Os Surtos e Transientes

Se você pensa que a energia elétrica que chega até nossa casa por meio de cabos da empresa fornecedora é uma energia limpa, está redondamente enganado.

Do mesmo jeito que a água que chega pode ser impura, e é, a energia elétrica também pode ter as suas impurezas.

Não cabe aqui, qualquer critica contra empresas que fornecem energia ou água em nossa cidade, é claro que as empresas fazem todo o possível para filtrar qualquer tipo de impureza que possa chegar até as tomadas de nossa casa, e afetar de algum modo os aparelhos alimentados.

Os vídeo cassetes, rádio relógios, aparelhos de som e principalmente computadores são alguns dos tipos mais sensíveis a estas sujeiras, que podem chegar junto com a eletricidade que o equipamento consome, causando sérios estragos e também o
funcionamento anormal.

O que acontece é que a energia da rede elétrica é fornecida na forma de corrente alternada, isso significa que a tensão entre os terminais da tomada de força deve variar suavemente entre um valor positivo e um valor negativo.

Essa variação suave de tensão provoca um movimento de vai e vem dos elétrons através dos circuitos de entrada dos aparelhos alimentados, permitindo que eles transfiram a energia de que precisam para funcionar.

O movimento do vai e vem dos elétrons pelos aparelhos pode ser comparado ao movimento do sobe e desce de uma bóia no mar agitado.

Para o caso da energia elétrica, o vai e vem dos elétrons acontece numa freqüência de 60 H hertz, ou seja, a cada segundo os elétrons vão 60 vezes e voltam 60 vezes, isso em um movimento suave, observe que, 1 Hz (1 hertz) é igual a um ciclo por segundo.

A representação desse vai e vem, que identifica a corrente alternada, é na verdade feita por um gráfico que lembra uma onda de mar, uma senóide.


Em cada ciclo da corrente alternada, a tensão sobe e desce até um valor máximo positivo, quando a corrente é empurrada, para depois de atingi-lo, voltar suavemente a zero, e depois invertendo a sua polaridade, atingindo o valor máximo negativo ou pico negativo.

No pico negativo podemos dizer que a corrente é puxada com mais força, invertendo seu sentido de circulação.

Tudo ocorreria bem com os aparelhos alimentados, se as variações da tensão numa tomada seguissem esse ritmo de uma forma suave e constante, sem problemas, mas exatamente como na onda do mar, podem existir marolas superpostas ou até mesmo
rajadas que sobrepõem a onda original.

Quando um interruptor é aberto ou fechado nas proximidades da nossa casa, alimentando algum aparelho, ele provoca um apequena variação no consumo de energia elétrica, a qual é sentida, se bem que de maneira quase imperceptível, por aparelhos alimentados pela mesma rede.

Uma ondulação pode sobrepor a energia que chega em nossa casa, causando uma pequena queda de tensão.

Se o aparelho alimentado naquele momento pelo interruptor acionado tiver um alto consumo, pode ser verificada uma queda de tensão pelo súbito piscar das lâmpadas.

Mesmo dentro de casa, quando a geladeira liga, ou quando um aparelho de maior consumo é ligado, é fácil de perceber essa variação, mas existem variações ou perturbações de energia muito mais graves e perigosas.

A variação causada por uma lâmpada ou chuveiro não causa sérios problemas, mesmo deformando um pouco a senóide.

A maioria dos aparelhos não é sensível a esta variação, pois existem circuitos eletrônicos que compensam esses defeitos da energia.

O problema maior acontece quando os aparelhos que possuem características especiais são ligados ou desligados por uma chave, ou ainda de modo automático na mesma linha de energia.

São os chamados aparelhos indutivos, ou seja, aqueles que tem bobinas e eventualmente escovas de comutação, tais como motores, selenóides, relês, máquinas de solda, etc.

Um aparelho indutivo, como o próprio nome diz, possuí características de indutância.

Quando é ligado qualquer aparelho que tenha uma bobina, como por exemplo um transformador, a corrente logo se estabelece, invertendo e desinvertendo seu sentido de circulação.

Não sem encontrar uma certa oposição, mas, mesmo assim entregando a energia que ele precisa para funcionar.

As variações de corrente vão fazer com que um campo magnético apareça e desapareça no mesmo ritmo da corrente, invertendo o sentido de orientação de linhas de força.

Se a corrente for interrompida justamente no instante em que o campo magnético esteja em um valor alto, não importando o sentido, o dispositivo sofre uma alteração muito grande de condição, a da que ele tende a se opor. O resultado é as linhas do campo magnético que estavam presentes naquele instante se contraem numa velocidade muito maior do que a variação suave da corrente que o produz.

Essa alta tensão em certos momentos, é até dezenas de vezes e as vezes centenas de vezes maior que a tensão da rede de energia elétrica que alimenta o dispositivo.

A faisca que aparece nos fios ou interruptores, quando é desligado este tipo de equipamento, pode saltar os contatos, passando então para a rede de energia elétrica.

Estas faiscas, que são de curta duração, podem chegar a milhares de volts, são os chamados transientes que se propagam pela rede de energia, passando de uma casa para outra.

Se o vizinho aciona uma bomba de água de um poço, ou liga uma geladeira, o transiente pode chegar até as tomadas de nossas casas em forma de um, ou mais pulsos de curta duração.

Em alguns casos, quando o aparelho é desligado e é fortemente indutivo, a corrente chega a oscilar, indo e vindo várias vezes antes de ser interrompida, mas gerando um trem de pulsos de alta tensão de maior duração que se propaga pela rede de energia elétrica.

É dito neste caso que se trata de um surto, e isto consiste num tipo de sujeira que se propaga até a nossa casa pela rede de energia elétrica.

De um modo geral, os motores elétricos são fortemente indutivos, possuem um sistema que liga e desliga suas bobinas centenas de vezes por segundo, são na verdade uma fonte indesejável de transientes.

Descargas estáticas ou mesmo raios que caiam na linha de distribuição, podem se propagar pela rede de energia elétrica chegando até nossa casa, neste caso, depende da distância em que isto pode acontecer.

Pequenas variações, ou variações muito rápidas da tensão da rede de energia, não são sentidos por muitos aparelhos, que, alem de reforçados para esse fim, possuem uma inércia suficientemente grande para não reagir.

É o caso de uma lâmpada comum que demora um certo tempo para ter seu filamento aquecido pela corrente, pois se acontecer uma variação brusca e muito rápida de tensão, a lâmpada não tem tempo de reagir, então nada acontece.

A variação deve durar pelo menos uma fração de segundo para que aconteça alguma coisa, e na maioria dos casos isso não acontece.

Um motor também não reage rapidamente a uma variação muito brusca de tensão, mesmo que ela seja grande, ele absorve esta variação de energia e nada acontece.

Em resumo, a maioria dos aparelhos eletrodomésticos tem sua construção reforçada, e tem também uma inércia suficientemente grande para não sofrer e nem reagir com a sujeira da rede de energia elétrica, que é representada por transientes e surtos.

Mas isso não acontece com os aparelhos eletrônicos, que em geral são mais sensíveis, com uma inércia muito menor, reagindo facilmente, mesmo nas variações de curta duração.

As fontes de alimentação dos aparelhos eletrônicos como computadores, possuem componentes que devem filtrar todos os ruídos e sujeiras que podem chegar junto com a tensão de alimentação, mas isso não acontece na prática.

As fontes de alimentação filtram a maior parte da energia a ser entregue aos aparelhos eletrônicos, por meio de capacitores de filtro, são os capacitores eletrolíticos.

Esses componentes funcionam como uma espécie de amortecedores que suavizam a corrente de alimentação, evitando os surtos devido aos transientes, mas existe um problema: os capacitores possuem uma inércia muito grande.

Os capacitores, pela sua construção física também são levemente indutivos, por isso não respondem as variações muito rápidas de tensões, e por isso deixam passar os transientes, o resultado disso pode ser fatal para os componentes sensíveis do computador.

Aparelhos como televisores, secretárias eletrônicas, computadores, telefones sem fio, rádios relógios, entre outros, possuem componentes internos chamados de circuitos integrados, de um tipo muito delicado, o CMOS e suas variações tais como o MOS-FET, JFET, DMOS, VMOS, etc., que são minúsculas pastilhas de silício onde são integrados os componentes principais de muitos aparelhos.

As entradas e saídas desses elementos são isolados por uma finíssima camada de óxido metálico isolante.

Esta camada de alguns milionésimos de milímetro de espessura, só consegue isolar alguns volts, que é justamente o que aparelho precisa para funcionar e que sua fonte fornece em condições normais.

Se um transiente ou surto consegue passar pelo circuito e chega a este componente, sua tensão elevada fura a capa de óxido semi condutor, queimando de modo irreversível o componente, e fazendo com que o aparelho deixe de funcionar.

As vezes, um pulso não é suficiente para queimar o componente, mas seu efeito é cumulativo: depois de alguns pulsos menores, o dispositivo enfraquecido acaba por queimar.

Em muitos casos, o circuito integrado é o coração do aparelho, ficando mais cara a substituição do que trocar por um novo, isso quando for possível encontrar um semelhante para a substituição.

Nos computadores, esses componentes podem ter a sua substituição dificultada, tanto pela quantidade de pinos soldados na placa, quanto pela dificuldade em conseguir um componente igual, sendo pois, mais econômico fazer a substituição da placa em que eles se encontram.

Existem casos em que o transiente, em lugar de entrar pela rede de energia, pode entrar pelo equipamento de outras maneiras.

Como no caso dos telefones e secretárias eletrônicas, onde vem pela linha telefônica.

No caso de seu computador possuir placa modem, sua conexão a rede telefônica deve ser vigiada, pois por ela pode entrar pulsos elétricos capazes de causar estragos, principalmente durante tempestades.

Quantos aparelhos já pifaram coincidentemente depois de uma tempestade com muitos raios caindo nas vizinhanças.

Mesmo aparelhos menos delicados podem sofrer seriamente com esses transientes, caso a sua intensidade seja muito grande.
Alguém que possa estar muito próximo de uma indústria ou de uma oficina com máquinas de soldar, pode sofrer bastante com a sujeira da energia que chega até suas casas.

Existem casos em que a sujeira não queima, mas afeta o aparelho, é o caso de relógios digitais de cabeceira, pois o ritmo desses relógios é dado pelas ondulações da tensão da rede de energia que se mantém, com boa precisão, nos 60 Hz, isto é, 60 vezes por segundo.

Dividindo essa freqüência, o relógio usa um pulso a cada segundo para sincronizar o seu funcionamento.

Mas, se o circuito que faz a divisão for enganado pela presença de surtos ou transientes, dependendo de sua duração, o relógio irá adiantar.

Se não houver um bom filtro interno no aparelho, um transiente é contado como uma ondulação a mais e o relógio passa a andar mais rápido.

Com isso podemos concluir que se for usado um estabilizador de tensão, ele além de estabilizar a tensão, ele também ajudará em muito na filtragem dos surtos e transientes, protegendo dessa maneira o seu computador ou o computador de seu cliente.

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