Uma sobretensão transitória é um pulso muito curto de tensão acima da forma de onda normal, que dura de bilionésimos de segundo a alguns milissegundos. Transitórios raramente causam uma falha dramática no mesmo dia. Mais frequentemente, eles desgastam isolamentos, fontes e protetores de surto aos poucos, até que um inversor, um nobreak ou um sistema médico falhe “sem motivo”. Este guia explica os dois tipos de transitório, o que os causa e o que é preciso para realmente registrar um.
Dois tipos: impulsivo e oscilatório
A IEEE 1159 separa os transitórios pela forma, porque a forma diz de onde eles vieram.
| Tipo | Como é | Duração típica | Causas típicas |
|---|---|---|---|
| Impulsivo | Um único pico agudo em um sentido | De nanossegundos a cerca de um milissegundo | Descargas atmosféricas, descarga eletrostática, manobra de cargas indutivas |
| Oscilatório, baixa frequência (abaixo de 5 kHz) | Uma onda que oscila sobre a senoide | Até dezenas de milissegundos | Ligação de um banco de capacitores, energização de transformadores |
| Oscilatório, média e alta frequência | Oscilação mais rápida, geralmente local | Microssegundos | Manobra de capacitores em paralelo (back-to-back), manobra de cabos, eletrônica de potência |
Características típicas conforme a classificação da IEEE 1159; as amplitudes variam muito com a rede.
O que os causa
- Manobra de capacitores. Quando um banco de capacitores da concessionária ou da planta liga, a tensão cai quase a zero e depois ultrapassa, oscilando em algumas centenas de hertz. É um dos transitórios mais comuns na indústria, costuma acontecer no mesmo horário todos os dias e é uma causa conhecida de desligamentos indevidos de inversores de frequência.
- Descargas atmosféricas. Um raio direto ou próximo induz transitórios impulsivos rápidos em linhas aéreas, que chegam aos edifícios.
- Manobra de cargas dentro da instalação. Abrir um circuito que alimenta um motor, transformador ou máquina de solda libera a energia magnética armazenada como um pico.
- Eletrônica de potência. Inversores e nobreaks chaveiam em alta frequência e podem criar notching e oscilações de alta frequência no barramento local.
- Conexões frouxas e faltas por arco. O contato intermitente produz pequenos transitórios repetidos que podem aparecer no registro muito antes de a conexão falhar.
O que os transitórios fazem com os equipamentos
- Inversores desarmam por sobretensão no barramento CC quando um transitório de manobra de capacitores é amplificado pelo próprio filtro de entrada do inversor.
- O isolamento envelhece mais rápido. Estresse repetido nos enrolamentos de motores e no isolamento de cabos encurta a vida útil sem nenhum evento visível.
- Protetores de surto se desgastam. Cada surto absorvido consome parte da capacidade do dispositivo; um protetor que absorve transitórios diários há anos pode não estar protegendo mais nada.
- Eletrônicos falham cedo. Fontes chaveadas, portas de comunicação e placas de controle são as vítimas habituais. Em hospitais, isso inclui as fontes de equipamentos de imagem e de laboratório (veja o guia de diagnóstico por imagem).
Registrar um transitório: a taxa de amostragem importa
Se um instrumento consegue ver um transitório depende da velocidade com que amostra:
- Transitórios oscilatórios de manobra de capacitores oscilam de algumas centenas de hertz a alguns quilohertz. Um registrador de qualidade de energia que amostra na casa das dezenas de quilohertz captura bem a forma deles.
- Transitórios impulsivos rápidos de raios ou descarga eletrostática sobem em microssegundos ou menos. Capturar o pico real exige um registrador de transitórios dedicado de alta velocidade, amostrando na faixa de megahertz. Um instrumento mais lento mostra que algo aconteceu, mas subestima o pico.
Antes de comprar um instrumento para trabalhar com transitórios, pergunte a taxa de amostragem e a especificação de captura de transitórios, e não apenas se “captura transitórios”. Nosso guia sobre como escolher um analisador de qualidade de energia cobre as outras perguntas a fazer.
Como encontrar a fonte
- Olhe os horários. Transitórios que se repetem no mesmo horário todos os dias geralmente indicam manobras programadas, como um banco de capacitores da concessionária ou uma carga grande que parte por temporizador.
- Compare as fases. Um transitório em uma só fase indica uma fonte local; o mesmo transitório nas três fases indica uma origem a montante.
- Meça em dois pontos. Se o transitório é maior em um quadro de distribuição do que na entrada, a fonte está a jusante da entrada.
- Confira a forma de onda. Oscilação de algumas centenas de hertz é quase sempre manobra de capacitores. Um único pico agudo indica raio ou manobra indutiva.
- Verifique os protetores de surto. Troque os que tiverem o indicador de fim de vida acionado e revise se a proteção está coordenada desde a entrada.
Como o Inspector ajuda
O Inspector registra transitórios junto com afundamentos, elevações e os demais eventos que classifica, amostrando a 32 kSPS por entrada com um conversor de 24 bits. Cada evento é guardado com 5 ciclos de forma de onda antes e depois, então os transitórios de manobra de capacitores e o efeito deles na alimentação ficam registrados com o horário. Isso torna visível o padrão diário, que costuma ser o caminho mais rápido até a fonte. Para impulsos na velocidade de um raio, combine-o com contadores de surto ou um registrador dedicado de alta velocidade. Funcionando 24/7, o Inspector mostra quando os transitórios acontecem, com que frequência e se uma mudança que você fez os reduziu.
Vê desligamentos de inversores sem explicação ou fontes queimadas? Fale com um engenheiro do Inspector sobre o que medir primeiro.
