Quais são os tipos e tipos de disjuntores em redes elétricas

A principal diferença entre esses dispositivos de comutação de todos os outros dispositivos semelhantes é a complexa combinação de recursos:

1. manter a carga nominal no sistema por um longo tempo devido à transmissão confiável de fortes correntes de eletricidade através de seus contatos;

2. proteger o equipamento operacional contra danos acidentais no circuito elétrico, desconectando rapidamente a fonte de alimentação do mesmo.

Em condições normais de operação do equipamento, o operador pode comutar manualmente a carga com os disjuntores, proporcionando:

• diferentes esquemas de energia;

• alterar a configuração de rede;

• retirar o equipamento de operação.

Situações de emergência em sistemas elétricos ocorrem de forma imediata e espontânea. Uma pessoa não consegue reagir rapidamente à sua aparência e tomar medidas para eliminá-la. Esta função é atribuída a dispositivos automáticos embutidos no disjuntor.

Em eletricidade, aceita-se a divisão dos sistemas elétricos por tipo de corrente:

• permanente;

• senoidal alternada.

Além disso, existe uma classificação dos equipamentos de acordo com a magnitude da tensão para:

• baixa tensão — menos de mil volts;

• alta tensão - tudo mais.

Para todos os tipos desses sistemas, foram criados seus próprios disjuntores projetados para operação repetida.

circuitos CA

Esta categoria de chaves possui uma grande variedade de modelos produzidos por fabricantes modernos. É classificado por tensão de rede e carga atual.

Equipamentos elétricos até 1000 volts

De acordo com a potência da eletricidade transmitida, os comutadores automáticos em circuitos de corrente alternada são convencionalmente divididos em:

1. modular;

2. em caixa moldada;

3. ar de potência.

Projetos modulares

O design específico na forma de pequenos módulos padrão com largura múltipla de 17,5 mm determina seu nome e design com possibilidade de montagem em trilho Din.

A estrutura interna de um desses disjuntores é mostrada na foto. Seu corpo é feito inteiramente de um material dielétrico durável que elimina choque elétrico a uma pessoa.

Os fios de alimentação e saída são conectados ao bloco terminal superior e inferior, respectivamente. Para controle manual do estado do interruptor, é instalada uma alavanca com duas posições fixas:

• o superior é projetado para fornecer corrente através de um contato de fonte de alimentação fechado;

• abaixo — fornece uma interrupção no circuito de alimentação.

Cada uma dessas máquinas é projetada para operação contínua em um determinado valor corrente nominal (Yin). Se a carga aumentar, o contato de energia é rompido. Para isso, dois tipos de proteção são colocados dentro da caixa:

1. liberação térmica;

2. interrupção atual.

O princípio de sua operação permite explicar a característica da corrente de tempo, que expressa a dependência do tempo de operação da proteção da carga ou da corrente de falta que passa por ela.

O gráfico mostrado na foto é dado para um disjuntor específico quando a zona limite de operação é selecionada em 5 ÷ 10 vezes a corrente nominal.

Em caso de sobrecarga inicial, liberação térmica de placa bimetálica, que com o aumento da corrente aquece gradativamente, dobra e atua no mecanismo de desligamento não imediatamente, mas com algum atraso.

Assim, permite que pequenas sobrecargas associadas a uma conexão de curto prazo dos usuários se autorremovam e eliminem desligamentos desnecessários. Se a carga fornecer aquecimento crítico da fiação e do isolamento, o contato de energia será rompido.

Quando ocorre uma corrente de emergência no circuito protegido, capaz de queimar o equipamento com sua energia, uma bobina eletromagnética entra em ação. Com um impulso, devido ao aumento de carga ocorrido, aciona o núcleo no mecanismo de disparo para interromper imediatamente o modo fora dos limites.

O gráfico mostra que quanto mais altas as correntes de curto-circuito, mais rápido elas são acionadas pela liberação eletromagnética.

O protetor automático de vapor doméstico funciona com os mesmos princípios.

Quando grandes correntes são interrompidas, um arco elétrico é criado, cuja energia pode queimar os contatos. Para eliminar seu efeito, uma câmara de extinção de arco é usada em disjuntores, que divide a descarga de arco em pequenos fluxos e os extingue devido ao resfriamento.

Múltiplos recortes de estruturas modulares

Os disparos magnéticos são ajustados e combinados para trabalhar com cargas específicas porque criam diferentes transientes quando começam. Por exemplo, ao ligar várias luminárias, a corrente de irrupção de curto prazo devido à mudança de resistência do filamento pode se aproximar de três vezes o valor nominal.

Assim, para o conjunto de tomadas de apartamentos e circuitos de iluminação, costuma-se optar por interruptores automáticos com característica de corrente do tipo «B». Isso é 3 ÷ 5 polegadas.

Motores de indução, ao girarem um rotor acionado, causam maiores correntes de sobrecarga. Para eles, escolha máquinas com característica «C» ou — 5 ÷ 10 In. Devido à reserva de tempo e corrente criada, eles permitem que o motor gire e garantem a entrada no modo de operação sem paradas desnecessárias.

Na produção industrial, em máquinas e mecanismos de corte de metal, existem acionamentos carregados conectados a motores que criam sobrecargas mais elevadas. Para tal, são utilizados interruptores automáticos com característica «D» com classificação de 10 ÷ 20 In. Eles provaram ser bons ao trabalhar em circuitos com cargas ativo-indutivas.

Além disso, as máquinas possuem mais três tipos de características de tempo-corrente padrão que são usadas para fins especiais:

1. "A" - para fiação longa com carga ativa ou proteção de dispositivos semicondutores com valor de 2 ÷ 3 In;

2. "K" — para cargas indutivas expressas;

3. «Z» — para dispositivos eletrônicos.

Na documentação técnica de diferentes fabricantes, o valor limite para os dois últimos tipos pode diferir ligeiramente.

Disjuntores de caixa moldada

Esta classe de dispositivos pode alternar correntes mais altas do que os projetos modulares. Sua carga pode atingir valores de até 3,2 quiloampères.

São produzidos de acordo com os mesmos princípios das estruturas modulares, mas tendo em conta os requisitos acrescidos para a transmissão do aumento da carga, procuram dar-lhes dimensões relativamente pequenas e elevada qualidade técnica.

Estas máquinas são projetadas para operação segura em instalações industriais. De acordo com o valor da corrente nominal, eles são divididos condicionalmente em três grupos com capacidade de comutação de cargas de até 250, 1.000 e 3.200 amperes.

Projeto estrutural de seu corpo: modelos de três ou quatro pólos.

Interruptores de energia

Eles trabalham em instalações industriais e suportam correntes muito fortes de até 6,3 quiloampères.

São os dispositivos mais complexos para manobra de equipamentos de baixa tensão, utilizados para operação e proteção de sistemas elétricos como dispositivos de entrada e saída para sistemas de distribuição de alta potência e para conexão de geradores, transformadores, capacitores ou motores elétricos de alta potência.

Uma representação esquemática de sua estrutura interna é mostrada na foto.

Aqui a desconexão dupla do contato de alimentação é agora usada e as câmaras de extinção de arco com grades são instaladas em cada lado da desconexão.

O algoritmo de operação inclui a bobina de fechamento, a mola de fechamento, o acionamento do motor da carga da mola e os elementos de automação. Um transformador de corrente com bobina de proteção e medição é integrado para monitorar as cargas de corrente.

Equipamentos elétricos acima de 1000 volts

Os disjuntores para equipamentos de alta tensão são dispositivos técnicos muito complexos e são fabricados estritamente individualmente para cada classe de tensão. Eles são comumente usados de subestações transformadoras.

Requisitos são impostos a eles:

• alta fiabilidade;

• segurança;

• produtividade;

• fácil de usar;

• silêncio relativo durante a operação;

• preço óptimo.

As cargas que quebram disjuntores de alta tensão em caso de paragem de emergência acompanhada de um arco muito forte. Vários métodos são usados ​​para extingui-lo, incluindo a interrupção do circuito em um ambiente especial.

Este interruptor inclui:

• sistema de contato;

• dispositivo de extinção de arco;

• partes vivas;

• habitação isolada;

• mecanismo de acionamento.

Um desses dispositivos de comutação é mostrado na foto.

Para operação de alta qualidade do circuito em tais estruturas, além da tensão de operação, considere:

• o valor nominal da corrente de carga para sua transmissão confiável no estado ligado;

• corrente máxima de curto-circuito em eff. valor que o mecanismo de desligamento pode suportar;

• componente admissível da corrente aperiódica no momento da falha do circuito;

• recursos de religamento automático e dois ciclos AR.

De acordo com os métodos de extinção do arco durante o disparo, as chaves são classificadas em:

• manteiga;

• vácuo;

• ar;

• gás SF6;

• autogás;

• eletromagnético;

• autopneumático.

Para uma operação confiável e conveniente, eles são equipados com um mecanismo de acionamento que pode usar um ou vários tipos de energia ou suas combinações:

• mola elevada;

• carga levantada;

• pressão de ar comprimido;

• pulso eletromagnético do solenóide.

Dependendo das condições de uso, eles podem ser criados com capacidade para trabalhar em tensões de um a 750 quilovolts inclusive. Naturalmente, eles têm um design diferente. dimensões, recursos de controle automático e remoto, configurações de proteção para operação segura.

Os sistemas auxiliares desses disjuntores podem ter uma estrutura ramificada muito complexa e estar localizados em painéis adicionais em edifícios técnicos especiais.

circuitos DC

Essas redes também possuem um grande número de switches com diferentes capacidades.

Equipamentos elétricos até 1000 volts

Dispositivos modulares montáveis ​​em trilhos DIN modernos são massivamente apresentados aqui.

Eles complementam com sucesso as classes de máquinas antigas desse tipo AP-50, AE e similares, que foram fixados nas paredes dos painéis com conexões aparafusadas.

Os projetos modulares DC têm a mesma estrutura e princípio operacional que seus equivalentes AC. Podem ser realizados por uma ou várias unidades e são selecionados de acordo com a carga.

Equipamentos elétricos acima de 1000 volts

Os disjuntores CC de alta tensão são usados ​​em plantas de eletrólise, instalações industriais metalúrgicas, transporte ferroviário e urbano eletrificado e usinas de energia.

Os principais requisitos técnicos para a operação de tais dispositivos correspondem às suas contrapartes de corrente alternada.

Disjuntor híbrido

Cientistas da empresa sueco-suíça ABB conseguiram desenvolver um disjuntor CC de alta tensão que combina duas estruturas de energia em seu dispositivo:

gás 1.SF6;

2. vácuo.

É denominado híbrido (HVDC) e utiliza a tecnologia de extinção de arco sequencial em dois meios ao mesmo tempo: hexafluoreto de enxofre e vácuo. Para este propósito, o seguinte dispositivo é montado.

A tensão é aplicada ao barramento superior do disjuntor a vácuo híbrido e removida do barramento inferior do disjuntor SF6.

As fontes de alimentação dos dois dispositivos de comutação são conectadas em série e controladas por seus acionamentos separados. Para que funcionem simultaneamente, foi criado um dispositivo de controle de operação por coordenadas sincronizadas, que transmite comandos a um mecanismo de controle alimentado de forma independente por meio de um canal óptico.

Graças ao uso de tecnologias de alta precisão, os projetistas conseguiram coordenar as ações dos acionamentos dos dois acionamentos, o que se encaixa em um intervalo de tempo inferior a um microssegundo.

O disjuntor é controlado por uma unidade de proteção de relé embutida na linha de energia por meio de um repetidor.

O disjuntor híbrido possibilitou aumentar significativamente a eficiência do SF6 composto e das estruturas a vácuo, explorando suas características combinadas. Ao mesmo tempo, foi possível perceber as vantagens sobre outros análogos:

1. a capacidade de desligar com segurança as correntes de curto-circuito em alta tensão;

2. a possibilidade de pequenos esforços para realizar a comutação dos elementos de potência, o que permitiu reduzir significativamente as dimensões e, consequentemente, o preço do equipamento;

3. a disponibilidade de atender a diferentes padrões para a criação de estruturas que funcionam como parte de um disjuntor separado ou dispositivos compactos de uma subestação;

4.a capacidade de eliminar os efeitos do aumento rápido do estresse durante a recuperação;

5. Capacidade de formar um módulo básico para trabalhar com tensões de até 145 kilovolts e mais.

Uma característica distintiva do design é a capacidade de interromper um circuito elétrico em 5 milissegundos, o que é quase impossível de fazer com dispositivos de energia de outro design.

O disjuntor híbrido foi classificado entre os dez principais desenvolvimentos do ano pela Technology Review do MIT (Massachusetts Institute of Technology).

Outros fabricantes de equipamentos elétricos estão envolvidos em pesquisas semelhantes. Eles também alcançaram certos resultados. Mas a ABB está à frente deles nesse assunto. Sua administração acredita que a transmissão CA está causando grandes perdas. Estes podem ser bastante reduzidos usando circuitos de alta tensão de tensão direta.