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Tópicos sobre proteção do circuito para fontes de alimentação Proteção do circuito eletrônico Bulletin1692

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2 Tópicos sobre proteção do circuito para fontes de alimentação

SumárioProteção do circuito eletrônico Bulletin 1692

Características gerais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

E os outros disjuntores que a Rockwell Automation oferece? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Não seria uma falha, uma falha, e qualquer dispositivo de proteção do circuito “verá” a falha e executará uma medida de proteção?

Projeto para proteção do circuito eletromecânico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Projeto para proteção do circuito eletrônico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Efeito das condições de operação. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Efeito da bitola e do comprimento do cabo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

E as especificações de fonte de alimentação Classe 2 (ou NEC Classe 2)? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Por que o produto mostra tantas aprovações diferentes? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

O “impulsionador de energia” não fornece toda a corrente extra necessária para desarme de um MCB regular, como um 1492-SP? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

É possível fornecer a proteção usando uma placa de saída CLP/PAC CC com um fusível eletrônico? . . . . 9

É possível proteger as placas de entrada CLP/PAC CC com o Bulletin 1692? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Como deve ser usado o Bulletin 1692 com CLPs de 24 Vcc (energizados), como o Micro800? . . . . . . . 10

Por que o Bulletin 1692 determina melhor a proteção da fonte de alimentação secundária do que um fusível ou disjuntor em miniatura? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

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Proteção do circuito eletrônico Bulletin 1692A demanda de mercado pela proteção de circuitos está mudando devido ao crescimento da tensão de controle de 24 Vcc. Nos EUA e Canadá constatamos uma transferência de 120 Vca para 24 Vcc como a tensão escolhida para circuitos de controle. Geralmente, esta mudança é motivada por uma tendência ao uso da tensão menor como uma medida de segurança e para reduzir as especificações de proteção do pessoal. Esta tendência começou na Europa, com a transição de esquemas de nível de controle de tensão mais alto para os mais baixos de 24 Vcc. A adoção de 24 Vcc levou à criação de novas linhas de fontes de alimentação para fornecer os 24 Vcc. Principalmente essas fontes de alimentação usam uma técnica de modo comutado para criar os 24 Vcc (em contraste com os antigos esquemas lineares ou de diodo/transformador).

A fonte de alimentação do modo comutado, como a linha do Bulletin 1606 de Allen-Bradley e algumas outras fontes de alimentação, incorpora um recurso de autoproteção para impedir sobrecorrentes e o subsequente aquecimento excessivo levando à autodestruição. Este é um excelente recurso para a fonte de alimentação, mas causa alguns problemas ao tentar fornecer proteção no lado da carga da fonte de alimentação.

É necessário um novo método de fornecer proteção na secundária destas fontes de alimentação de modo comutado. Isto é discutido com mais detalhes a seguir.

Separadamente, mas de modo relacionado, os níveis de tensão reduzida e as demandas de corrente levam ao uso de um fio menor. O fio menor pode afetar a aplicação de dispositivos de proteção.

E os outros disjuntores que a Rockwell Automation oferece?A proteção na secundária das fontes de alimentação de modo comutado torna-se melhor ao usar o protetor de circuito eletrônico Bulletin1692. Dadas as “condições ideais” (mais adiante veremos mais sobre isto) um dispositivo de proteção do circuito eletromecânico (um fusível ou disjuntor em miniatura (MCB) como um Bulletin 1492-SP ou um Bulletin 1489) fornece algum grau de proteção durante um curto-circuito “ideal”. Mas o Bulletin 1692 oferece um nível significativamente melhor de proteção. Ele é projetado para trabalhar no ambiente específico associado à fonte de alimentação de 24 Vcc.

O primário da fonte de alimentação continuará exigindo alguma forma de fusível ou proteção do MCB. O secundário deve ser protegido com o Bulletin 1692.

Não seria uma falha, uma falha, e qualquer dispositivo de proteção do circuito “verá” a falha e executará uma medida de proteção?

Projeto para proteção do circuito eletromecânico

Não exatamente. Pense no projeto de um fusível ou disjuntor em miniatura. Em um curto-circuito eles são projetados para operar quando uma quantidade significativa de corrente estiver presente, essencialmente de uma fonte “infinitamente grande” com fio que seja capaz de conduzir toda a corrente disponível para o plano de terra ou a polaridade oposta. E o dispositivo de proteção exige certa quantidade de tempo para detectar os altos níveis de corrente.

Com uma fonte de alimentação CC, há um limite para a corrente disponível. Os projetistas do circuito podem superdimensionar seu consumo de energia – para tentar atender à necessidade de fornecimento de corrente suficiente para desarmar dispositivos eletromecânicos.

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4 Tópicos sobre proteção do circuito para fontes de alimentação

Considere um circuito simples de cargas de 2 a 1 A e 2 a 3,5 A

As cargas de 1 A normalmente têm fusíveis de 2 A e as cargas de 3,5 A têm fusíveis de 6 A. A corrente de desarme de um fusível é de aproximadamente 1,8 vezes o valor do fusível de modo que a corrente necessária para desarmar o fusível é mostrada na tabela abaixo:

Observação: com base unicamente na corrente típica de 9 A, deve ser considerada uma fonte dealimentação de 10 A.

Porém, se houver uma falha na corrente para o inversor, o fluxo de corrente deve parecer com:

Observação: com base no potencial de falha do pior caso, escolha uma alimentação de 20 A.

Correntetípica

Valor do fusível Desarme do fusívelValor (*1,8)

Indicadores 1 A 2 A 3,6 A

Sensores 1 A 2 A 3,6 A

Tela 3,5 A 6 A 10,8 A

Inversor 3,5 A 6 A 10,8 A

Total 9 A

Correntetípica

Valor do fusível Desarme do fusívelValor (*1,8)

Correntede aplicação

Indicadores 1 A 2 A 3,6 A 1 A

Sensores 1 A 2 A 3,6 A 1 A

Tela 3,5 A 6 A 10,8 A 3,6 A

Inversor 3,5 A 6 A 10,8 A 10,8 A

Total 9 A 16,3 A

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Com um dispositivo de proteção do circuito electromecânico (um fusível ou MCB) o projetista do circuito deve calcular a corrente adicional que poderá ser necessária para desarmar o fusível ou disjuntor (reserva para proteção).

Projeto para proteção do circuito eletrônico

Ao utilizar a proteção do circuito eletrônico (ECP) Bulletin 1692, o planejamento do “desarme” não é necessário. A proteção baseia-se nas condições da carga, corrente e tensão, e o projeto do produto não precisa de “corrente de reserva” para operar.

Isto pode permitir o uso de fontes de alimentação menores, execução de equipamentos mais resfriados e a possibilidade de gabinetes menores.

Efeito das condições de operação

Existe mais um ponto a ser considerado. O consumo de energia do sistema de controle difere quando um sistema está em operação e estável, em comparação ao momento da partida. Muitos projetistas do sistema de controle superdimensionam as fontes de alimentação para atender às especificações da partida.

Um ponto nem sempre considerado é que a ação dos fusíveis ou MCB pode ser diferente durante as condições normais de operação, em comparação às condições da partida.

Durante a operação normal, uma falha (curto-circuito) é detectada com mais facilidade por um fusível ou MCB porque a fonte de alimentação tem capacidade extra suficiente para fornecer corrente suficiente (corrente “infinita”) e por tempo suficiente para que o fusível ou MCB se desarme.

Quando o sistema está “dando partida”, a fonte de alimentação sofre demandas extra de energia. A fonte de alimentação talvez não seja capaz de fornecer corrente suficiente para que o fusível ou MCB forneçam proteção magnética (proteção rápida).

Mesmo havendo um curto-circuito, a fonte de alimentação talvez não seja capaz de fornecer a corrente “infinita” associada a um curto-circuito. Enquanto uma falha pode realmente estar presente, a quantidade de corrente no fluxo através do fusível ou MCB é menor do que “infinita” e a corrente do nível da falha é detectada como uma sobrecorrente pelo fusível ou MCB. A resposta do (fusível ou MCB) é mais atrasada na corrente menor (apesar de ser sobrecorrente) para esta condição. O fusível ou MCB detecta esta corrente como uma “sobrecorrente” em contraste com a “corrente do curto-circuito.” É possível que a corrente da “falha” não seja detectada por vários segundos durante uma partida de uma máquina ou processo. Durante esse “tempo de não desarme” pode haver danos significativos nos componentes.

Ao utilizar o Bulletin 1692 ECP essas condições de partida podem ser detectadas, muitas vezes há uma tensão menor associada à demanda da partida na fonte de alimentação. O Bulletin 1692 ECP detecta a sobrecorrente e monitora para verificar se os 24 Vcc estão dentro dos limites mínimos (normalmente próximos de 21 Vcc). O Bulletin1692 ECP detectará qualquer condição prolongada abaixo de 21 Vcc e desligará os circuitos conectados indicando a causa como baixa tensão.

O Bulletin 1692 ECP detecta a sobrecorrente e a baixa tensão.

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6 Tópicos sobre proteção do circuito para fontes de alimentação

Efeito da bitola e do comprimento do cabo

Impedância do circuito com falha (resistividade)

A resistividade (por exemplo, discussão de CC) de um circuito com falha é muito importante e muitas vezes é crítica. A melhor reserva de corrente na gaveta de fonte de alimentação não ajudará se a lei Ohm não permitir o fluxo de corrente. A resistência do fio tem grande influência, geralmente é subestimada e é melhor descrita neste exemplo típico:

Um painel de tela com um consumo de energia de 5,5 A é localizado a 30 m (comprimento total do fio de 60 m) do gabinete de controle. O projetista utiliza uma fonte de alimentação

de 10 A, um fio com uma seção transversal de 1 mm2 e um MCB de 6 A com uma característica C para proteger o fio e a tela.

Cálculo da resistividade do circuito com falha:

- Gaveta de fonte de alimentação (R interno) 30 mΩ- Conectores etc. 20 mΩ- MCBs 20 mΩ- Curto-circuito (no dispositivo) 45 mΩ

- Linha 60 m 1 mm2 (18 mΩ /m) 1.080 mΩ

Total =1.195 mΩ

A resistência limita o fluxo de corrente. O fluxo não pode ser maior que a seguinte corrente:

No caso de uma falha: I = V/R

= 24 V/1,195 Ω

= 20 A

O fluxo através deste circuito não pode ser maior do que 20 A - (em uma CONDIÇÃO DE FALHA!)

20 A em um MCB de 6 A é uma relação I/In de 3,33.

O MCB não reage como se isso fosse uma falha. Isso é “sentido” como uma sobrecorrente. Normalmente o MCB deve desarmar em 3 a 10 segundos neste nível de corrente.

Esta não é a resposta normalmente desejada para uma condição de falha.

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Usando o Bulletin 1692 ECP, esta corrente de falha em um circuito de 6 A deve ser detectada em 300 ms.

O Bulletin 1692 ECP fornece resposta de proteção apropriada ao utilizar um fio com bitola reduzida na seção transversal e fios mais compridos.

E as especificações da fonte de alimentação Classe 2 (ou NEC Classe 2)? O que isso tem a ver com a proteção do circuito?Certos equipamentos conectados exigem uma fonte de alimentação “Classe 2” (max 100 VA). Isto pode ser proporcionado por uma fonte de alimentação certificada de Classe 2 (a linha do Bulletin 1606 de Allen-Bradley oferece várias fontes de alimentação de Classe 2) ou uma fonte de alimentação maior utilizada com um dispositivo de proteção, como o Bulletin 1692 ECP, que fornece um nível de fonte de alimentação de Classe 2 certificada. Usar um fusível (ou MCB) de nível de corrente menor de uma fonte de alimentação maior não é um método aceitável para fornecer um circuito de alimentação de Classe 2.

Para obter mais informações, consulte a publicação 1692-WP001A-EN-P da Rockwell Automation.

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8 Tópicos sobre proteção do circuito para fontes de alimentação

Por que o Bulletin 1692 mostra tantas aprovações diferentes? Um produto pode ter várias certificações da UL? O que significam?É permitido que os produtos sejam qualificados em várias categorias diferentes da UL. Os protetores de circuito eletrônico Bulletin 1692 têm as seguintes certificações:

O “impulsionador de energia” não fornece toda a corrente extra necessária para desarmar um MCB regular, como um 1492-SP? O recurso de impulsionador de energia é uma excelente ferramenta para fornecer essa corrente extra momentânea que pode ser necessária para uma condição de energização ou uma sobrecorrente muito breve. Não é adequado fornecer a corrente extra necessária para desarmar o MCB. Uma das condições do desarme de um MCB (ou até de um fusível rápido) é que haja tempo e corrente. A sobrecorrente momentânea ou a energização que pode ocorrer durante a partida é um tempo não desejado para desarme. O MCB e o fusível são projetados para não desarmar por esse período. Para proteger a fonte de alimentação antes de entrar na autoproteção, o MCB (fusível) necessita do tempo e da corrente extra, mas o desarme antes da fonte de alimentação interrompe o fornecimento de corrente. Isto pode ser um objetivo com conflito mútuo. Particularmente se houver algum fator indutivo ou de capacitância que afete o circuito. As cargas indutivas e de capacitância exigem tempo para “estabilizar-se” e durante esse tempo estão produzindo corrente extra. Porém, os circuitos protetores da fonte de alimentação talvez não consigam fornecer a corrente extra para autoproteção.

Para fornecer desarme rápido antes de ocorrer a autoproteção, pode ser necessário um MCB de curva B ou Z. Porém, para permitir que a capacitância ou carga indutiva se estabilizem e não haja desarme falso pode ser necessário uma curva de desarme do MCB de tipo D.

Insira o protetor do circuito eletrônico. O desarme característico é desenvolvido para permitir que a maioria das cargas de capacitância/indutivas se energize, já o protetor é projetado para desarmar antes da autoproteção da fonte de alimentação.

Norma Descrição

UL508 Listado(Canadá e EUA)

Esta é a norma para o equipamento de controle industrial. A seção específica daUL508 para a qual o 1692 tem aprovação é referente a equipamento instaladono motor e circuito de alimentação (NMTR)

UL 2367 Reconhecido Esta norma cobre os protetores de sobrecorrente de estado sólido. Estesdispositivos são interruptores de estado sólido que limitam a corrente de saídaem um nível seguro quando a carga de saída excede o limite da corrente ouquando um curto-circuito do lado da carga está presente. Os protetores contrasobrecorrente de estado sólido são projetados para ser usados no lado de cargade um transformador isolado, uma fonte de alimentação ou bateria para fornecerum meio de proteção adicional.

UL 60950-1 Reconhecido(Canadá e EUA)

Esta norma se refere a equipamentos de tecnologia da informação. Isso incluiNEC Classe 2 em módulos selecionados por UL/IEC/EN 60950-1

IEC/EN 60950-1 (igual ao anterior)

IEC 62103 Esta norma se aplica ao uso de equipamentos eletrônicos em instalações dealimentação onde é necessário um nível técnico uniforme em relação àsegurança e confiabilidade. Também se aplica às normas contra choque elétrico,para testes e sua integração em sistemas para instalações de alimentação.

EN 50178 Equipamento eletrônico para uso em instalações de alimentação (semelhante aoanterior)

EC/EN 60204-1 Esta norma se aplica às especificações gerais da aplicação de equipamentoselétricos e eletrônicos em máquinas fixas

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É possível fornecer a proteção usando uma placa de saída CLP/PAC CC com um fusível eletrônico?Observação: as placas CLP com proteção de fusível E incorporado não foram projetadas para substituir fusíveis, disjuntores ou outros dispositivos de proteção de fiação com especificação de código. A proteção do fusível E do módulo CLP normalmente é projetada para fornecer proteção para o módulo contra condições de curto-circuito, que normalmente se baseia no princípio de um interruptor térmico. No caso de condição de curto-circuito em um canal de saída, esse canal limitará a corrente em milissegundos após a temperatura do interruptor térmico ter sido alcançada. As placas de CLP com proteção de fusível E geralmente não são recomendadas para proteção contra sobrecorrente.

Porém, a proteção do fusível eletrônico desses dispositivos, projetado principalmente para proteger a placa de saída, fornece rápida proteção e muito provavelmente agirá mais rápido do que o circuito de autoproteção da fonte de alimentação, fornecendo assim a informação necessária para solução de problemas:

• 1756-OB16E

• 1756-OB8EI

• 1756-OV16E

• 1756-OV32E

Ao utilizar outras placas de saída de CC, o uso de um Bulletin 1692 ECP ajuda na solução de problemas das condições de sobrecorrente.

Os fabricantes de CLPs geralmente recomendam usar fusíveis com os módulos de saída, que são dimensionados para fornecer proteção contra curto-circuito para fiação somente para cargas externas. No caso de um curto-circuito em um canal de saída, o transistor ou relé associado com esse canal provavelmente será danificado. O módulo será substituído ou um canal de saída de reserva será usado para a carga. Os fusíveis externos nem sempre fornecem proteção contra sobrecarga. No caso de uma sobrecarga em um canal de saída, provavelmente o fusível não queimará e o transistor ou relé associado com esse canal será danificado. Para fornecer proteção contra sobrecarga para sua aplicação, deve ser instalada externamente uma proteção do circuito fornecida pelo usuário como o protetor Bulletin1692 e dimensionada adequadamente para combinar com as características de carga individuais.

Superdimensione os protetores do Bulletin1692 de acordo com 100% da faixa de corrente nominal das cargas individuais. A operação do Bulletin 1692 ECP permite especificações de energização das cargas até certos limites, permitindo até 2x a corrente por 1 segundo no mínimo. Observe que um protetor Bulletin 1692 dimensionado com taxa de amperagem mais alta do que a capacidade de corrente da placa CLP poderá danificar o transistor ou relé associado com esse canal de entrada/saída na placa de CLP.

É possível proteger as placas de entrada CLP/PAC CC com o Bulletin 1692? Geralmente, a placa de entrada não se preocupa com o status de falha da entrada conectada. Por exemplo, se houver um sensor com falha ou em curto-circuito, a placa de entrada relata o status da entrada (on/off ), mas não a condição do sensor. Se o sensor consumir corrente excessiva, pode ser suficiente colocar a fonte de alimentação em autoproteção. Ao utilizar o Bulletin 1692 ECP para proteger os sensores, a condição de sobrecorrente será percebida e o(s) circuito(s), desligado(s) com a notificação de circuito com problemas. A fonte de alimentação deve permanecer energizada para outras cargas ou para ajudar durante a atividade de manutenção.

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10 Tópicos sobre proteção do circuito para fontes de alimentação

Como deve ser usado o Bulletin 1692 com CLPs de 24 Vcc (energizados), como o Micro800?

Ao utilizar um dispositivo como o Bulletin 1692 que monitora a corrente de saída de uma fonte de alimentação CC de 24V, um projetista pode inicialmente considerar a aplicação do monitor de corrente a toda carga de 24 Vcc. Nossa recomendação é não aplicar a proteção do 1692 à alimentação do sistema do CLP 24 Vcc para proteção contra sobrecorrente. A vantagem do circuito de monitoração de tensão do 1692 é que tanto a corrente do circuito de 24 Vcc quanto a voltagem do 24 Vcc são monitoradas. Alguns outros sistemas de 24 Vcc monitoram somente a corrente.

O monitoramento da tensão da fonte de alimentação permite que o CLP de 24 Vcc opere sem monitoramento da corrente para o CLP. A CC de 24V do CLP é obtida diretamente da fonte de alimentação. O Bulletin1692 ECP monitora a tensão da fonte de alimentação e relata se essa tensão cair abaixo de 21 Vcc. As cargas menos críticas, como as entradas ou saídas do sensor são monitoradas através do Bulletin 1692 e ações podem ser tomadas dependendo do status do 1692, já que é subordinado ao CLP (ou outro sistema de controle hierárquico).

Por que o Bulletin 1692 determina melhor a proteção da fonte de alimentação secundária do que um disjuntor ou fusível?Simplesmente, porque um fusível ou MCB não está projetado para as condições especiais associadas com os sistemas de 24 Vcc usados atualmente. Os fusíveis e MCBs foram projetados para o mundo de tensão mais alta da CA. A autoproteção do Bulletin 1692 ECP opera muito rapidamente. Muitos de vocês podem repetir uma declaração já utilizada: “É muito difícil proteger um circuito de estado sólido com um dispositivo mecânico”.

Com o 1692 os circuitos eletrônicos estão sendo protegidos por componentes eletrônicos. O 1692 é projetado para operar no ambiente de 24 Vcc.

Muitas das conexões para uma fonte de alimentação de 24 Vcc são circuitos de estado sólido (sensores, placas de entrada/saída CLP/PAC, transdutores etc.). O dano a esses dispositivos pode ser minimizado com proteção de ação rápida. (Observe que isto não elimina o dano dentro de um sensor ou dispositivo de estado sólido, mas pode minimizar esse dano.)

As fontes de alimentação de modo comutado modernas (como a linha de produtos do Bulletin1606 de Allen-Bradley) incorporam um circuito de autoproteção. Esse circuito interno impede que a fonte de alimentação forneça corrente excessiva. Embora essa proteção seja boa para proteger a fonte de alimentação, se o dispositivo que solicitou a corrente excessiva não puder ser determinado, existe a possibilidade de exigir um tempo desnecessário de solução de problemas para isolar o dispositivo com falha. Um MCB talvez não seja capaz de isolar o dispositivo com falha, porque o MCB exige uma sobrecorrente e tempo com a sobrecorrente para ativar. A fonte de alimentação desliga antes que o MCB possa desarmar!

O protetor de circuito eletrônico Bulletin 1692 é projetado para detectar a sobrecorrente e isolar esse circuito de modo que o dispositivo com falha não contribua com problemas adicionais.

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Publicação 1692-WP002A-PT-P – Outubro 2012 Copyright © 2012 Rockwell Automation, Inc. Todos os direitos reservados. Impresso nos EUA.

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