo menos todos deveriam.

O máximo que pode ocorrer no caso de um computador, por exemplo, PC é a perda do trabalho realizado que eventualmente não tenha sido salvo para um disquete ou para o disco rígido por se encontrar ainda na RAM, salvo o caso do leitor possuir um no-breake.

No entanto, o perigo maior para a integridade de muitos equipamentos não está no modo como os cortes da energia ocorrem mas sim na maneira como ela volta depois disso.

Se a energia for restabelecida logo em seguida (e isso ocorre com as interrupções muito rápidas, devidos a distúrbios de fornecimento), quando o usuário ainda não teve tempo de desligar a chave do painel do equipamento, ou se ele simplesmente não se preocupou com isso, uma ameaça de danos maiores ao equipamento não deve deixar de ser considerada.

De fato, o restabelecimento da energia numa rede não se faz de modo suave.

A volta da energia de modo abrupto pode causar a queima de diversos equipamentos sensíveis, principalmente eletrônicos que usem circuitos integrados CMOS e FETs tais como videocassetes, receptores de satélites, telefones sem fio, computadores e muitos outros.

No instante em que a volta ocorre exitem muitas cargas indutivas e capacitivas ligadas à mesma rede, além de diversos dispositivos, que num instante inicial absorvem uma quantidade de energia muito maior do que o normal.

As lâmpadas incandescentes de todas as casas alimentadas por aquela rede, por exemplo, encontram-se com o filamento frio e contraído, exigindo no momento do estabelecimento da energia uma corrente muito maior do que a normal.

Os motores de geladeiras, freezers e muitos outros eletrodomésticos estão parados exigindo uma corrente muito mais alta para retirá-los da imobilidade, isso sem se falar que eles consistem em cargas indutivas comutadas por escovas, em muitos casos.

O resultado disso é um verdadeiro "colapso" no instante de restabelecimento de energia, quando o gerador tem de fazer um esforço muito grande para estabilizar a tensão em todos os pontos da rede o mais rápido possível.

Isso significa que, no instante em que a energia é restabelecida, não podemos esperar que a tensão em todos os pontos da rede seja absolutamente estável, tendo o valor que esperamos para alimentar convenientemente nossos aparelhos.

A tensão, diante de tantas variações de comportamento das cargas ligadas, pode oscilar apresentando então picos e transientes perigosos para a integridade de todos os aparelhos ligados a ela, conforme mostra a figura 1.

 

Oscilações na tensão da rede durante a volta de energia.
Oscilações na tensão da rede durante a volta de energia.

 

Evidentemente, os mais sensíveis a estas variações são os que mais sofrem e neste grupo incluimos os computadores e alguns periféricos, eletro-eletrônicos como DVDs, televisores, etc.

Mesmo com estabilizadores acoplados, estes não respondem à variações maiores do que 15% da tensão da rede (tipicamente) e podem ser afetados.

As oscilações, por outro lado podem não ser suficientemente grandes para que o disparo de dispositivos de proteção como os varistores (TVS e outros) e com isso ocorra a proteção de modo eficiente.

Trata-se portanto de um breve intervalo de tempo em que a integridade de muitos equipamentos sensíveis está ameaçada.

Como evitar estes problemas?

 

A PROTEÇÃO PROPOSTA

Uma maneira de termos uma segurança para nosso equipamento no momento em que ocorrem quedas de tensão ou cortes e a energia é restabelecida consiste em se desligar o equipamento da rede no momento em que o problema se manifesta.

Mesmo que a energia volte depois à normalidade, no instante em que isso ocorre temos a garantia de que o equipamento não está conectado à rede.

Podemos então esperar um pouco e religar o equipamento manualmente quando tivermos certeza que o fornecimento normal da energia foi restabelecido.

As lâmpadas não oscilam mais e não temos geladeiras e outros eletrodomésticos tentanto dar a partida.

Na figura 2 mostramos o que o sistema faz.

 

Sistema de proteção dos equipamentos contra queda de energia da rede.
Sistema de proteção dos equipamentos contra queda de energia da rede.

 

Nosso circuito consiste num relé comum que desarma quando a tensão da rede cai por um instante ou é cortada, evitando que o equipamento recba o impacto da volta da energia se ela ocorrer de imediato.

Para restabelecer a alimentação do equipamento, um interruptor de pressão é acionado por um instante.

O capacitor C1 é importante pois ele evita que variações extremamente rápidas, que não representem um corte ou um sag, não causem o desarme do relé.

Esse componente adiciona uma certa "inércia" ao circuito evitando que ele responda a essas variações rápidas.

 

 

Para os que não possuam No-brakes a perda do trabalho em caso do corte de energia sempre existe de modo que não vai ser o fato de desativar seu equipamento quando isso ocorrer que vai evitar essa perda.

 

O melhor procedimento para os que trabalham com computadores em programas que tenham o recurso do auto-salvamento é ativá-lo.

Por exemplo, trabalhando com o Word o autor tem o auto-salvamento a cada 10 minutos, o que quer dizer que em caso de corte de energia o máximo que se perde de seu trabalho é10 minutos de digitação.

 

MONTAGEM

Na figura 3 temos o diagrama completo do nosso protetor de computadores.

 

Diagrama elétrico do protetor de equipamentos.
Diagrama elétrico do protetor de equipamentos.

 

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

 

Sugestão de montagem em placa de circuito impresso.
Sugestão de montagem em placa de circuito impresso.

 

O relé usado deve ter contactos compatíveis com a corrente exigida pelo equipamento controlado. No caso, um relé de 10 amperes serve perfeitamente para a maioria dos equipamentos.

As trilhas e fios de maior corrente devem ter espessuras compatíveis. O relé pode ter bobina de 12V ou então de acordo com o secundário do transformador usado.

A lâmpada de 5W pequena serve para avisar ao usuário que a energia foi restabelecida e que portanto ele pode ligar novamente o computador.

Esta lâmpada também é util para outro tipo de indicação: variaçõäes sensíveis de seu brilho mostram que a energia ainda não se estabilizou e que portanto não é interessante religar ainda o computador.

A tomada X1, onde vai ser ligado o computador deve ser de tipo apropriado.

Todo conjunto cabe numa caixa de madeira ou plástico pequena.

 

PROVA E USO

Para provar basta ligar o aparelho na rede de energia. Inicialmente a lâmpada X2 deve acender.

Pressionando por um instante S1 o relé deve atracar e a lâmpada apagar.

Se desligarmos por um instante o aparelho da rede de energia e o ligarmos novamente a lâmpada acende e precisamos novamente pressionar S1 para armá-lo.

Se houver problema de disparo do relé o resistor R1 deve ter seu valor alterado.

O consumo do aparelho é muito baixo, da ordem de 10 watts o que representa algo em torno de 3% do consumo de um computador comum, não afetando portanto sua conta de energia de modo significativo.

O equipamento protegido deve ser ligado ao circuito conforme mostra a figura 5.

 

Ligação de um equipamento à rede através do protetor.
Ligação de um equipamento à rede através do protetor.

 

Na mesma figura mostramos que se o aparelho possuir No-brake ele deve ser ligado depois deste sistema de proteção.

Quando houver um corte de energia, para reativar o sistema depois de seu restabelecimento basta pressionar por um instante S1.

 

Semicondutor:

D1 - 1N4002 ou equivalente - diodo de silício

 

Resistor:

R1 - 22 ? x 1 W - vermelho, vermelho, preto

 

Capacitor:

C1 - 220 µF/25V - eletrolítico

 

Diversos:

T1 - Transformador com enrolamento primário de acordo com a rede local e secundário de 12V com corrente de 200 a 500 mA

F1 - Fusível de 10A

K1 - Relé de 12V com 10A de corrente

X1 - Tomada - conforme o tipo de equipamento protegido (não esquecer a conexão ao terra)

X2 - lâmpada de 5W conforme rede local

S1 - Interruptor de pressão do tipo NA

 

Placa de circuito impresso, caixa para montagem, suporte de fusível, cabo de força, soquete para a lâmpada, fios, solda, etc.

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N° do componente 

(Como usar este quadro de busca)

 

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