Funcionament del disjuntor

Definició de disjuntor

Un disjuntor es defineix com un dispositiu que obre i tanca contactes elèctrics per protegir els circuits de falles.

Per tant, els disjuntors han de funcionar de manera fiable sense cap retard. Per assegurar aquesta fiabilitat, el mecanisme d'operació és més complex del que sembla a primera vista. La distància i la velocitat dels contactes mòbils durant l'obertura i el tancament són paràmetres de disseny crucials per als disjuntors.

El forat de contacte, la distància de desplaçament dels contactes mòbils i la seva velocitat estan determinats pel tipus de mitjà d'extinció de l'arc, la classificació de corrent i tensió del disjuntor. L'operació típica d'un disjuntor es mostra en una gràfica de la corba característica.

En aquesta gràfica, l'eix X representa el temps en mil·lisegons i l'eix Y representa la distància en mil·límetres.

A l'hora T0, la corrent comença a fluir a través de la bobina de tancament. Després de T1, el contacte mòbil comença a desplaçar-se cap al contacte fix. A l'hora T2, el contacte mòbil toca el contacte fix. A l'hora T3, el contacte mòbil arriba a la seva posició tancada. T3 – T2 és el període de sobrecàrrega d'aquests dos contactes (mòbil i fix). Després de T3, el contacte mòbil rebota una mica i torna a la seva posició tancada fixa, a l'hora T4.

Ara passem a l'operació de desconnectar. A l'hora T5, la corrent comença a fluir a través de la bobina de desconnectar del disjuntor. A l'hora T6, el contacte mòbil comença a desplaçar-se enrere per obrir els contactes. Després de T7, el contacte mòbil finalment es separa del contacte fix. El temps (T7 – T6) és el període de superposició.

A l'hora T8, el contacte mòbil torna a la seva posició final oberta, però aquí no estarà en posició de repòs ja que hi haurà alguna oscil·lació mecànica del contacte mòbil abans d'arribar a la seva posició final de repòs. A l'hora T9, el contacte mòbil finalment arriba a la seva posició de repòs. Això és vàlid tant per als disjuntors de control estàndard com per als de control remot.

Requisits de l'operació d'obertura del disjuntor

Un disjuntor ha d'obrir ràpidament per limitar l'erosió dels contactes i interrompre promptament la corrent defectuosa. No obstant això, la distància de desplaçament del contacte mòbil també està determinada per la necessitat de mantenir un forat de contacte suficient per resistir les tensions dielèctriques normals i la tensió d'impuls de llamp quan el disjuntor està obert.

La necessitat de portar la corrent contínua i de resistir un període d'arc en el disjuntor, fa necessari utilitzar dos conjunts de contactes en paral·lel, un contacte primari que sempre es fa de materials de gran conductivitat, com el cobre, i l'altre és el contacte d'arc, fet de materials resistent a l'arc, com el tungstè o el molibdè, que té una conductivitat molt més baixa que els contactes primaris.

Durant l'operació d'obertura del disjuntor, els contactes primaris s'obre abans dels contactes d'arc. No obstant això, degut a la diferència en la resistència elèctrica i l'inductància dels camins elèctrics dels contactes primaris i d'arc, es requereix un temps finit per assolir la total commutació de la corrent, és a dir, dels contactes primaris o principals al ramal del contacte d'arc.

Quan el contacte mòbil comença a desplaçar-se de la posició tancada a la posició oberta, el forat de contacte augmenta gradualment i, després d'un cert temps, s'assoleix una posició crítica de contacte que indica el forat de conductibilitat mínim necessari per prevenir la re-ignició després del següent zero de corrent.

La resta del recorregut és necessària només per mantenir una força dielèctrica suficient entre el forat dels contactes i per propòsits de desacceleració.

Requisits de l'operació de tancament del disjuntor

Durant l'operació de tancament del disjuntor, són necessaris els següents requisits,

El contacte mòbil ha de desplaçar-se cap al contacte fix a una velocitat suficient per prevenir el fenomen de pre-arc. Com el forat de contacte es redueix, pot començar l'arc abans que els contactes estiguin finalment tancats.

Durant el tancament dels contactes, el medi entre els contactes es substitueix, per tant, s'ha de proporcionar una potència mecànica suficient durant aquesta operació del disjuntor per comprimir el medi dielèctric en la cambra d'arc.

Després de colpejar el contacte fix, el contacte mòbil pot rebotar, degut a la força repulsiva, que no és gens desitjable. Per tant, s'ha de proporcionar energia mecànica suficient per superar la força repulsiva deguda a l'operació de tancament en cas de fallada.

En el mecanisme de molla-molla, generalment la molla de desconnectar o obrir es carrega durant l'operació de tancament. Per tant, s'ha de proporcionar també energia mecànica suficient per carregar la molla d'obertura.