Anatomia dos Filtros de Linha | Clube do Hardware

Introdução

A maioria dos usuários quer (e deve) proteger seus equipamentos. Os filtros de linha protegem seu equipamento removendo ruídos e picos provenientes da rede elétrica (ou da linha telefônica ou da TV à cabo ou via satélite, caso o seu filtro de linha tenha essas opções). Mas como os filtros de linha funcionam? Quais componentes são usados internamente? Como você pode diferenciar um filtro de linha bom de um ruim? Confira.

Além de remover ruídos e picos de tensão, os filtros de linha têm ainda outras três finalidades básicas. A primeira – e mais óbvia – é expandir o número de tomadas disponíveis perto do micro ou de equipamentos de áudio/vídeo – sim, os filtros de linha podem ser usados com qualquer tipo de equipamento, e os equipamentos de áudio e vídeo são os mais comuns depois dos computadores, já que qualquer ruído oriundo da rede elétrica pode interferir na qualidade do áudio ou do vídeo.

Em segundo lugar, o uso de um filtro de linha garante que todos os seus equipamentos estão devidamente aterrados. Para que o aterramento funcione, você não pode cortar o pino do terra dos cabos de força dos equipamentos (incluindo o próprio filtro de linha) e você precisa também fazer o aterramento na tomada, ou seja, ter uma tomada de três pinos e fazer com que o terceiro pino, o pino terra, esteja ligado a uma haste de aterramento. Se você não fizer o aterramento na tomada o circuito de filtragem não funcionará corretamente, já que ele basicamente redireciona todo o excesso de tensão para o terra.

A terceira finalidade dos filtros de linha é a proteção contra curto-circuito e sobrecarga de tensão. Todos os filtros de linha têm um disjuntor responsável por desligar a alimentação elétrica caso a corrente total exigia por seu equipamento seja maior do que a correte rotulada. Quinze ampères é o valor mais comum. Em vários filtros de linha o disjuntor é construído junto com a chave liga/desliga e, portanto, caso você precise reiniciar o disjuntor você terá que mover a chave para a posição “desligado” e então ligá-la novamente. Em alguns outros filtros de linha o disjuntor não é construído junto com a chave liga/desliga e você encontrará uma chave separada para reiniciá-lo. Claro que você precisa verificar primeiro porque o disjuntor foi ativado, caso contrário ele será ativado novamente assim que você reiniciá-lo.

Antes de desmontarmos alguns filtros de linha para mostrar a você como eles são internamente, vamos falar um pouco mais sobre o lado estético dos filtros de linha.

O problema mais comum atualmente é que nós temos vários equipamentos que têm um transformador acoplado ao plugue de alimentação que é conectado à rede elétrica – modems, roteadores, impressoras e discos rígidos externos são os exemplos típicos. Além disso, existem ainda aqueles dispositivos que queremos ter por perto como é o caso dos carregadores de bateria para a câmera digital, para o telefone celular ou para pilhas recarregáveis e que talvez tenhamos de ligar ao filtro de linha caso não existam tomadas suficientes no quarto ou escritório perto do micro.

O problema com esses transformadores é que eles são muito grandes e normalmente obstruem a tomada imediatamente ao lado (e algumas vezes mais do que uma, como você pode ver na Figura 2). Portanto você pode querer escolher um filtro de linha que tenha tomadas “especiais” para transformadores.

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Figura 1: Transformadores como este bloqueiam a tomada imediatamente ao lado.

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Figura 2: Veja como este transformador ocupa três tomadas.

O filtro de linha mostrado na Figura 2 tem uma tomada “especial” para transformadores, como você pode ver na Figura 3 (a mais afastada da direita). O disjuntor deste filtro de linha está junto com a chave liga/desliga, portanto você não encontrará uma chave de “reset” neste modelo.

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Figura 3: Filtro de linha com uma tomada para transformador.

Na Figura 4 você pode ver um filtro de linha mais incrementado com quatro tomadas para transformador. Claro que você ainda pode usar plugues convencionais em todas elas. O disjuntor deste filtro de linha está separado da chave liga/desliga e, portanto, ele tem uma chave de “reset” (no canto inferior esquerdo da Figura 4). Ele também tem um LED que indica se o aterramento ou o componente usado para proteção contra pico de tensão (varistor) não está bom; outro LED que indica se o disjuntor está ativo (situação de sobrecarga) e também há um filtro para linha telefônica e de TV a cabo/satélite. Nós falaremos mais sobre esses recursos adiante.

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Figura 4: Filtro de linha mais incrementado com quatro tomadas para transformador.

Alguns fabricantes resolveram este problema do transformador colocando tomadas em cabos em vez de colocá-las na carcaça do filtro de linha, como você pode ver na Figura 5.

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Figura 5: Você não terá problemas em conectar quantos transformadores você quiser com este filtro de linha.

Agora que falamos sobre o aspecto estético do filtro de linha, vamos falar sobre o que é mais importante: filtragem.

Filtragem

Existem dois tipos de filtragem que um filtro de linha precisa tratar: interferência eletromagnética (também conhecida em inglês como EMI, Electromagnetic Interference) e picos de tensão provenientes da rede elétrica. Ambos podem ser causados por vários meios, o primeiro sendo tipicamente produzido por aparelhos movidos a motores, tais como liquidificadores, máquinas de lavar roupa, fornos de microondas e até mesmo impressoras. Picos de tensão são pequenos intervalos de tempo onde a tensão oscila para valores acima do normal, que podem literalmente queimar o seu equipamento.

O principal problema com os filtros de linha é que a maioria dos filtros disponíveis no mercado não tem todos os componentes de filtragem necessários para uma boa filtragem de interferências eletromagnética e de picos de tensão. Alguns “filtros de linha” não têm nem mesmo qualquer componente de filtragem, funcionando apenas como uma mera extensão. Nos EUA esses “filtros de linha” estão finalmente sendo chamados como “power strip” (extensão) para deixar claro que eles não possuem nenhum circuito de filtragem. Infelizmente aqui no Brasil onde não há qualquer tipo de fiscalização extensões ainda são facilmente encontradas sendo vendidas como filtros. Não compre ou use este tipo de “filtro de linha”, já que eles não adicionam nenhum recurso de filtragem em seu equipamento (apesar de eles terem um disjuntor e ajudar aterrar todos os seus equipamentos). O “filtro de linha” que mostramos nas Figuras 2 e 3 é um desses dispositivos que não têm qualquer recurso de filtragem. Nós mostramos esse “filtro de linha” aberto na Figura 6 de modo que você possa ver o que estamos falando.

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Figura 6: Este “filtro de linha” não tem nenhum componente de filtragem.

Componentes típicos encontrados em um filtro de linha:

Varistor (MOV): Este é o coração de um filtro de linha, responsável cuidar dos picos de tensão provenientes da rede elétrica. Todos os filtros de linha precisam ter pelo menos um varistor, conectado entre os fios fase e neutro da rede elétrica. Bons modelos precisam ter pelo menos três varistores, um entre os fios fase e neutro, outro entre os fios fase e terra e um outro entre os fios neutro e terra. Os varistores não duram a vida toda. Após alguns anos eles param de funcionar corretamente (a vida útil depende de alguns fatores como, por exemplo, a quantidade de vezes em que o varistor entrou em atividade – um valor típico é de 1.000 proteções), e alguns filtros de linha têm um LED que indica se os varistores estão funcionando corretamente. Em filtros de linha sem este LED você achará que o filtro de linha ainda está protegendo seu equipamento quando seus varistores estiverem danificados, já que ainda haverá tensão nas tomadas, enquanto que na verdade seu filtro de linha está funcionando apenas como uma reles extensão. Todo varistor é rotulado com um nível de absorção de energia máximo, dado em uma unidade chamada joule. Se a quantidade de energia fornecida ao varistor for maior do que a rotulada, ele queimará – protegendo seu equipamento, pelo menos. É importante saber que os varistores protegem apenas contra picos. Se uma tensão ou corrente maior do que a máxima suportada pelo varistor for aplicada durante muito tempo, o varistor não apenas queimará, mas também pode deixar passar a sobretensão para o seu equipamento, criando um risco de incêndio. Fisicamente os varistores são componentes em forma de disco com dois terminais, normalmente na cor azul.
Capacitor X: Responsável pela filtragem eletromagnética, este capacitor tem dois terminais e é normalmente quadrado e amarelo.
Capacitores Y: Responsáveis pela filtragem eletromagnética, esses capacitores sempre vêm aos pares. Eles têm dois terminais cada, um capacitor é conectado entre os fios terra e fase provenientes da rede elétrica e o outro é conectado entre os fios terra e neutro. Como esses capacitores são conectados ao terra, se você não tiver um aterramento eficiente esta filtragem não funcionará. Fisicamente eles são em forma de disco e normalmente na cor azul, sendo menores do que os varistores. Ao abrir filtros de linhas as pessoas confundem os capacitores Y com os varistores. Quando você estiver na dúvida de que se os discos azuis na sua frente são varistores ou capacitores Y, lembre-se que os capacitores Y sempre vêm aos pares e um de seus terminais sempre são conectados ao terra.
Bobina de ferrite: Outro componente responsável pela filtragem eletromagnética. É uma bobina feita de fio de cobre enrolado a uma barra ou anel de ferrite.

Filtros de linha baratos não têm componentes para filtragem eletromagnética, apesar de terem pelo menos um varistor. Bons filtros de linha têm tanto varistores quanto componentes para filtragem eletromagnética.

Nas Figuras 7 e 8 você pode ver o filtro de linha da Figura 4 aberto (um filtro da APC, a propósito). Os componentes encontrados no meio do filtro de linha são do filtro para linha telefônica e TV a cabo/satélite, que falaremos na próxima página, enquanto que no lado esquerdo você pode ver a placa de circuito impresso do filtro de linha propriamente dito.

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Figura 7: Por dentro de um bom filtro de linha.

Na Figura 8 você pode ver o filtro AC deste filtro de linha em detalhes. Como você pode ver, este filtro de linha não tem um varistor, mas sim sete! Este filtro de linha não tem capacitores Y, mas ele tem dois fusíveis térmicos que agem como um disjuntor, mas sem uma chave de reset – ou seja, ele desliga o circuito se sua temperatura interna alcançar um certo valor “limite”, o que significa que o circuito está sobrecarregado ou há um curto-circuito. Os componentes menores do fundo são usados para controlar os dois LEDs.

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Figura 8: Por dentro de um bom filtro de linha.

Filtros de linha mais modernos têm filtragem também no lado da carga, evitando que seu equipamento gere ruído em sua rede elétrica.

Vamos falar agora sobre a importância do circuito de filtragem da linha telefônica e TV a cabo/satélite e como esta filtragem deve ser feita.

Filtro para Telefone e TV à Cabo/Satélite

O principal objetivo do circuito de filtragem para telefone e TV a cabo/satélite é evitar que altas tensões anormais cheguem ao seu modem, computador, TV, decodificador, telefone, etc provenientes da linha telefônica, TV a cabo ou TV via satélite. Este tipo de situação é mais comum do que você possa imaginar. Se um raio atingir o poste onde sua linha telefônica e/ou a linha de TV a cabo está localizada, o raio atingirá seu equipamento e literalmente o queimará. Na verdade, o raio não precisa atingir o poste: mesmo que ele caia próximo ao poste ele pode induzir alta tensão em sua linha telefônica ou de TV a cabo.

Este circuito pode ser baseado em um varistor ou em um componente chamado centelhador a gás, onde o circuito descarrega o raio, conduzindo-o para o terra. Filtros de linha usando este componente não são muito comuns. Centelhadores a gás têm uma vida útil muito menor do que a dos varistores, mas por outro lado pode suportar altas tensões sem se auto-destruir. Você mesmo pode montar o seu próprio centelhador a gás lendo o nosso tutorial Monte um Filtro para Modems com Centelhador a Gás.

Nas Figuras 9 e 10 você pode ver o circuito usado no nosso filtro de linha da APC. Como você pode ver, não existe comunicação entre o filtro para telefone/cabo/satélite e o filtro de linha, exceto para o aterramento. O mesmo é válido para as seções telefone e TV a cabo/satélite: eles não compartilham nenhum componente. O filtro do telefone usa quatro varistores e quatro capacitores (veja na Figura 9) enquanto que o filtro para TV a cabo/satélite, que está localizado dentro da proteção metálica em volta dos dois conectores coaxiais, usa um diodo supressor de tensão transiente (transorb) – um semicondutor que funciona de maneira similar a um varistor, porém é mais rápido –, além de ter um fusistor e uma pequena bobina.

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Figura 9: Seção de filtragem da linha telefônica.

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Figura 10: Seção de filtragem de TV a cabo/satélite.

Ambos os filtros de telefone e TV a cabo/satélite funcionam jogando o excesso de tensão para o terra. Dessa forma, salientamos mais uma vez que, se você não tiver um aterramento devidamente feito em sua casa ou escritório esses filtros não funcionarão corretamente e você não estará protegido.

Qual Filtro de Linha Comprar?

Se você está realmente preocupado em proteger seu equipamento você deve comprar um filtro de linha decente, e não o mais barato que encontrar no mercado. O problema com os filtros de linha baratos é que eles dão uma falsa sensação de segurança, enquanto que eles na verdade não estão protegendo coisa alguma. Como mostramos, filtros de linha baratos não têm nem mesmo um varistor, funcionando como uma mera extensão elétrica.

Recomendamos que você escolha um filtro de linha que tenha pelo menos três varistores. Como saber isso? Se na caixa do produto ou em suas especificações técnicas você ver algo como “L-N, L-G, N-G”, isto significa que o filtro de linha tem pelo menos três varistores.

Procure também por um filtro de linha com a menor tensão de ativação (330 V é o mínimo atualmente) – este parâmetro vai estar descrito como “clamping voltage”. Tensão de ativação é a tensão a partir dda qual os varistores começarão a funcionar. Nós queremos que ele comece trabalhar assim que um pico de tensão ocorrer, certo?

Outro detalhe importante é o tempo de resposta, que é o intervalo que o filtro de linha tem entre o momento que ocorre um pico de tensão e a proteção ser ativada. Claro que queremos que este número seja o menor possível, zero se possível.

Nós temos ainda a corrente de pico, que é a corrente máxima de pico que os varistores conseguem suportar sem queimar. Quanto maior, melhor.

E, finalmente, nós temos o nível de absorção de energia, dado em joules. Esta é a quantidade de pico de energia que o filtro de linha consegue suportar antes de queimar seus varistores. Quanto maior, melhor: a probabilidade do seu filtro de linha queimar por um pico de energia será menor.

Nós também recomendamos recursos extras como proteção para linha telefônica e TV a cabo/satélite e um LED indicando se o terra e/ou varistores estão funcionando corretamente.

Claro que ainda há muita coisa que poderíamos falar sobre filtros de linha, mas queríamos um tutorial simples e direto.

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