Como funciona a extinção de arco em disjuntores

Tipos de dispositivos de extinção de arco em disjuntores

O disjuntor deve fornecer extinção de arco em todas as condições de rede possíveis.

Duas versões de dispositivos de extinção de arco encontraram aplicação em disjuntores - semi-fechados e abertos.

Na versão semifechada, o disjuntor é coberto por um invólucro com aberturas para saída de gases quentes. O volume do invólucro é grande o suficiente para evitar grandes sobrepressões dentro do invólucro. Na versão semifechada, a zona de emissão de gases quentes e ionizados costuma estar a poucos centímetros das aberturas de exaustão. Esta solução de design é usada em disjuntores automáticos instalados próximos a outros dispositivos, em painéis, em máquinas operadas manualmente. Um disjuntor limitador de corrente não excede 50 kA.

Em correntes de 100 kA e superiores, as câmaras abertas com uma grande área de descarga são usadas em disjuntores.O design semifechado é usado, via de regra, em máquinas automáticas de montagem e universais, aberto - em máquinas automáticas e de alta velocidade para altas correntes limitadoras (100 kA e mais) ou altas tensões (acima de 1000V).

Métodos de extinção de arco elétrico em instalação e disjuntores universais

Em disjuntores para uso em massa (instalação e universal), uma grade de arco deiônico feita de placas de aço é amplamente utilizada. Na medida em que os disjuntores são necessários para operar em CA e CC, o número de placas é selecionado pela condição de disparo circuito de corrente constante... Cada par de placas deve ter uma tensão inferior a 25 V.

Em circuitos CA com tensão de 660 V, esses dispositivos de arco fornecem extinção de arco com corrente de até 50 kA. Em corrente contínua, esses dispositivos operam em tensões de até 440 V e cortam correntes de até 55 kA. Com extintores de arco de chapa de aço, o resfriamento é silencioso, com liberação mínima de gases ionizados e aquecidos do extintor de arco.

Tipos de câmaras de arco do disjuntor

Para altas correntes, são utilizadas câmaras com fendas labirínticas e câmaras com fendas longitudinais retas. O arco é desenhado na ranhura por sopro magnético com uma bobina de corrente.

Uma câmara de fenda longitudinal pode ter várias fendas paralelas de seção transversal constante. Isso reduz o arrasto aerodinâmico da câmara e facilita a entrada do arco de alta corrente nas ranhuras. Primeiro, o arco é dividido em uma série de fibras paralelas. Mas então, de todos os ramos paralelos, apenas um permanece, no qual a extinção finalmente ocorre. As paredes e divisórias das câmaras são feitas de fibrocimento.

Na câmara de fenda labiríntica, a entrada gradual do arco na fenda em zigue-zague não cria alto arrasto em altas correntes. Uma folga estreita aumenta o gradiente de tensão no arco, o que reduz o comprimento de arco necessário para a têmpera. A forma em ziguezague da ranhura reduz o tamanho da máquina.

Na câmara com fenda labiríntica, o arco é intensamente resfriado pelas paredes da câmara. Devido ao fato do arco emitir uma grande quantidade de calor nas paredes da fenda, o material da câmara deve ter alta resistência térmica condutividade e ponto de fusão.

Para evitar que a câmara seja destruída pela alta temperatura, é necessário manter o arco em movimento contínuo em alta velocidade. Isso requer a criação de um poderoso campo magnético ao longo de todo o caminho do arco no slot. Se a velocidade for insuficiente, o dispositivo de extinção de arco é destruído.

A cordierita é usada como material da câmara. Materiais formadores de gás, como fibras e vidro orgânico, não são usados ​​devido ao aumento do arrasto aerodinâmico.

Atualmente, para simplificar o projeto (rejeitando sistemas de detonação magnética poderosos e complexos), eles estão voltando à ideia de uma grade de aço deion. Placas de aço com uma ranhura para contatos de arco criam uma força que move o arco. Ao contrário de uma grade convencional, o arco está em contato com placas de aço isoladas: a extinção ocorre da mesma forma que em uma câmara com divisórias isolantes transversais, mas sem um sistema magnético especial que mova o arco.

A influência de um arco elétrico em chaves de contato automáticas

A parte mais crítica de um disjuntor automático são os contatos.Em correntes nominais de até 200 A no modo automático, os disjuntores usam um par de contatos, que podem ser revestidos com metalocerâmica para aumentar a resistência do arco.

Grandes correntes nominais requerem a aplicação automática de disjuntores de contato de dois estágios do tipo ponte móvel ou um par de contatos principais e de arco. Os contatos principais dos disjuntores são revestidos com prata ou metalocerâmica (prata, níquel, grafite). O contato de arco fixo é coberto com cerâmica de metal SV-50 (prata, tungstênio), removível SN-29GZ. Cermet e outras marcas são usadas em interruptores automáticos.

Em disjuntores para altas correntes nominais, é utilizada a inclusão de vários pares paralelos de contatos principais.

Nos disjuntores de alta velocidade, para reduzir o tempo próprio, são utilizados apenas contatos finais com baixa imersão. Os contatos são feitos de cobre e as superfícies de contato são de prata. Devido ao aumento da corrente nominal e à resistência de contato relativamente alta dos interruptores automáticos, atualmente está sendo feito um resfriamento artificial dos contatos usando um líquido. Esta solução para o problema permite manter baixo peso e desempenho. disjuntor e aumente a corrente contínua de 2500 para 10000 A.

Estabilidade dos contatos dos interruptores automáticos em caso de curto-circuito

Estabilidade dos contatos do disjuntor quando ligado por curto circuito depende da taxa de aumento de pressão nos contatos. Quando a amplitude da corrente incluída é superior a 30-40 kA, são utilizadas máquinas de ação momentânea, nas quais a velocidade de movimento dos contatos e a pressão neles não dependem da velocidade de movimento da alavanca do interruptor.

Em disjuntores universais seletivos, um atraso de tempo deliberado é criado quando uma corrente de curto-circuito está fluindo.

Para evitar a soldagem dos contatos do disjuntor, deve-se aplicar compensação eletrodinâmica. Quando a corrente flui em um circuito de arco para um condutor que carrega um disjuntor de contato de arco fixo, uma força eletrodinâmica atua, aumentando a pressão nos contatos.