robótica
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Devido à aceleração na eletrificação dos automóveis, o sistema elétrico de 12 V está a atingir o seu limite, dado que cada vez mais funções mecânicas estão a ser realizadas eletricamente. Um sistema subelétrico de 48 V alimenta consumidores de alto desempenho, por isso são necessários novos conceitos para a proteção do fusível. A BOSCH Semiconductors está empenhada no desenvolvimento de um CI para proteger os sistemas elétricos de 12 V...48 V. Os novos utilizadores que estiverem interessados podem encomendar amostras de engenharia à RUTRONIK. RUTRONIK Elektronische Bauelemente GmbH Tel.: +351 252 312 336 · Fax: +351 252 312 338 rutronik_pt@rutronik.com · www.rutronik.com
Ralf Hickl, Gestor de Vendas de Produtos da Unidade Comercial Automovel Uwe Rahn, Diretor da Unidade Comercial Automovel
case study
Proteção do fusível para sistemas elétricos até 48 V em veículos
48 V não significa apenas quatro vezes 12 V, mas também a entrada no mundo dos veículos híbridos e um passo enorme em direção à eletromobilidade e à condução autónoma. As distâncias de folga e da linha de fuga são fundamentais para os sistemas elétricos de 48 V. A distância de folga é a menor distância entre dois condutores elétricos. Poderão surgir arcos perigosos, em caso de curto-circuito, ruturas de cabos ou comutação sob carga quando em funcionamento, aproximadamente, acima de 20 V. Os arcos ficam muito quentes e, assim, apresentam um enorme risco de incêndio. Para gerir eficazmente este risco são aplicados relés especiais e sistemas de contacto, caraterizados pelo alto impacto e estabilidade da temperatura. Outra solução para prevenir arcos, tecnicamente mais complexa mas recomendável, é a deteção precoce destes através da avaliação e medição das correntes e de diagramas de tensão, com o auxílio de sensores inteligentes.
OS ARCOS E OS PERIGOS QUE APRESENTAM Para além da tensão acima dos 20 V, existe outra condição para a combustão constante de arcos. Dependendo da corrente e da tensão é necessária uma saída mínima de aproximadamente 100 W para garantir que um arco arde de forma estável. Os circuitos elétricos em sistemas elétricos de 48 V estão, portanto, expostos a um risco elevado de arcos, e é aqui que se encontram os consumidores que requerem altas potências, por exemplo o
turbocompressor elétrico, a direção assistida elétrica ou o controlo de estabilidade dinâmica. Assim, são indispensáveis conceitos protetores adequados. Basicamente, existem dois tipos de arco: O tipo mais simples, um arco paralelo à carga, ocorre devido a um curto-circuito do condutor de corrente à terra, por exemplo devido a um isolamento defeituoso. Se o caminho da corrente de defeito for muito pouco resistente, o curto-circuito ou corrente de arco é muito elevado e é adicionado à corrente de carga. Isto faz com que o fusível de segurança dispare, o circuito elétrico se desligue e o arco se extinga. Escusado será dizer que o fusível deve ter capacidade para extinguir eficazmente o arco no seu interior. O segundo tipo, o arco em série para os consumidores, é muito mais difícil de detetar. Ocorre quando o circuito com corrente é interrompido. Exemplos disto são a abertura dos contactos de relé ou quando se liga e desliga os conetores enquanto a corrente está a circular. Também podem ocorrer arcos devido a fios danificados, a contactos soltos ou a uma ligação à terra defeituosa. Como o caminho do arco está em série com a carga, a queda de tensão adicional do arco reduz a corrente da carga, por isso os fusíveis de segurança convencionais não detetam arcos em série. O poder de corte do fusível não é excedido. Num sistema elétrico convencional, o fusível de segurança é o típico dispositivo de proteção que previne o risco de incêndio de um cabo, causado por sobreaquecimento, sobrecargas ou curto-circuito. No futuro será logicamente
substituído por uma solução eletrónica, para garantir que qualquer tipo de arco seja detetado e extinto de forma fiável e eficiente.
FUSÍVEIS ELETRÓNICOS PROPORCIONAM MAIS OPÇÕES Para além da proteção contra arcos, os fusíveis eletrónicos compostos por interruptores semicondutores proporcionam vantagens adicionais. Ao contrário dos fusíveis de segurança, os fusíveis eletrónicos podem ser redefinidos e, portanto, reutilizados. Uma vez acionado, o fusível eletrónico pode ser diagnosticado e redefinido através do bus do veículo, sem necessidade de utilizar ferramentas. A caraterística do fusível de um canal de fusível é ser, em grande medida, livremente concebível para um fusível eletrónico. Por exemplo, as capacidades simples do poder de corte de sobrecargas podem ser definidas para correntes muito altas, enquanto a caraterística I²t pode ser utilizada como limite de corte para correntes baixas e médias. A caraterística do fusível pode, assim, ser adaptada com flexibilidade à capacidade do condutor de corrente do fio ligado e ao comportamento dinâmico da carga. Pelo contrário, quando são utilizados fusíveis de segurança é necessário armazenar variantes de hardware com capacidade de carga variável e caraterísticas de disparo (ação retardada). Um fusível eletrónico combina as funções de segurança e de comutação, o que é uma vantagem adicional. Um fusível de segurança só pode desligar-se,