Conhecimento básico de disjuntor em caixa moldada (MCCB)

Disjuntores em caixa moldada são um tipo de dispositivo de proteção elétrica comumente usado quando as correntes de carga excedem a capacidade dos disjuntores em miniatura. Eles também são usados em aplicações de qualquer classificação de corrente que requeira configurações de desarme ajustáveis, que não estão disponíveis em disjuntores plug-in e MCBs.

Definição e função do disjuntor em caixa moldada

Um disjuntor em caixa moldada, abreviado MCCB, é um tipo de dispositivo de proteção elétrica que pode ser usado para uma ampla faixa de tensões e frequências de 50 Hz e 60 Hz. As principais distinções entre o disjuntor em caixa moldada e em miniatura são que o MCCB pode ter classificações de corrente de até 2.500 amperes e suas configurações de desarme são normalmente ajustáveis. Uma diferença adicional é que os MCCBs tendem a ser muito maiores do que os MCBs. Como acontece com a maioria dos tipos de disjuntores, um MCCB tem três funções principais:

· Proteção contra sobrecarga - correntes acima do valor nominal que duram mais do que o normal para a aplicação.

· Proteção contra falhas elétricas - Durante uma falha, como um curto-circuito ou falha de linha, existem correntes extremamente altas que devem ser interrompidas imediatamente.

· Ligar e desligar um circuito - Esta é uma função menos comum dos disjuntores, mas eles podem ser usados para essa finalidade se não houver uma chave manual adequada.

A ampla gama de classificações de corrente disponíveis para disjuntores em caixa moldada permite que eles sejam usados em uma ampla variedade de aplicações. Os MCCBs estão disponíveis com classificações de corrente que variam de valores baixos, como 15 amperes, a classificações industriais, como 2.500 amperes. Isso permite que eles sejam usados em aplicações de baixa e alta potência.

Mecanismo de operação do disjuntor em caixa moldada

Em sua essência, o mecanismo de proteção empregado pelos MCCBs é baseado nos mesmos princípios físicos usados por todos os tipos de disjuntores termomagnéticos.

· A proteção contra sobrecarga é realizada por meio de um mecanismo térmico. Os MCCBs têm um contato bimetálico que se expande e se contrai em resposta às mudanças de temperatura. Em condições normais de operação, o contato permite a passagem de corrente elétrica pelo MCCB. Porém, assim que a corrente exceder o valor de disparo ajustado, o contato começará a aquecer e expandir até que o circuito seja interrompido. A proteção térmica contra sobrecarga é projetada com um retardo de tempo para permitir uma sobrecorrente de curta duração, que é uma parte normal da operação para muitos dispositivos. No entanto, quaisquer condições de sobrecorrente que durem mais do que o normalmente esperado representam uma sobrecarga e o MCCB é acionado para proteger o equipamento e o pessoal.

· Por outro lado, a proteção contra falhas é realizada com indução eletromagnética e a resposta é instantânea. As correntes de falha devem ser interrompidas imediatamente, não importa se sua duração é curta ou longa. Sempre que ocorre uma falha, a corrente extremamente alta induz um campo magnético em uma bobina solenóide localizada dentro do disjuntor - esta indução magnética dispara um contato e a corrente é interrompida. Como complemento ao mecanismo de proteção magnética, os MCCBs possuem medidas de dissipação de arco interno para facilitar a interrupção.

Como acontece com todos os tipos de disjuntores, o MCCB inclui uma chave seccionadora que é usada para desarmar o disjuntor manualmente. É utilizado sempre que for necessário desligar a alimentação elétrica para a realização de trabalhos de campo, como manutenção ou atualização de equipamentos.

Tipos de disjuntor MCCB por aplicação

Disjuntores em caixa moldada podem ter classificações de corrente muito altas, o que permite que sejam usados em aplicações pesadas. A seguir estão alguns usos típicos de um MCCB:

· Proteção do alimentador elétrico principal - Os circuitos do alimentador elétrico que fornecem energia para grandes quadros de distribuição normalmente possuem correntes muito altas, de centenas de amperes. Além disso, se mais circuitos forem adicionados ao sistema no futuro, pode ser necessário ajustar as configurações de desarme do disjuntor. Portanto, é necessário um disjuntor em caixa moldada.

· Proteção do banco de capacitores - Os bancos de capacitores são um componente muito importante dos sistemas elétricos comerciais e industriais, pois permitem a correção do fator de potência - reduzindo as correntes de linha e evitando taxas da concessionária de energia elétrica. Grandes bancos de capacitores podem atrair altas correntes e exigirão proteção MCCB.

· Proteção do gerador - Grande elétricogeradores podem fornecer uma saída de centenas de amperes. Além disso, os geradores são normalmente muito caros. As altas classificações de corrente dos disjuntores em caixa moldada permitem que eles forneçam proteção confiável nesta aplicação.

· Aplicações de soldagem - Algumas máquinas de soldagem podem extrair correntes muito altas que excedem as capacidades dos disjuntores em miniatura, exigindo o uso de um MCCB.

· Aplicações de baixa corrente que requerem configurações de desarme ajustáveis - MCCBs não são apenas para aplicações de alta corrente. Existem modelos classificados abaixo de 100 amperes para quando o equipamento de baixa corrente requer as configurações de desarme ajustáveis fornecidas pelos MCCBs.

· Proteção do motor - Os recursos de proteção confiáveis dos MCCBs os tornam uma escolha adequada para a proteção do motor. Um disjuntor em caixa moldada pode ser ajustado para fornecer proteção contra sobrecarga sem disparar durante a corrente de pico de um motor elétrico.

Em resumo, um MCCB oferece proteção adequada sempre que uma aplicação requer uma alta classificação de corrente, configurações ajustáveis de desarme ou uma combinação de ambos os fatores.

Classificações MCCB

Os fabricantes de disjuntores em caixa moldada fornecem especificações técnicas para cada modelo de disjuntor. É muito importante compreender essas classificações para selecionar o MCCB correto para cada aplicação:

· Corrente nominal do quadro (Inm) é o valor máximo de corrente para o qual o MCCB foi projetado e também determina as dimensões físicas do dispositivo. A corrente nominal da estrutura define o limite superior da faixa de corrente de trip ajustável.

· Corrente nominal (In) é o valor da corrente acima do qual a proteção de sobrecarga é desarmada. Para um MCCB, a corrente nominal é uma faixa ajustável em vez de um valor fixo. A corrente nominal da estrutura define o limite superior da faixa de corrente nominal.

· Tensão nominal de isolamento (Ui) é a tensão máxima que o MCCB pode resistir de acordo com testes de laboratório. É maior do que a tensão nominal de trabalho, a fim de fornecer uma margem de segurança durante a operação em campo.

· Tensão nominal de trabalho (Ue) é a tensão de operação contínua para a qual o MCCB foi projetado. Este valor é normalmente equivalente ou próximo a uma tensão de sistema padrão.

· Capacidade de interrupção de curto-circuito operacional (Ics) é a corrente de falha mais alta que o MCCB pode desarmar sem ser danificado permanentemente. O MCCB será reutilizável após a interrupção de uma falha, desde que não ultrapasse este valor.

· Capacidade máxima de interrupção de curto-circuito (Icu) é a corrente de falha máxima possível que o MCCB pode eliminar. Se a corrente de falha exceder este valor, o MCCB não será capaz de desarmar e outro mecanismo de proteção com maior capacidade de interrupção deverá operar. Se ocorrer uma falha acima do Ics, mas abaixo do Icu, o MCCB pode interrompê-lo com êxito, mas provavelmente precisará de uma substituição devido ao dano sofrido.

· A vida mecânica de um MCCB é o número de vezes que o dispositivo pode ser operado manualmente antes da falha.

· Por outro lado, a vida elétrica refere-se à quantidade de vezes que o MCCB pode desarmar antes da falha.

A compreensão adequada desses termos permite a seleção de um MCCB que pode fornecer proteção confiável de acordo com as classificações de tensão e corrente da aplicação, bem como as correntes de falha esperadas.

Dimensionamento MCCB

O dimensionamento do disjuntor em caixa moldada é sempre realizado de acordo com a corrente de operação esperada da aplicação, bem como as possíveis correntes de falha. Os principais aspectos a serem considerados ao selecionar um MCCB são os seguintes:

· A tensão nominal de trabalho do MCCB deve corresponder à tensão do sistema da aplicação.

· O MCCB deve ser ajustável ao valor de disparo adequado, calculado de acordo com a corrente consumida pela carga.

· A capacidade operacional de interrupção do MCCB deve ser maior do que as correntes de falha esperadas no sistema.

Estas são as três condições principais que devem ser atendidas para garantir a seleção adequada de um MCCB. É recomendável contratar os serviços de um profissional habilitado para saber as configurações exatas de viagem e capacidade de interrupção que o MCCB deve ter. Um processo de seleção adequado nunca deve ser negligenciado, especialmente no caso de disjuntores em caixa moldada, devido às altas correntes de operação comumente envolvidas.

Teste de disjuntor em caixa moldada

Os três testes principais realizados como parte da manutenção do MCCB são descritos a seguir.

IsolamentoResistência

Este teste envolve desconectar o MCCB e testar o isolamento entre as fases e nos terminais de alimentação e carga. Se a resistência de isolamento cair abaixo dos valores recomendados pelo fabricante do disjuntor, o MCCB não será capaz de fornecer proteção confiável.

A resistência do isolamento varia de acordo com o modelo do MCCB, mas para uma unidade em boas condições ela estará na faixa de megaohms (milhões de ohms).

Resistência de contato

Este teste consiste em testar a resistência do contato elétrico. Como no teste de isolamento, os valores medidos devem ser comparados com os valores fornecidos pelo fabricante. Em condições normais, a resistência de contato é um valor muito baixo, pois o MCCB deve permitir a passagem da corrente de operação com uma queda de tensão mínima.

Teste de Trip

Este teste consiste em simular condições de sobrecorrente e falha, e observar a resposta do MCCB. Uma vez que este teste envolve alta corrente e o MCCB irá aquecer, ele deve ser executado por último - caso contrário, as medições de isolamento e resistência de contato serão alteradas pelas temperaturas. Normalmente, este teste consiste em duas partes:

· A proteção térmica é testada submetendo o MCCB a uma grande corrente, por exemplo, 300% do valor nominal. Se o disjuntor não desarmar corretamente, a proteção térmica está falhando.

· A proteção magnética é testada com pulsos curtos de corrente muito alta que simulam uma falha. Pulsos curtos são usados devido ao fato de uma falha elétrica ser extremamente perigosa. No entanto, como a proteção magnética é instantânea, pulsos curtos podem ser usados para fins de teste.

Manutenção do disjuntor em caixa moldada

Como os disjuntores em caixa moldada protegem cargas importantes que normalmente atraem altas correntes, a manutenção e os testes periódicos são fundamentais para garantir uma operação confiável. Normalmente, os procedimentos de manutenção para MCCBs incluem:

· Inspeção visual

· Lubrificação

· Limpeza

· Testando - como acima

Inspeção visual

Como o próprio nome indica, a inspeção visual envolve procurar sinais de danos ao MCCB. Alguns sinais específicos a serem observados incluem:

· Contatos deformados ou rachaduras no invólucro e isolamento, o que é um sinal de superaquecimento

· Queimaduras nos contatos ou revestimento, o que é um sinal de arco elétrico

É importante observar que alguns modelos de MCCB podem ser abertos, enquanto outros são lacrados de fábrica. Se o modelo puder ser aberto, é recomendável realizar uma inspeção visual dos componentes internos também.

Lubrificação

Como este procedimento requer a abertura do MCCB, só é possível para modelos que o permitam. A lubrificação adequada garante que a chave de desconexão manual e as partes móveis internas operem sem problemas. Isso é muito importante durante uma falha, onde o mecanismo interno deve operar dentro de um curto período de tempo.

Limpeza

A sujeira pode causar a deterioração dos componentes do MCCB ao longo do tempo. Se a sujeira incluir um material condutor, também haverá o risco de criar um caminho para a corrente e causar uma falha interna. Normalmente, um aspirador de pó é usado para remover a sujeira de um MCCB.

A limpeza adequada ajuda na inspeção visual, uma vez que os sinais de danos podem não ser tão óbvios se o disjuntor em caixa moldada estiver sujo.

Conclusão

Disjuntores em caixa moldada são um componente fundamental da proteção elétrica para aplicações de alta corrente ou sempre que configurações ajustáveis de desarme são necessárias. O dimensionamento e a manutenção adequados de um MCCB são elementos essenciais para garantir uma operação segura e confiável a longo prazo.