O que é um Disjuntor a Vácuo?

O que é um Disjuntor a Vácuo?

Definição de Disjuntor a Vácuo

O disjuntor a vácuo é definido como um tipo de disjuntor que utiliza o vácuo como meio de extinção do arco, proporcionando alta confiabilidade e baixa manutenção.

Resistência Dielétrica

Para uma determinada distância entre contatos, o vácuo oferece cerca de oito vezes mais resistência dielétrica do que o ar e quatro vezes mais resistência dielétrica do que o gás SF6 a uma bar. Como a resistência dielétrica é tão alta, a distância entre os contatos do disjuntor a vácuo pode ser mantida muito pequena. Nessa pequena distância entre contatos, a extinção do arco é possível com segurança devido à alta resistência dielétrica, e o vácuo tem uma rápida recuperação da resistência dielétrica após a interrupção total do arco para seu valor dielétrico completo no zero da corrente. Isso torna o disjuntor a vácuo o mais adequado para a comutação de capacitores.

Baixa Energia do Arco

A energia dissipada durante um arco em vácuo é aproximadamente um décimo daquela em óleo e um quarto daquela em gás SF6. Esta baixa dissipação de energia é devida ao curto tempo de interrupção e à pequena extensão do arco, ambos resultantes da pequena distância entre contatos. Isso significa que o disjuntor a vácuo sofre erosão mínima dos contatos, tornando-o praticamente isento de manutenção. Além disso, a interrupção de corrente requer menos energia no disjuntor a vácuo comparado aos disjuntores a ar e a óleo.

Mecanismo de Acionamento Simples

Nos disjuntores a SF6, a óleo e a ar, o movimento dos contatos é altamente resistido pelo meio altamente comprimido da câmara de extinção do arco. Mas no disjuntor a vácuo, não há meio, e o movimento dos contatos é bastante reduzido devido à sua pequena distância entre contatos, portanto, a energia de acionamento necessária é muito menor neste disjuntor. É por isso que o mecanismo de operação mola-mola é suficiente para este sistema de disjuntor, sem a necessidade de mecanismos hidráulicos ou pneumáticos. Um mecanismo de acionamento mais simples proporciona uma longa vida mecânica ao disjuntor a vácuo.

Extinção Rápida do Arco

Durante a abertura dos contatos em condições de condução de corrente, vapor metálico é produzido entre os contatos, e este vapor metálico fornece um caminho através do qual a corrente elétrica continua a fluir até o próximo zero de corrente. Este fenômeno também é conhecido como arco a vácuo. Este arco é extinto perto do zero de corrente, e o vapor metálico condutivo é recondensado na superfície dos contatos em questão de microssegundos. Observou-se que apenas 1% do vapor é recondensado na parede lateral da câmara do arco, e 99% do vapor é recondensado na superfície dos contatos de onde foi vaporizado.

A partir da discussão acima, fica claro que a resistência dielétrica do disjuntor a vácuo se recupera muito rapidamente e a erosão dos contatos é quase negligenciável.

Até 10 kA, o arco no disjuntor a vácuo permanece difuso, aparecendo como uma descarga de vapor sobre toda a superfície de contato. Acima de 10 kA, o arco se concentra no centro da superfície de contato devido ao seu campo magnético, causando superaquecimento. Este problema pode ser resolvido projetando superfícies de contato que permitam que o arco se mova pela área da superfície. Os fabricantes usam vários designs para alcançar isso, assegurando erosão mínima e uniforme dos contatos.