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.

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.

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.

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.

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

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.

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.