O que é um disjuntor de extinção de arco?

Quando os contatos condutores de um disjuntor se separam, forma-se um arco que persiste brevemente após a separação dos contatos. Este arco é perigoso devido à energia térmica que gera, podendo produzir forças explosivas.

Um disjuntor deve extinguir o arco sem danificar equipamentos ou colocar em risco as pessoas. O arco influencia significativamente o desempenho do disjuntor. Interromper um arco CC é intrinsecamente mais desafiador do que interromper um arco CA. Em um arco CA, a corrente atinge naturalmente zero durante cada ciclo da onda, fazendo com que o arco desapareça momentaneamente. Esta passagem por zero cria uma oportunidade para impedir a rechama do arco, aproveitando o breve intervalo de ausência de corrente para desionizar a lacuna e inibir a re-ignição.

A condutância de um arco é proporcional à densidade de elétrons (íons por centímetro cúbico), ao quadrado do diâmetro do arco e ao inverso do comprimento do arco. Para a extinção do arco, é essencial reduzir a densidade de elétrons livres (ionização), diminuir o diâmetro do arco e aumentar o comprimento do arco.

Métodos de Extinção de Arco

Existem dois métodos principais para a extinção de arco em disjuntores:

Método de Alta Resistência

• Princípio: A resistência efetiva do arco é aumentada ao longo do tempo, reduzindo a corrente a um nível em que a geração de calor não pode mais sustentar o arco, levando à sua extinção.

• Dissipação de Energia: Devido à natureza resistiva do arco, a maior parte da energia do sistema é dissipada dentro do disjuntor, o que é uma desvantagem significativa.

• Técnicas para Aumentar a Resistência do Arco:

• Resfriamento: Reduz a mobilidade dos íons e a densidade de elétrons.

• Aumento do Comprimento do Arco: A separação dos contatos aumenta o caminho, elevando a resistência.

• Redução da Seção Transversal: Estreitar o diâmetro do arco diminui a condutância.

• Divisão do Arco: Dividir o arco em segmentos menores (por exemplo, através de grades ou dutos metálicos) aumenta a resistência total.

Método de Baixa Resistência (Interrupção de Corrente Zero)

• Adequação: Exclusivo para circuitos CA, aproveitando as passagens naturais por zero da corrente (100 vezes por segundo para sistemas de 50 Hz).

• Mecanismo:

• A resistência do arco é mantida em níveis baixos até que a corrente atinja zero.

• Na passagem por zero, o arco se extingue naturalmente. A resistência dielétrica é rapidamente restaurada entre os contatos para evitar a rechama, aproveitando a breve ausência de corrente para desionizar a lacuna.

• Vantagem: Minimiza a dissipação de energia dentro do disjuntor, utilizando os pontos de zero inerentes à onda CA, tornando-o altamente eficiente para a interrupção do arco.