Proteção contra surtos – DPS
Dispositivos de proteção contra surtos.
O DPS – Dispositivo de Proteção contra Surtos – protege equipamento elétrico de transientes de sobre tensão causados por eventos externos (raios) ou internos (comutação). Também chamado de SPD, ou supressor de surto de tensão transiente TVSS, essa classe de dispositivo também é utilizada para proteger equipamentos em sistemas de transmissão e distribuição de energia.
Você sabe como funcionam as entradas analógicas 4 a 20 mA do CLP e o motivo pelo qual as mesmas são tão sensíveis?
Este artigo trata disso e propõe uma solução simples para proteger as entradas analógicas de 4 a 20 mA do CLP.
A maioria das entrada 4 a 20 mA dos CLPs de mercado possuem um resistor de cerca de 150 a 200 ohms em sua entrada. Veja abaixo um circuito típico.
No exemplo da figura acima, mostramos um transmissor hidrostático de nível.
Esse tipo de sensor é muito utilizado para medir nível de água em reservatórios pertencentes ao sistema de abastecimento de água municipal.
O transmissor hidrostático de nível trabalha submerso e, por estar em contato direto com a água, é um caminho para surtos elétricos que normalmente entram pela rede e buscam a terra.
Quando um sensor hidrostático de nível queima por surto, com frequência deixa de funcionar como regulador de 4 a 20 mA e entrega na saída os 24 V sem limitação.
Seja um transmissor hidrostático de nível, um sensor de pressão, ou qualquer outro instrumento de campo que, ao invés de entregar uma corrente de 4 a 20 mA, entrega os 24 V da alimentação diretamente à entrada analógica, isso irá danifica a entrada analógico pelo excesso de tensão e corrente.
O que acontece quando o sensor entra em curto e fornece os 24 V, sem limite de corrente, à entrada analógica 4 a 20 mA?
Digamos que a entrada analógica é dotada de um resistor de 200 ohms. A corrente sobre o resistor será:
I = 24V / 200 ohms = 120 mA e a Potência sobre o resistor P = 24 V x 120 mA = 2,88 W
Os resistores utilizados nas entrada analógica dos CLP não são dimensionados para suportar essa potência e fatalmente queimam.
A solução é simples; precisamos de um limitador de tensão e de um limitador de corrente trabalhando em conjunto.
Como limitador de tensão utilizamos o diodo TVS e como limitador de corrente utilizamos o termistor PTC.
Entrada analógica protegida
Utilizando a solução apresentada, quando o sensor de campo entra em curto, e os 24 V da fonte passam direto, o diodo TVS irá conduzir, limitando em 6 V a tensão na entrada analógica.
A corrente sobre o termistor PTC ao tentar ultrapassar os 50 mA fará o PTC aquecer e alterar sua resistência original de cerca de 2 ohms para uma resistência que limita a corrente em 50 mA.
No caso do circuito apresentado, a resistência do PTC irá alterar para cerca de: R = (24 V – 6 V) / 50 mA = 360 ohms.
Sobre o resistor de 200 ohms da entrada analógica a tensão resultante será de 6 V, e a corrente de 30 mA, resultando em uma potência máxima de 180 mW, que não é suficiente para danificar o componente.
O Termistor funciona como um fusível rearmável, pois após a substituição do sensor danificado (em curto), e tendo cessada a corrente excessiva, o PTC irá esfriar e voltar a ter apenas 2 ohms de resistência.
O PTC selecionado é do tipo especialmente desenvolvido para proteção contra sobre corrente. A linha Resettable Fuses – Multifuse® PPTC da Bourns é um exemplo desses componentes.
O diodo TVS é um diodo rápido especialmente desenvolvido para absorver surtos de sobretensão e muito utilizado em circuitos DPS (Dispositivo de Proteção Contra Surtos).
Apresentamos agora um circuito completo de um DPS para a proteção de entradas 4 a 20 mA.
Protetor DPS para entradas analógicas
O circuito apresentado protege não só canal analógico, mas também a alimentação 24 V que é fornecida ao sensor de campo.
A proteção se dá em três estágios, por meio dos três tipos de supressores de sobretensão:
Os indutores que separam cada etapa da proteção ajudam a retardar e amortecer o surto.
Você precisa fazer login para comentar.