Disjuntores e sua tipificação
Disjuntores e sua tipificação
Disjuntores são constituídos basicamente por uma unidade de controle, comando e supervisão, por um sistema de acionamento ou mecanismo de operação e por unidades de interrupção. O disjuntor é um dos componentes mais caros e críticos de um sistema elétrico, devendo possuir alta confiabilidade operacional e conforme o tipo do disjuntor, reposição de peças e manutenção.
Aliado aos itens descritos acima quanto as características, classificação e especificações, os tipos de disjuntores são construídos conforme outra necessidade importante.
Estamos falando das câmaras de extinção do arco, um conjunto de componentes responsável pela extinção do arco, como o próprio nome indica. Pode conter diferentes meios construtivos e dielétricos de extinção e isolamento. São compostos por um conjunto de peças fixas e peças móveis movimentadas pelo mecanismo de acionamento. Podemos considerar a parte mais complexa de um disjuntor, que podem ser:
Disjuntor a seco
Os disjuntores a seco ou de interrupção ao ar livre são os mais simples e, historicamente, foram os primeiros equipamentos a serem utilizados. Para atender ao crescimento das potencias de interrupção, e a elevação dos níveis de tensão nos sistemas elétricos, foram surgindo os disjuntores com melhores e mais eficientes meios de interrupção do arco, como veremos na sequência.
Esse tipo de disjuntor são os quais seus contatos principais operam ao ar livre sob pressão atmosférica. A extinção do arco elétrico durante a abertura rápida dos contatos é, em geral, obtida através de lâminas montadas em câmaras de extinção.
Este sistema provoca o resfriamento do arco elétrico e sua consequente extinção que, por intermédio das referidas lâminas, seccionam o percurso do mesmo em pequenos segmentos.
Disjuntor a sopro magnético
Neste tipo de disjuntor, os contatos abrem-se no ar, empurrando o arco para dentro de câmaras de extinção, que são formados de placas de material refratário, isolante especial ou ainda uma combinação dos dois. O arco é impelido na direção da câmara de extinção através de efeitos térmicos e magnéticos ou ainda por um sopro pneumático auxiliar.
Este sopro pneumático é muito importante no caso de interrupção de pequenas correntes, cujo campo magnético é insuficiente para impelir o arco para dentro da câmara, o que ocasionaria tempos de arco muito longos.
O sopro magnético é realizado por uma bobina energizada pela própria corrente que forma o arco. Por não possuir material inflamável é seguro, podendo ser montado em painéis abrigados.
Disjuntor a óleo
O óleo mineral com suas destacadas características de isolante e extintor, foi usado desde os primeiros tempos na fabricação de disjuntores. Nos disjuntores de óleo pode-se distinguir dois efeitos principais de extinção do arco voltaico: o efeito de hidrogênio e o efeito de fluxo líquido.
O primeiro consiste no fato de que a altíssima temperatura, o arco voltaico decompõe o óleo, liberando de tal modo vários gases onde o hidrogênio predomina, a ponto de se poder dizer que o arco queima numa atmosfera de hidrogênio. Como este gás tem uma condutividade térmica bastante elevada comparado ao nitrogênio, por exemplo, a retirada de calor das vizinhanças do arco processa-se de maneira eficiente, resfriando o mesmo.
O segundo efeito consiste em jogar óleo mais frio sobre o arco dando continuidade ao processo de evaporação já referido no primeiro tipo de efeito, de maneira que grandes quantidades de calor possam ser retiradas pelos gases resultantes.
Existem dois tipos de óleos isolantes para disjuntores: o óleo Parafínico que pode ser empregado em classe de tensão até 145 KV e o óleo Naftênico que pode ser empregado em qualquer classe de tensão. Os disjuntores a óleo podem ser classificados como PVO (pequenos volumes de óleo) e GVO (grandes volumes de óleo).
Disjuntor a vácuo
As propriedades do vácuo como meio isolante são, de há muito tempo, conhecidas e as primeiras tentativas de se obter a interrupção de uma corrente alternada em câmara de vácuo datam de 1926, quando foi interrompida com sucesso uma corrente de 900A em 40kV.
No entanto, as dificuldades técnicas da época referentes à técnica de vácuo, disponibilidade de materiais e métodos de fabricação, que garantissem uma câmara com vácuo adequado, isenta de impurezas e vazamentos, fez com que a introdução destes disjuntores fosse postergada para início da década de 60, sendo que a sua produção em grandes volumes para média tensão começou realmente no início dos anos 70.
O disjuntor a vácuo representa a princípio um paradoxo, como pode o arco se formar sem um caminho de partículas. Na verdade, este caminho de partículas que liberam íons positivos e elétrons é formado no momento da separação dos contatos, quando as superfícies destes se aquecem, evaporando e formando uma nuvem metálica que vai servir de meio de propagação do arco.
A recuperação do dielétrico é rápida, o que permite altas capacidades de ruptura e pequeno período entre operações sucessivas. Após a interrupção de corrente, estas partículas depositam-se rapidamente na superfície dos contatos recuperando, assim, a rigidez dielétrica entre os mesmos. Esta recuperação da rigidez dielétrica é muito rápida nos disjuntores a vácuo, o que permite altas capacidades de ruptura em câmaras relativamente pequenas.
Disjuntor a ar comprimido
É um princípio de interrupção bastante antigo, porém amplamente utilizado ainda nos dias de hoje. Neste tipo de disjuntor, o mecanismo eletropneumático preenche duas funções, simultaneamente; ou seja, a de proporcionar a operação mecânica do disjuntor através da abertura e fecho dos contatos e também a de efetuar a extinção do arco, fornecendo ar na quantidade e pressão necessárias para tal.
O princípio da extinção consistindo em criar-se um fluxo de Ar comprimido (tipo jateamento) sobre o arco, fluxo este provocado por um diferencial de pressão, quase sempre descarregando o ar comprimido após a extinção para a atmosfera.
A pressurização é realizada através de centrais compressoras com características especiais como filtragem retirada de umidade do ar. É utilizado principalmente em tensões elevadas, sobretudo 230 kV.
Disjuntores a SF6 – gás hexafluoreto de enxofre
Este gás possui uma série de propriedades físicas e químicas que o torna um meio isolante e extintor, por excelência. O SF6 é um gás incombustível, não venenoso, incolor, inodoro e devido à sua estrutura molecular simétrica é extremamente estável e inerte até cerca de 5000ºC, comportando-se, portanto, como um gás nobre.
O SF6 encontra-se num sistema fechado e praticamente isento de humidade por toda a vida útil do equipamento. Além disso existe a presença de filtros com elementos desumidificadores para qualquer eventualidade, de maneira que, o problema da humidade e das suas consequências seja praticamente inexistente.
Com um peso especifico de 6,14g/l ele é 5 vezes mais pesado que o ar. As características isolantes do SF6 variam em função da pressão (na realidade em função da densidade) e são bastante superiores aquelas dos meios isolantes mais comuns usados em disjuntores que são o óleo mineral e o ar comprimido.
Os disjuntores a SF6 podem ser classificados em dois tipos, o de pressão única (pressão de 6 a 8 bar) e de pressão dupla (alta pressão de SF6 a 20 bar, e um de baixa pressão a 2,5 bar).
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