Por que somos necessários e quais são os dispositivos de comutação de energia

O dispositivo de comutação executa a função principal de controlar o circuito elétrico: ligá-lo e desligá-lo. Este tipo de aparelho inclui: interruptores de faca, interruptores, seccionadores.

Os interruptores são projetados para ligar e desligar circuitos elétricos "vivos", isto é, enquanto uma corrente elétrica está fluindo pelo circuito.

Todos os dispositivos elétricos com partes móveis podem ser divididos em automáticos e não automáticos. Automáticos - são dispositivos que entram em ação a partir de um determinado modo de circuito, ou máquinas, e não automáticos, cuja ação depende apenas da vontade do operador.

Os disjuntores são de baixa tensão (disponíveis para tensão de até 1000 V) e alta tensão (para tensão acima de 1000 V).

O interruptor de baixa tensão não automático mais simples — trocarconsistindo principalmente de uma lâmina móvel, um contato fixo e uma alça.

O operador liga ou desliga manualmente o interruptor girando a lâmina para uma posição vertical ou horizontal. Os contatos do disjuntor estão localizados apenas no ar.

Um simples interruptor de rublo unipolar

700 rublos em uma usina hidrelétrica histórica na Alemanha

Fusíveis em aparelhagem interna na China

Com o aumento da tensão e da potência de operação, esse dispositivo não pode mais atender às necessidades de trabalho e, gradualmente, tipos de interruptores cada vez mais avançados aparecem.

Em instalações elétricas para tensões até 1000 V, são mais utilizados disjuntores de ar de diferentes modelos.

Disjuntor de baixa tensão Siemens para corrente 16A

Disjuntor de baixa tensão Schneider Electric 125 A

Disjuntores domésticos na sala elétrica (há um intervalo de 30 anos entre eles)

Quando o circuito é desenergizado entre os contatos defletores da chave ocorre um arco elétrico ser pago. Para melhor extinção do arco, são utilizados dispositivos especiais nas máquinas que melhoram o processo de extinção do arco, os chamados câmaras de extinção de arco desenhos diferentes.

Painel elétrico de aparelhagem fechada

Para circuitos de alta tensão, um simples disjuntor aberto não pode mais atender aos requisitos operacionais. A primeira coisa que foi feita para melhorar o design da chave foi diminuir os contatos em óleo de transformador, resultando na chamada troca de óleo. Atualmente, o quebra-óleo já é um aparelho bastante complexo que utiliza muitas conquistas da ciência e tecnologia para seu trabalho.

Disjuntor de óleo de alta tensão da subestação do transformador

O funcionamento da chave de óleo durante o desligamento é reduzido ao seguinte: devido à ação da alta temperatura do arco, o óleo se decompõe em gases, cujo principal componente é o hidrogênio.Assim, o arco queima em um meio gasoso que está em estado dinâmico, há uma mistura violenta de partículas ionizadas e não ionizadas, partículas de gás frio e quente, e em um dos momentos em que a corrente passa pelo zero, devido à a periodicidade, o arco é extinto.

A formação de gás é muito forte, uma pressão significativa aumenta no interruptor e, se o interruptor não for projetado corretamente, pode explodir.

Com disjuntores a óleo com câmaras de extinção de arco, a extinção de arco é mais indolor e rápida. Aqui, a energia do arco é usada para criar uma pressão que aumenta muito o movimento do gás ao redor do arco e, assim, contribui para extinguir o arco.

Existem muitos designs de câmeras e os princípios de operação são bastante diferentes, mas todos servem principalmente para um de dois propósitos:

• ou criar movimento de óleo e gás em relação ao arco;
• ou o arco é movido em relação ao óleo e às paredes de câmaras especiais.

Para tais interruptores, o acionamento não é mais uma unidade estrutural com o interruptor: na maioria dos casos, o acionamento é implementado estruturalmente separadamente do interruptor e é conectado a este último por meio de mecanismos especiais.

Existem também muitos outros tipos de disjuntores de alta tensão que há muito substituíram os disjuntores a óleo a granel. Isso, por exemplo, interruptores de óleo de pequeno volume, em que são utilizados tanques de porcelana e, portanto, nenhum isolamento especial das partes de contato do tanque é necessário e a quantidade de óleo neles é muito menor.

Interruptor da coluna de óleo para tensão 10 kV

A seguir devem ser mencionados «interruptores de ar comprimido», onde o arco é extinto com um jato de ar comprimido. Esses interruptores têm várias vantagens e estão substituindo cada vez mais os interruptores a óleo. O acionamento para eles também funciona com ar comprimido, mas o controle do acionamento é elétrico.

Disjuntor aberto para tensão 110 kV

Disjuntores modernos a vácuo e SF6 também são usados.

quebra vácuo

Disjuntor SF6

O design das teclas modernas é muito diversificado e você pode ler mais sobre elas aqui:Características comparativas de disjuntores a óleo de alta tensão, SF6 e a vácuo

Os seccionadores também são um dispositivo de comutação de alta tensão, mas não são projetados para ligar e desligar em tensão (exceto nos casos de comutação de correntes muito baixas, especificamente indicadas para cada tipo de seccionador).

Seccionador de alta tensãovia de regra, é construído ao ar, ou seja, com contatos simplesmente no ar, pois um dos principais requisitos para um seccionador é que seus contatos sejam diretamente visíveis, para que seja possível determinar com precisão se o seccionador está ligado ou desligado.

Seccionador

Essencialmente, um seccionador é um dispositivo elétrico projetado para conectar (ou desconectar) duas seções metálicas de um circuito quando a corrente não pode fluir através dessas seções.

O projeto do seccionador é muito semelhante ao projeto da chave faca, apenas suas dimensões, correspondentes à sua alta tensão de operação, são muito maiores e o sistema de acionamento é muito mais complexo que o da chave faca.

Vários outros dispositivos que executam operações de ligar e desligar podem ser atribuídos a equipamentos de comutação de energia, por exemplo interruptores de interrupção de carga, separadores e curto-circuitos, mas os dispositivos listados neste artigo são os representantes mais proeminentes dos equipamentos de comutação.

Veja também: O que são, como estão dispostos os painéis de baixa tensão e como funcionam