A NBR 5410 (2004), enquadra os diferentes tipos de DPS comerciais em classes, ou tipos, baseada na norma internacional IEC 61643-1, dependendo do papel que o dispositivo de proteção irá desempenhar na instalação.
Uma outra terminologia constantemente utilizada nas bibliografias é a palavra tipo, a qual pode ser interpretada como sinônimo de classe, quando estivermos abordando assuntos respectivos a DPS.
A classe indica ainda a qual tipo de testes o dispositivo foi submetido em referência a valores de tensão e corrente.
Dependendo do papel que devam desempenhar, os dispositivos de proteção contra surtos são divididos em Classe I, Classe II e Classe III. Dispositivos Classe I são destinados a limitar surtos de tensão, os quais a totalidade ou parte da corrente do raio está associada. Dispositivos Classe II destinam-se à proteção dos equipamentos contra surtos de tensão e os dispositivos Classe III desempenham um papel de terminação, impondo uma baixa tensão residual, valor este suportado pelos equipamentos eletrônicos à serem protegidos (FINDER, 2012).
Ainda, os dispositivos devem ser instalados de maneira coordenada, produzindo um efeito cascata, ou seja, primeiramente, são instalados os dispositivos de proteção contra surtos com maior capacidade de exposição aos surtos, depois os com capacidade média e, finalmente, os dispositivos mais refinados (AVILA, 2010).
Para proteger a instalação de uma descarga direta, devemos utilizar o dispositivo de proteção contra surtos Classe I. Esse tipo de descarga ocorre, por exemplo, quando o raio atinge
uma edificação protegida por um sistema de SPDA. Neste caso, o dispositivo de proteção deve ser instalado próximo ponto de entrada da instalação.
Após eliminar a descarga direta, o DPS transforma a onda em uma onda curta e induzida. Esta chega à instalação através da rede que a alimenta e só pode ser eliminada por outro dispositivo de proteção, neste caso o Classe II. O Dispositivos de Proteção contra Surtos Classe II faz uma proteção mais fina que o primeiro, ele deve ser instalado nos quadros de distribuição secundários, desde que esteja localizado o mais próximo possível dos equipamentos a serem protegidos. Completando a proteção pode-se instalar dispositivos de proteção contra surtos destinados à proteção dos equipamentos sensíveis como redes telefônicas, sistemas de automação e redes de informática. Para estes o recomendado é o dispositivos de proteção Classe III e deve ser instalado o mais próximo possível do equipamento a ser protegido (SCHNEIDER ELETRIC, 2016).
2.5.1 Características da onda da descarga atmosférica
Neste trabalho em diversos trechos são citadas as ondas de corrente, mas o que são estas ondas? Elas são responsáveis por representar o comportamento de uma descarga atmosférica. Os laboratórios e a própria indústria de dispositivos de proteção contra surtos utilizam este tipo de sinal para reconstituir os valores da descarga, ou dos distúrbios de tensão e com eles analisar o desempenho de seus produtos e a imunidade de equipamentos frente às correntes de descarga atmosféricas.
Uma onda de corrente 10/350μs, é representada na Figura 23 e caracteriza ondas de corrente de uma descarga atmosférica direta. Já a onda de 8/20μs, é representada na Figura 24 e caracteriza as ondas de corrente de uma descarga atmosférica indireta. O valor da crista de onda de corrente caracteriza a intensidade da descarga atmosférica (LIMA, 2014).
As sobretensões geradas por descargas atmosféricas são caracterizadas por uma onda de tensão de 1,2/50μs, representada na Figura 25. Este tipo de onda de tensão é utilizado para verificar a suportabilidade de equipamentos a sobretensões de origem (LIMA, 2014).
Figura 23 - Onda de corrente 10/350µs
Fonte: (LIMA, 2014)
Figura 24 - Onda de corrente 8/20µs
Fonte: (LIMA, 2014)
Figura 25 - Onda de tensão 1,2/50µs
O valor que antecede a barra de divisão, indica quanto tempo leva para o sinal atingir 100% de seu valor. Já o segundo valor indica quanto tempo este sinal leva para atingir 50% de seu valor máximo. Tomando como exemplo a onda 1,2/50µs, significa dizer que este sinal leva 1,2µs para atingir seu valor máximo e 50µs para chegar a metade de seu valor máximo.
2.5.2 Dispositivos Classe I
É a classe de dispositivos de proteção contra surtos, mais robusta. Que oferece as maiores suportabilidade para valores de surto de tensão e corrente. Equipamentos Classe I são destinados a limitar surtos de tensão no qual está associado de forma parcial ou total a corrente do raio.
Na indústria, este tipo de dispositivo é submetido a ensaios de rotina com um gerador de onda 10/350µs (também podendo ser 10/700µs). Esta forma de onda transcreve o comportamento do primeiro impacto de um raio e assim é possível determinar o desempenho do dispositivo em termos de corrente de impulso.
Os DPS tipo 1 também são submetidos a outra forma de onda, 8/20µs (onda típica para surtos de tensão induzida), está para determinar seu desempenho em função dos valores de corrente nominal.
São dispositivos, tipicamente fabricados a base de elemento centelhador, com características de aplicação externas. Normalmente estão localizados próximo a entrada de energia e em combinação com o SPDA devem fazer a proteção preliminar do surto.
2.5.3 Dispositivos Classe II
É a segunda classe de dispositivos de proteção contra surtos, um pouco menos robusta que os dispositivos de Classe I. Equipamentos desta classe são destinados a proteger os equipamentos contra surtos de tensão induzidos na rede de energia.
Na indústria este tipo de dispositivo também é submetido a ensaios de rotina, os quais são realizados com auxílio de geradores de impulso com forma de onda característica 8/20µs, a fim de determinar seu desempenho em função da corrente nominal e máxima corrente de descarga.
São dispositivos, tipicamente fabricados a base de elemento tipo varistor, com características de aplicação mais internas. Normalmente estão localizados nos quadros de distribuição de energia, interno as instalações podendo ser instalados dispositivos em quantidades, conforme a necessidade da instalação. São responsáveis por fazer a segunda
camada de proteção do surto, ou seja, a energia excedente, não eliminada pelo sistema de proteção contra descargas atmosféricas e nem pelo dispositivo Classe I, instalados a montante.
2.5.4 Dispositivos Classe III
É a classe de dispositivos de proteção contra surtos mais refinada, oferecendo a proteção terminal contra os distúrbios de tensão. São destinados a proteção de equipamentos eletrônicos em geral.
Na indústria são submetidos a ensaio de rotina, de modo análogo as outras classes, mas estes necessitam ter uma resposta ao surto muito mais rápida que os demais. Por isto, são testados com geradores de impulso combinados, o qual gera uma tensão sem carga (Uoc) do tipo 1,2/50µs, capaz de transmitir o valor da corrente nominal com forma de onda 8/20µs.
São dispositivos tipicamente fabricados com base em semicondutores ou combinação de semicondutores com varistores e centelhadores. Em uma instalação normalmente estão localizados muito próximo do equipamento a proteger. Comercialmente existem, por exemplo tomadas de uso geral, com esta proteção já incorporada. São utilizados como complemento às proteções dos modelos Classe I e Classe II.
A utilização de DPS desta classe é indica em projetos que contenham equipamentos que não suportam variações repentinas na potência elétrica. É a classe de dispositivos onde se encontram as mais variadas formas construtivas ou topologias. Protegem uma série de equipamentos individualmente e visam garantir a segurança tanto para aparelhos residenciais quanto industriais. Os mais usados são: proteção de rede elétrica, próximo ao equipamento, proteção de rede telefônica, rede de dados corporativa ou rede de dados industrial, equipamentos hospitalares e equipamentos industriais.