Classificação de Disjuntores

Definição do Disjuntor

Um disjuntor é definido como um dispositivo projetado para proteger um circuito elétrico de danos causados por sobrecorrente ou curto-circuito, interrompendo o fluxo de eletricidade.

Corrente de Interrupção de Curto-Circuito do Disjuntor

Esta é a corrente máxima de curto-circuito que um disjuntor (CB) pode suportar antes de ser finalmente desligado abrindo seus contatos.

Quando uma corrente de curto-circuito flui através de um disjuntor, causa estresses térmicos e mecânicos nas partes condutoras do disjuntor. Se a área de contato e as partes condutoras forem muito pequenas, isso pode levar a danos permanentes na isolamento e nas partes condutoras do disjuntor.

De acordo com a lei de Joule sobre aquecimento, o aumento de temperatura é diretamente proporcional ao quadrado da corrente de curto-circuito, à resistência de contato e à duração do curto-circuito. A corrente de curto-circuito continua a fluir através do disjuntor até que o defeito seja eliminado abrindo o disjuntor.

Como o estresse térmico no disjuntor é proporcional ao período de curto-circuito, a capacidade de interrupção do disjuntor elétrico depende do tempo de operação. A 160°C, o alumínio fica macio e perde sua resistência mecânica, esta temperatura pode ser considerada como o limite de aumento de temperatura dos contatos do disjuntor durante o curto-circuito.

Portanto, a capacidade de interrupção de curto-circuito ou corrente de interrupção de um disjuntor é definida como a corrente máxima que pode fluir através do disjuntor desde o momento em que ocorre um curto-circuito até que seja eliminado, sem causar danos permanentes ao disjuntor. O valor da corrente de interrupção de curto-circuito é expresso em RMS.Durante o curto-circuito, o CB não está sujeito apenas a estresse térmico, mas também sofre seriamente de estresses mecânicos. Portanto, ao determinar a capacidade de curto-circuito, a resistência mecânica do CB também é considerada.

Para escolher um disjuntor adequado, é óbvio determinar o nível de falha nesse ponto do sistema onde o CB será instalado. Uma vez determinado o nível de falha de qualquer parte da transmissão elétrica, é fácil escolher o disjuntor correto para essa parte da rede.

Capacidade Nominal de Fechamento em Curto-Circuito

A capacidade de fechamento em curto-circuito de um disjuntor é expressa em valor de pico, diferentemente da capacidade de interrupção, que é em valor RMS. Teoricamente, no instante em que ocorre uma falha, a corrente de falha pode subir ao dobro de seu nível de falha simétrico.

No instante de ligar um disjuntor em condições de falha do sistema, a parte do sistema conectada à fonte em curto-circuito. O primeiro ciclo da corrente durante o fechamento do circuito pelo disjuntor tem amplitude máxima. Isso é aproximadamente o dobro da amplitude da forma de onda de corrente de falha simétrica.

Os contatos do disjuntor devem suportar este valor máximo de corrente durante o primeiro ciclo da forma de onda quando o disjuntor é fechado sob falha. Com base neste fenômeno mencionado acima, um disjuntor selecionado deve ser classificado com capacidade de fechamento em curto-circuito.

Como a corrente nominal de fechamento em curto-circuito do disjuntor é expressa em valor de pico máximo, ela sempre é maior que a corrente nominal de interrupção em curto-circuito do disjuntor. O valor normal da corrente de fechamento em curto-circuito é 2,5 vezes maior que a corrente de interrupção em curto-circuito. Isso se aplica tanto para disjuntores padrão quanto para disjuntores de controle remoto.

Sequência Operacional Nominal

Esta é a exigência de resistência mecânica do mecanismo de operação do disjuntor. A sequência de dever operacional nominal de um disjuntor foi especificada como:

Onde, O indica a operação de abertura do CB. CO representa o tempo de operação de fechamento, que é imediatamente seguido por uma operação de abertura sem qualquer atraso intencional. t’ é o tempo entre duas operações que é necessário para restaurar as condições iniciais e/ou para evitar o aquecimento excessivo das partes condutoras do disjuntor. t = 0,3 segundos para o disjuntor destinado ao primeiro recolocamento automático, se não for especificado de outra forma.

Suponha que o círculo de dever nominal de um disjuntor seja:

Isso significa que uma operação de abertura do disjuntor é seguida por uma operação de fechamento após um intervalo de 0,3 segundos, e então o disjuntor abre novamente sem qualquer atraso intencional. Após esta operação de abertura, o CB é fechado novamente após 3 minutos e, em seguida, dispara instantaneamente sem qualquer atraso intencional.

Corrente Nominal de Curto Prazo

Este é o limite de corrente que um disjuntor pode carregar com segurança por certo período específico sem nenhum dano. Os disjuntores não limpam a corrente de curto-circuito assim que ocorre uma falha no sistema. Sempre há alguns atrasos intencionais e não intencionais presentes entre o instante de ocorrência da falha e o instante de limpeza da falha pelo CB.

Este atraso é devido ao tempo de operação dos relés de proteção, ao tempo de operação do disjuntor e também pode haver algum atraso intencional imposto no relé para a coordenação adequada da proteção do sistema de energia. Mesmo que um disjuntor falhe em disparar, a falha será limpa pelo próximo disjuntor posicionado mais alto.

Neste caso, o tempo de limpeza da falha é mais longo. Portanto, após a falha, um disjuntor tem que carregar o curto-circuito por certo tempo. A soma de todos os atrasos não deve ser superior a 3 segundos; portanto, um disjuntor deve ser capaz de carregar a corrente máxima de falha por pelo menos esse curto período de tempo.

A corrente de curto-circuito pode ter dois efeitos principais dentro de um disjuntor. Devido à alta corrente elétrica, pode haver alto estresse térmico na isolação e nas partes condutoras do CB. A alta corrente de curto-circuito produz estresses mecânicos significativos em diferentes partes condutoras do disjuntor.

Um disjuntor é projetado para suportar esses estresses. No entanto, nenhum disjuntor deve carregar uma corrente de curto-circuito por mais tempo do que o período curto especificado. A corrente nominal de curto prazo de um disjuntor é pelo menos igual à sua corrente nominal de interrupção de curto-circuito.

Tensão Nominal do Disjuntor

A tensão nominal do disjuntor depende de seu sistema de isolamento. Para sistemas abaixo de 400 kV, o disjuntor é projetado para suportar 10% acima da tensão normal do sistema. Para sistemas iguais ou superiores a 400 kV, o isolamento do disjuntor deve ser capaz de suportar 5% acima da tensão normal do sistema.

Isso significa que a tensão nominal do disjuntor corresponde à tensão máxima do sistema. Isso ocorre porque, durante condições de carga nula ou pequena, o nível de tensão do sistema de energia é permitido subir até a classificação de tensão máxima do sistema.