Conhecimento de disjuntor de ar

O que é disjuntor de ar?

Um disjuntor em que os contatos abrem e fecham no ar à pressão atmosférica é definido como um disjuntor a ar.

O que significa ACB?

ACB significa disjuntor a ar.

Os desenvolvimentos dos disjuntores a óleo descritos acima levaram à substituição quase completa dos projetos anteriores de disjuntores a ar em sistemas de distribuição de média tensão por disjuntores a óleo em muitos países.

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§ Disjuntor de óleo a granel

§ Disjuntor de óleo mínimo

No entanto, em alguns países, notadamente França e Itália, o disjuntor a ar foi desenvolvido e utilizado para sistemas até 15 kV, mas em geral, seu uso é restrito a aplicações de baixa tensão ou instalações de alta segurança onde o risco de incêndio de óleo ou óleo a contaminação do meio ambiente é muito alta para ser tolerada.
Países que seguem a prática americana usavam disjuntores a ar quase exclusivamente para sistemas de até 15 kV até o advento das novas tecnologias de vácuo e SF6. A imagem mostra as partes principais de um carrinho de disjuntor a ar.

Os princípios de interrupção de arco seguidos em um disjuntor a ar são bastante diferentes daqueles em qualquer outro tipo de disjuntor. Embora o objetivo de ambos os tipos de disjuntores seja o mesmo, ou seja, evitar a retomada do arco elétrico após a corrente zero, criando uma situação em que a lacuna de contato irá suportar a tensão de recuperação do sistema, o disjuntor a ar faz isso criando uma tensão de arco em excesso da tensão de alimentação.

Isso pode ser feito de três maneiras:
• Resfriamento intenso do plasma do arco, de modo que o gradiente de tensão seja muito alto.
• Alongamento do caminho do arco para aumentar a tensão do arco.
• Dividir o arco em uma série de arcos em série.

O primeiro objetivo é geralmente alcançado ao forçar o contato do arco com a maior área possível de material isolante. Todos os disjuntores a ar são equipados com uma câmara ao redor do contato e da zona do arco, geralmente chamada de 'calha de arco', porque o arco é conduzido para dentro e através dela.

Se o interior tiver um formato adequado e o arco puder ser feito de acordo com a forma, as paredes da calha do arco podem ajudar a conseguir o resfriamento. Esse tipo de calha de arco precisa ser feito de algum tipo de material refratário, sendo os compostos de amianto a escolha preferida. No entanto, devido à crescente conscientização sobre os riscos à saúde associados ao uso de amianto, outros materiais, como plásticos de alta temperatura reforçados com fibra de vidro e cerâmica, estão sendo usados para esse fim. A imagem mostra o resfriamento do arco em uma calha de arco de placa isolada.

O segundo objetivo é alcançado concomitantemente com o primeiro, se as paredes da calha de arco forem moldadas de tal forma que o arco não seja apenas forçado em estreita proximidade com eles, mas também conduzido em um canal serpentino. O alongamento do arco e o aumento simultâneo na queda de tensão por unidade de comprimento logo levam a uma alta tensão do arco e uma alta resistência do arco.

Isso muda o fator de potência do sistema de modo que o valor instantâneo da tensão de alimentação à medida que a corrente se aproxima de zero fica muito abaixo de seu valor de pico. Finalmente, o alto valor da resistência representado pelo arco influencia o amortecimento da oscilação do TRV de tal forma que o fator de amplitude é reduzido quase à unidade.

Os parágrafos anteriores explicam o que é necessário e como alcançá-lo , mas um arco de corrente pesada é algo intratável e uma de suas principais tendências é se manter o mais curto possível, pois isso ajuda a manter seu nível de ionização e, portanto, sua capacidade de carregar corrente. Assim, embora não seja difícil projetar paredes convolutas para formar calhas em arco, também não é fácil persuadir o arco a entrar nelas!

O arranjo usual de um disjuntor a ar é colocar a calha de arco acima dos contatos e permitir que os contatos e as conexões que conduzem a eles formem um circuito fechado de modo que um campo magnético seja produzido dentro do folga de contato atuando sobre o arco de forma a conduzi-lo para dentro do chute. Neste projeto, o aumento da corrente de falha resulta em aumento do campo magnético que alonga o arco e assim auxilia no processo de extinção do arco.

O uso do circuito magnético complica a estrutura de contato, pois não é aconselhável para reter obobinas no circuito continuamente, e arranjos devem ser feitos para inseri-los no arcuit durante a abertura do disjuntor. Isso geralmente é obtido dividindo o canal do arco, uma tira de metal que sobe de cada contato para guiar o arco no caminho necessário, de modo que a bobina seja inserida automaticamente no circuito de corrente conforme o arco sobe em direção ao chute. Consulte a figura que mostra um chute de arco com bobina magnética.

Quanto mais pesada a corrente de falha, mais eficaz será o disjuntor de ar, até que se torne tão eficaz que o arco passe direto pelo chute do arco e se restabeleça como um belo arco curto fora do chute, ou a pressão dentro do chute abaixo das placas, criada pelo arco, torna-se tão grande que o arco é impedido de subir nas placas. Ambos os casos constituem obviamente o limite superior da capacidade de interrupção para um determinado chute de arco, que precisa estar em uma margem respeitável acima da classificação projetada.

Quando está interrompendo a corrente de falha máxima, um disjuntor de ar, avaliado normalmente em 40 kA e 12 kV, emitiria uma bola de fogo impressionante de seu chute de arco, se um grande defletor de resfriamento não fosse instalado para contê-lo. O resultado é que os disjuntores a ar de classificações pesadas constituem peças grandes, pesadas e caras de instalações e máquinas. No entanto, eles apresentam vantagens para certas aplicações, particularmente onde os parâmetros de comutação do sistema são severos, pois a alta resistência do arco torna o disjuntor virtualmente independente do arcuit ao qual está conectado.

Porém , a terceira técnica pode facilitar uma redução na geração de energia usando placas divisoras de arco de metal referindo imagem no chute de arco, o que não só aumenta o gradiente de tensão, mas também ajuda a introduzir um grande número de quedas de tensão anódica e catódica. Foi projetada uma técnica de combinação que usa uma montagem de pequenas calhas de arco que são individualmente do tipo 'resfriamento e alongamento', mas que são coletivamente organizadas de modo que o arco inicial seja dividido em uma série de arcos em série, cada um em seu próprio mini rampa de arco. Este é um projeto mais complicado, mas adequado para tensões de distribuição mais altas. Também tem outra vantagem, pois elimina a necessidade de fornecer componentes extras para a criação de um campo magnético, a fim de conduzir o arco para o chute.

Daí a arte de projetar um disjuntor de ar eficaz requer a combinação correta de forma de chute, desenvolvimento de campo magnético e soprador de ar para facilitar um desempenho de extinção de arco uniforme em toda a faixa de corrente. Vários parâmetros devem ser balanceados para isso, incluindo alguns que ainda não foram mencionados, como altura do chute do arco, comprimento e área de saída. As forças mecânicas desenvolvidas em um disjuntor a ar de alta resistência também são consideráveis.

Um último ponto a respeito das características do disjuntor a ar é que a técnica de interrupção descrita acima é a única que realmente não dependem da presença de um zero atual. Se a tensão do arco puder ser superior à tensão de alimentação, o arco será extinto, independentemente de a corrente ser CA ou CC, o que o torna adequado para o controle e proteção de circuitos CC.

Embora esses disjuntores sejam considerados obsoletos para aplicações de média tensão, eles continuam a ser a escolha preferida para alta classificação de corrente em aplicações de baixa tensão.