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Type: TESE DIGITAL
Title: Proteção de um transmissor de nível submergível contra transitórios associados às descargas elétricas atmosféricas
Title Alternative: Protection of a submersible level transmitter against atmospheric electrical discharge associated transients
Author: Ferrer Peñalver, Pedro Luis, 1987-
Advisor: Braga, Edmundo da Silva, 1945-
Abstract: Resumo: Neste trabalho foi projetado um sistema de proteção contra surtos elétricos para um transmissor de nível hidrostático submergível, que cumpre com os requisitos do nível de teste IV da norma internacional IEC 61000-4-5 de 2014. Para atingir o objetivo proposto realizou-se uma abordagem dos efeitos secundários associados às Descargas Elétricas Atmosféricas e como os mesmos podem se manifestar no equipamento a ser protegido. Ainda foram identificadas e estudadas as normas que especificam os requisitos de Compatibilidade Eletromagnética destes dispositivos, e em particular, a que define os níveis de proteção diante de transitórios de energia. O circuito supressor de surtos proposto consta de dois estágios de proteção baseados em um tubo de descarga gasosa e um diodo supressor de transitórios de tensão. A seleção destes componentes foi o resultado de um exaustivo estudo do seu comportamento elétrico nos estados estacionário e transitório, verificando-se que os mesmos não afetavam o desempenho do transmissor em ausência de surtos de energia. Foram desenvolvidos circuitos equivalentes de ambos os componentes. Os parâmetros obtidos a partir de simulações compararam-se com os valores reais fornecidos nas folhas de dados de cada um, atingindo-se resultados satisfatórios. Realizou-se a modelagem elétrica do circuito Gerador de Onda Combinada definido na norma internacional IEC 61000-4-5 de 2014 para simular os transitórios de energia decorrentes do impacto indireto das Descargas Elétricas Atmosféricas. Os sinais obtidos de tensão e de corrente tiveram tempo de frente, tempo de duração e forma de onda que cumprem com as exigências desta norma. Desenvolveu-se também o circuito equivalente à parte do circuito do transmissor de nível que fica exposta a surtos elétricos. A verificação do desempenho do circuito de proteção realizou-se através de simulações, aplicando nele transitórios de energia nos modos comum e diferencial, fornecidos pelo gerador de onda combinada. Simultaneamente foi obtida a tensão residual resultante na entrada do circuito do transmissor. Os resultados alcançados demonstram que a proteção desenvolvida, teoricamente garante imunidade diante transitórios de energia com amplitude até 4kV/2kA em modo comum e até 2kV/1kA em modo diferencial. Para surtos nessas faixas, a proteção proposta limita a tensão na entrada do transmissor a um valor menor que 40V

Abstract: In this work, a surge protection system for a submersible hydrostatic level transmitter that complies with the test level IV requirements of the international standard IEC 61000-4-5 of 2014 was projected. To achieve this purpose, an approach to the Atmospheric Electrical Discharge associated secondary effects and its influence in the equipment to be protected was carried out. The standards that specify electromagnetic compatibility requirements of these devices and in particular surge immunity, have been identified and studied. The proposed surge suppressor circuit consists of two protection stages based on a gas discharge tube and a transient voltage suppressor diode. The selection of these components was the result of an exhaustive study of their electrical behavior in steady and transient states, verifying that they did not affect the transmitter's performance in the absence of power surges. Equivalent circuits of both components were developed. The parameters obtained from simulations were compared with real values provided in the datasheets of each, getting satisfactory results. The electrical model of the Combination Wave Generator circuit defined in the international standard IEC 61000-4-5 of 2014 was performed to simulate the energy surge resulting from the indirect impact of Atmospheric Electrical Discharge. The voltage and current signals obtained had front time, duration time and waveforms that meet the requirements of this standard. It was also developed an equivalent circuit of the level transmitter circuit section that can be exposed to surges. Verification of the protection circuit performance was carried out through simulations, by applying energy transients on it, in both, common and differential modes provided by the Combination Wave Generator. Simultaneously, was obtained the resulting residual voltage in the transmitter circuit input. The achieved results showed that the developed protection, theoretically ensures immunity against surge up to 4kV/2kA of amplitude in common mode and up to 2kV/1kA in differential mode. For surges in these ranges, the protection proposed limits the voltage at the transmitter input to a value less than 40V
Subject: Descarga elétrica - Proteção
Transitórios (Eletricidade)
Compatibilidade eletromagnética
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEEC - Tese e Dissertação

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