PROTEÇÃO DE ESTAÇÕES DE RADIOAMADOR CONTRA DESCARGA ELETRICA
Um dos grandes receios de qualquer radioamador é ter sua
estação atingida por uma
descarga atmosférica. Os estragos em geral não são pequenos
e nem sempre temos proteção
suficiente. O Brasil é o país com a maior incidência de
descargas atmosféricas, sendo que em 2011
aproximadamente 50 milhões de descargas atmosféricas forma
identificadas ( fonte: INPE -
Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais). Infelizmente não
existe uma “cultura de proteção” sendo
que na maioria das vezes a “proteção” é feita sem muitos
cuidados ou técnica.
Algumas concessionárias de energia elétrica disponibilizam
informações sobre a formação e
os tipos de ráios, tais como a Copel e Furnas , bastando
fazer uma busca na internet. Um site muito
útil é o do RINDAT ( Rede Integrada Nacional de Detecção de
Descargas Atmosféricas ,
www.rindat.com.br) que mostra em tempo real as localidades
onde estão ocorrendo descargas
atmosféricas.
A ideia deste artigo é indicar algumas formas seguras de
proteção, lembrando que uma
descarga atmosférica tem uma potência muito elevada, sendo
impossível conceber um sistema
100% seguro. São três os caminhos para uma descarga
atmosférica atingir nossas estações:
1 – Antena 2 – Rede elétrica 3 – Rede telefônica/Internet
Vamos analisar cada um deles para indicar o sistema mais
adequado de proteção
Antena:
Neste caso duas são as formas que uma descarga pode se
manifestar:
A – Descarga direta, onde o raio, ou melhor uma faísca do
raio , “cai” diretamente na antena, sendo
que neste caso o estrago é muito grande , com pouquíssima
possibilidade de proteção.
B – Indução de tensão ou descarga secundária. Muitas vezes o
campo elétrico formado no local
onde ocorre uma descarga atmosférica acaba induzindo a
formação de elevados valores de tensão e
a antena converte esse campo elétrico em um nível de tensão
muito elevado e essa tensão acaba por
chegar em nossos rádios. Neste caso existem precauções que
podem ser tomadas de forma a
minimizarmos os estragos. Vale lembrar que as proteções
contra descargas atmosféricas não são
100% eficientes.
Um dispositivo que pode ser inserido na linha de alimentação
, leia-se cabo coaxial, é o protetor
contra descargas. Existem vários fabricantes como a MFJ ,
AlphaDelta e Cushcraft. Alguns
modelos
podem ser vistos abaixo:
Atualmente
o sistema mais utilizado é com ampola de gás, onde uma ampola com um gás
permite
a condução da descarga elétrica quando a tensão entre seus terminais excede o
valor para o
qual
ele foi dimensionado, protegendo a entrada do rádio mas necessita ser substituído cada vez que
ele
entra em ação. Outro detalhe – importantíssimo – é que ele necessita de um
sistema de
aterramento
eficiente pra promover uma proteção adequada.
O
lugar ideal para instalar um protetor de entrada está no ponto de entrada para
o
edifício/casa
onde o rádio está localizado. Não se esqueça de fornecer uma conexão de terra
de
baixa
resistência para o protetor, ou seja tenha certeza que o terra seja eficiente.
A
haste de aterramento para estes protetores deve estar localizada o mais próximo
possível
do
equipamento, tipicamente fora do edifício/casa, no ponto de entrada dos cabos
coaxiais das
antenas.
Outra dica interessante, se você mora em casa ou sítio não deixe o cabo coaxial
sobre o
solo.
Instale um conduíte sob o solo e passe o coaxial dentro dele.
Uma
outra opção para aumentar a proteção de seus rádio é utilizar uma chave de
antena que
possua
um sistema de centelhamento. Algumas chaves de antena da MFJ ou da Alpha Delta
(
dentre outros fabricantes) possuem uma posição em que a entrada da chave de
antenas é ligada a
uma ampola de gás , fornecendo uma proteção parcial, pois essa proteção só estará
presente na
posição
específica, posição essa que não permite seleção de nenhuma antena.
Observação: A melhor proteção contra descargas oriundas
de antenas é desconectar o(s)
cabos(s) Coaxial(ais) do(s) rádio(s), e mantê-lo longe.
Não adianta desconectar o cabo coaxial
e
deixa-lo a 30 cm do rádio !
Rede Elétrica:
Outro
caminho de entrada de surtos de Alta Tensão é a rede elétrica. Neste caso para
se ter
uma
proteção o mais eficiente possível é necessário a instalação de diversos
sistemas. Apenas um
não
basta. Vou estar explicando sobre o DPS ( Dispositivo de Proteção contra Surtos
) e também
sobre
o uso de varistores .
Como
nome diz, o DPS tem a função de descarregar picos de alta tensão, provenientes
de
descargas
atmosféricas para o terra. O DPS deve ser instalado no quadro geral de
distribuição, logo
após
os disjuntores. Existem vários fabricantes brasileiros como a Siemens,
Schneider, etc,
bastando
fazer uma rápida pesquisa na internet para encontrar os vários fabricantes e
fornecedores,
sendo
hoje facilmente encontrados .
O principio de funcionamento de um DPS é baseado na mudança
da sua impedância interna, que
diminui com o aumento da tensão em seus terminais,
permitindo um desvio da corrente de surto
para o sistema de aterramento (proteção de modo comum),
evitando assim que sobre o equipamento
protegido apareça uma tensão acima daquela que ele possa
suportar. Para nosso caso devemos
utilizar um DPS do tipo II (8/20us). Recomenda-se a
instalação de um conjunto de DPS a cada 50
mts de fiação. Para instalações residenciais ( casas e
apartamentos ) apenas um é necessário. No
caso de sítios, chácaras ou fazendas, deve-se instalar um
DPS classe I ( 10/350 US) logo depois do
quadro de entrada , devendo ser instalado outro DPS classe
II no quadro de distribuição da casa
onde a estação está instalada. O valor de um DPS de bipolar
de 40 KA (classe II) está em torno de
35,00
variando um pouco em função da marca.
Lembrando
que no caso do DSP tambem é muito importante que o sistema de aterramento
seja
eficiente.
Porem
apenas o DPS não fornece proteção suficiente e dessa forma devemos instalar
mais
um
tipo de dispositivo, que é o Varistor de óxido de zinco.
Os
varistores são componentes que possuem uma elevada resistência entre seus
terminais,
mas
essa resistência depende do valor de tensão sobre ele. Quando a tensão sobre o
varistor alcança
um
valor específico, a sua resistência cai para para praticamente zero. Essa
resistência
extremamente
baixa causa um curto-circuito na rede elétrica, transformando o pico de tensão
proveniente
da descarga atmosférica em calor, protegendo assim a entrada AC dos
equipamentos da
estação.
Varistores são largamente utilizados nas áreas de telecomunicações, eletrônica
de potência,
eletrônica
automotivas, etc . Em nosso caso devemos ligar os varistores entre Fase -
Neutro para as
tomadas
de 127V e entre Fase – Fase para as linhas de 220V.
Os
varistores podem ser encontrados com diversos valores de operação sendo que
devemos
sempre
escolher valores ligeiramente superiores a tensão da rede elétrica, ou seja
140V para redes
de
127Vac e 275V para redes de 220Vac. Os varistores devem ser instalados tanto no
quadro de
distribuição
interna como também em cada tomada a ser protegida. É recomendável existir um
fusível
antes do(s) varistor(es), mesmo que na rede existam disjuntores independentes
para a rede
elétrica
da estação. Uma opção é utilizar caixas para tomadas também chamadas de “caixa
para
tomada
em sistema X” pois são ideais para a instalação do varistor e de um
porta-fusível, veja na
foto
abaixo:
diversos
itens da estação. Cabe aqui uma informação: a grande maioria dessas barras com
tomadas
vendidas
como “filtro de rede” nas lojas de material elétrico não tem nenhum
sistema real de
proteção
ou de filtragem. As menos piores tem um varistor pequeno como proteção contra
sobretensão
e
uma bobina e um capacitor como sistema de filtragem. Não confiem nesses “filtros
de
rede”
.
É
importante que todas as tomadas da estação estejam com varistores, de forma a
proteger
todos
os equipamentos ligados na rede elétrica, pois basta que apenas um deles
permita a passagem
de
um pulso de alta-tensão e o estrago pode ser bem grande ! Não utilize barras de
tomadas
com
mais que 4 locais de ligação, prefira utilizar 2 ou mais barras de tomada ao
lugar de uma única
com
muitas saídas.
A
forma de ligação dos varistores é mostrada abaixo:
Rede Telefônica/Internet:
Também é muito comum que a rede telefônica / internet / TV a cabo seja a porta de
entrada
para
um pulso de alta-tensão. Nosso problema começa quando conectamos qualquer rádio
a um PC
e
esse PC esteja ligado em um cable modem que forneça o sinal de internet. Como o
GND é o ponto
comum
de todo o sistema e o PC nunca é ligado ao terra, não existe caminho para a
fuga desse
pulso
de AT.
Neste
caso são três as forma de proteção, sendo que as três são necessárias, não
bastando
apenas
uma ou duas. Devemos utilizar um filtro na linha de entrada do cable modem,
utilizar uma
conexão
Wireless entre o PC e o cable modem e uma interface com transformadores de
isolação
entre
o PC e o rádio. Na figura abaixo temos o diagrama de como do sistema deve ser:
Com
o sistema acima teremos uma isolação entre o sistema de internet, o PC e o
Rádio.
Teremos
um pequena perde de velocidade de conexão a internet, mas como a distância
entre o
roteador
e o PC é pequena, a perda de velocidade será muito pequena. Abaixo temos uma
placa de
rede
Wifi, que deve ser instalada internamente no PC. Existem várias marcas no
mercado.
Na
entrada da linha de sinal do Cable modem deve ser instalado um filtro contra
descargas
atmosféricas.
comum
o radioamador conectar diretamente o seu rádio diretamente ao PC , diga-se a
placa de som,
abrindo
um ótimo caminho para um pulso de alta-tensão proveniente de uma descarga
atmosférica.
A
interface com transformadores de isolação na saída / entrada da placa de som é
um ítem
muito
importante pois ela garante o isolamento elétrico entre o PC e o rádio. Essas
interfaces podem
ser
de fabricação comercial (Rigblaster, Microham, etc) ou mesmo de construção
caseira , cujo
esquema
pode ser facilmente encontrado em uma busca pela internet.
No
caso do cabo CAT ( Computer Aided Transceiver ) mesmo os cabos com conversores
USB/Serial
não possuem uma isolação galvânica com valor adequado para prevenir um surto de
alta-tensão.
Aterramento
Muitos
radioamadores não tem em suas estações um sistema de aterramento adequado, Não
vou
entrar na questão do aterramento da torre ou uso de para-raios, pois esse
assunto é discutido já a
bastante
tempo, sendo muitos a favor e muitos outros contra. Para aqueles que residem em
prédios
ou
que possuem alguma estrutura ( torre) aterrada , NUNCA usem o cabo do
para-raios para ligar
qualquer
equipamento eletro-eletrônico. Para os que desejarem maiores informações sobre
aterramentos,
consultem as normas:
NBR-5419
Proteção de Estruturas contra descargas Atmosféricas,
NBR-5410
Instalações Elétricas de Baixa Tensão
Como
foi visto, para o uso correto dos DPS´s e dos sistemas de descarga com ampola
de gâs
é
necessário o uso de um sistema de aterramento que terá a função de descarregar
o surto de AT
por
exemplo) do mesmo tipo que é exigido pelas concessionárias de energia elétrica
já é o
suficiente.
No caso dos centelhadores, basta uma única barra de aterramento , instalada na
entrada
dos
cabos coaxiais na estação. Todos os fabricantes desse tipo de dispositivo
informam que eles
lado
de fora da casa é suficiente para acomodar todos os centelhadores, lembrando
que deve ser
instalado
um centelhador para cada cabo coaxial, com a ligação ao aterramento sendo feita
dentro
da
caixa de passagem.
Da
mesma forma, os sistemas de proteção da linha de transmissão devem ser
instalados do
lado
de fora da estação, devidamente protegidos das intempéries e devidamente
conectadas a um
aterramento.
Um
cuidado que devemos ter nos sistemas de aterramento é que não deve ser realiza
a
equipotencialização
dos aterramentos do DPS e protetores das linhas de transmissão com o
aterramento
da torre ou para-ráios.
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