Geradores de impulso de
alta energia


Simulação de descargas atmosféricas (raios)



Geradores de impulso são utilizados no desenvolvimento e teste de produtos - simulam-se descargas atmosféricas observa-se seus efeitos no tocante à manutenção da segurança e integridade de equipamentos elétricos. Existem normas e recomendações para que esta simulação seja realizada, mas as dificuldades de ordem prática na geração dos sinais de alta energia a serem aplicados são grandes. Tipos diferentes de geradores de impulso (surge generators)  existem e o custo destes equipamentos é proibitivo para a maioria dos laboratórios de teste.

Os geradores de impulsos que desenvolvemos são capazes de gerar descargas de até 45 kV com energia de até 200 J  com  formato de impulso gerado que atende integralmente aos requerimentos da norma IEC 61000-4-5 (simulação de impulso de tensão), ou então descargas de alta tensão (até 250 kV) e baixa energia (20J) para testes de isolação de transformadores. 

Existem diferentes formatos de impulso e geradores que  geram impulsos de tensão em aberto (o mais comum gera impulsos com tempos de 1,2/50 us para subida e meia tensão  com a saída em aberto); outros que geram impulsos de corrente (com tempos de 8/20us  para subida e meia corrente com a saída curto circuitada) e outros que apresentam estas duas características (que são conhecidos como geradores combinados).



Estes geradores podem ser assincronos (para testes em equipamentos desalimentados) ou síncronos (para testes em equipamentos alimentados). Desenvolvemos e construímos geradores de todos os tipos.




A simulação em PSpice  para um destes geradores de impulsos resultou no gráfico abaixo (clique nela para ampliar).




Abaixo pode-se observar um oscilograma tomado à partir da saída de um do geradores de impulsos.construidos e em uso em um laboratório de ensaios de eletrodomésticos:



O tempo de subida medido é de 1,087 us e o tempo de 1/2 tensão é de 50,3 us.
A amplitude é de 4 kV (500V/divisão) e a aberração por causa do dV/dt é menor que 5%.


Para manipular os elevados potenciais envolvidos e em função do alto custo de relés para alta tensão desenvolví uma chave especial movimentada por motor de passos que permite programar a freqüência de repetição dos impulsos com precisão.


Os geradores de impulsos foram construídos inicialmente sob a forma de protótipo usando gabinetes de fornos de microondas. A alta tensão necessária foi gerada a partir de baterias de capacitores de alta isolação associados a transformadores mandados construir sob especificação, além de diodos de alta tensão e resistores de níquel-cromo feitos à mão. A foto do primeiro protótipo ( com capacidade de gerar de 500V a 8kV com energia de até 15J) pode ser vista abaixo.



Uma saída atenuada (1000 x não indutiva) foi desenvolvida e instalada no protótipo para permitir a conexão de um osciloscópio digital para a captura do impulso gerado e aplicado na amostra ensaiada, o que dispensa o uso de uma cara ponteira de alta tensão.

O bom resultado obtido com o primeiro protótipo permitiu o projeto e a constução de um protótipo maior, capaz de gerar impulsos de até 30 kV e com energia de até 170 J. Este novo gerador utiliza um transformador especial de alta isolação e baixa indutância no secundário e capacitores  e resistores artesanalmente construídos.



Um novo gerador foi então construído e é utilizado na avaliação de desempenho de eletrificadores de cercas no tocante à isolação entre o circuito de alimentação e a saída para cerca, isolação do gabinete, etc.



Impulso de 21,3 kV aplicado a um eletrificador de cercas (saída carregada)


Neste gerador a tensão de descarga é monitorada por um osciloscópio digital (para ajuste da tensão) e um sistema de indicação de ruptura de dielétrico, que baseado na monitoração da corrente instantânea pela amostra evidencia a eventual ruptura.

Um spark gap motorizado foi desenvolvido para permitir o ajuste da tensão de impulso sem qualquer alteração na forma de onda de saída, com o que consegue-se atender aos requerimentos das normas aplicáveis.

Um novo modelo, com indicação digital da tensão de impulso e corrente de descarga está em fase final de desenvolvimento. Nele é possível ajustar o intervalo de repetição entre descargas, o numero de descargas e monitorizar o teste em um computador remoto. 



Gerador de impulsos até 30 kV e 170J


Se voce precisar de um equipamento deste tipo entre em contato e poderemos desenvolver uma solução adaptada à sua necessidade particular.