Descrição do problema
Este histórico de caso é um exemplo clássico da importância de uma abordagem sistemática para resolver um problema. Envolve um empreiteiro que trabalha com diversas fábricas de alta tecnologia.
O caso começou com uma visita in loco a um gerente de prédio que estava frustrado com seu sistema elétrico. Segundo o gerente, nada elétrico em seu prédio parecia funcionar corretamente e ninguém foi capaz de determinar o motivo ou oferecer uma solução. O gerente prosseguiu dizendo que três de seus eletricistas haviam pedido demissão e que ele agora estava em sérios apuros..
O empreiteiro fez muitas perguntas – tentando obter uma imagem mais detalhada do problema. Este esforço revelou-se infrutífero, então o empreiteiro pediu para ser levado para a parte do prédio onde os problemas eram piores. He was following the axiom, “When in doubt, start at the victim load.”
In a far corner, a large medical machine was going through a critical test procedure. The machine was equipped with a large display screen, a keyboard and a control panel with several cables and hoses leading to other pieces of equipment. The operator display screen showed the test procedure was in progress.
Next to the machine was a workbench set up for circuit board repair. The workbench had a soldering iron, a lighted magnifying lens and a fan. The workbench power strip plugged into the same receptacle as the large medical machine. As the contractor watched, the person at the workbench reached over and turned on the fan. At that moment, a tela do display do operador ficou momentaneamente em branco e depois voltou com as palavras “Program Reset” exibidas em letras grandes.
Medidas
O empreiteiro mediu a tensão no receptáculo que alimenta ambas as cargas. Sua sorte 87 DMM True-RMS medido 115 Em. O gestor do edifício repetiu a medição com o seu Fluke 27 DMM de resposta média, que exibiu 118 Em. Por que a unidade True-RMS leu mais baixo?
Os instrumentos True-RMS fornecerão, mas leituras mais baixas do que instrumentos de resposta média em ondas quadradas ou formas de onda que se parecem com ondas quadradas ou formas de onda que se parecem com ondas quadradas. O empreiteiro conectou seu Fluke 43B e exibiu a forma de onda da tensão. O display mostrou que a forma de onda (simulado na Fig. 1) foi severamente cortado na parte superior - tornando-o mais parecido com uma onda quadrada do que com uma onda senoidal. The peak value measured only 135 Em, rather than the expected 162 Em.
O empreiteiro então desenhou um diagrama unifilar do sistema. O unifilar mostrou que o transformador que alimentava a área de teste estava na extremidade oposta do edifício – quase 500 pés de distância (ver Fig.. 2). A maioria das cargas naquele transformador eram não lineares, e eles estavam consumindo altas correntes de pico no pico da tensão. A combinação de altas correntes de pico e alta impedância de longo prazo combinadas para produzir severo corte de tensão no final do circuito - exatamente onde estava a área de teste.
Teoria e análise
Como os circuitos internos da máquina médica operavam em corrente contínua de baixa tensão, the internal power supply would have a diode/capacitor input circuit that required a certain minimum peak voltage for proper operation. The nameplate on the medical machine showed the machine needed a supply voltage between 100 e 135 V rms ac. The engineers who designed the machine and specified the nameplate assumed the supply voltage would be a sine wave, so the minimum peak would be 141 V peak (100 x 1.41). Since the measured value of the peak input voltage was only 135 Em, the machine was running on a peak voltage that was already 6 V below the absolute minimum required. When the fan was turned on, the surge current drawn by the fan motor further reduced the voltage to a point where the power supply of the machine went out of regulation. This is what caused the machine to reset.
Solução
O problema do corte de pico de tensão (cobertura plana) é comum em edifícios de alta tecnologia. Muitos dos edifícios atualmente em uso não foram projetados para lidar com a vasta gama de computadores e cargas não lineares tão típicas hoje em dia.. Neste caso, seria necessária uma extensa religação para reduzir a queda de tensão entre o transformador e a carga. Uma alternativa seria aproximar as cargas mais sensíveis do transformador.
Fonte:
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