Tempo de Operação do Disjuntor (Tempo de Operação e de Desencadeamento)
A função principal de um disjuntor elétrico é fornecer a abertura e fechamento dos contatos que conduzem a corrente. Embora isso pareça muito simples, devemos lembrar que um disjuntor permanece em sua posição fechada por grande parte de sua vida útil. Raramente é necessário operar um disjuntor para abrir e fechar seus contatos.
Portanto, a operação do disjuntor deve ser muito confiável, sem qualquer atraso ou lentidão. Para alcançar essa confiabilidade, o mecanismo de operação do disjuntor torna-se mais complexo do que se pensava inicialmente.
A distância de acionamento entre os contatos e a velocidade dos contatos móveis durante a operação são os parâmetros mais importantes a serem considerados no projeto de um disjuntor.
A lacuna de contato, a distância de deslocamento dos contatos móveis e sua velocidade são determinadas pelos tipos de meio de extinção de arco, corrente e tensão nominal do disjuntor.
Uma curva típica de características de operação do disjuntor é mostrada no gráfico abaixo.
No gráfico, o eixo X representa o tempo em milissegundos e o eixo Y representa a distância em milímetros.
Vamos supor que, no tempo T0, a corrente comece a fluir pela bobina de fechamento. Após o tempo T1, o contato móvel começa a se mover em direção ao contato fixo. No tempo T2, o contato móvel toca o contato fixo. No tempo T3, o contato móvel atinge sua posição fechada. T3 – T2 é o período de sobrecarga desses dois contatos (móvel e fixo). Após o tempo T3, o contato móvel rebota um pouco e depois volta à sua posição fechada, após o tempo T4.
Agora, vamos falar sobre a operação de disparo. Vamos supor que, no tempo T5, a corrente comece a fluir pela bobina de disparo do disjuntor. No tempo T6, o contato móvel começa a se mover para trás para abrir os contatos. Após o tempo T7, o contato móvel finalmente se separa do contato fixo. O tempo (T7 – T6) é o período de sobreposição.
No tempo T8, o contato móvel volta à sua posição final aberta, mas não estará em repouso, pois haverá alguma oscilação mecânica do contato móvel antes de chegar à sua posição final de repouso. No tempo T9, o contato móvel finalmente chega à sua posição de repouso. Isso se aplica tanto para disjuntores padrão quanto para disjuntores com controle remoto.
Requisitos de Operação de Abertura do Disjuntor
Deseja-se que o disjuntor esteja na posição aberta o mais rápido possível. Isso ocorre para limitar a erosão dos contatos e interromper a corrente defeituosa o mais rapidamente possível. No entanto, a distância total de deslocamento do contato móvel não é determinada apenas pela necessidade de interrupção da corrente defeituosa, mas também pela lacuna de contato necessária para suportar as tensões dielétricas normais e a tensão de impulso de raio que aparecem nos contatos quando o disjuntor está na posição aberta.
A necessidade de conduzir a corrente contínua e suportar um período de arco no disjuntor torna necessário o uso de dois conjuntos de contatos em paralelo: um contato primário, sempre feito de materiais altamente condutivos, como o cobre, e o outro, o contato de arco, feito de materiais resistentes ao arco, como o tungstênio ou molibdênio, que tem uma condutividade muito menor que os contatos primários.
Durante a abertura da operação do disjuntor, os contatos primários abrem antes dos contatos de arco. No entanto, devido à diferença na resistência elétrica e no indutor dos caminhos elétricos dos contatos primários e de arco, um tempo finito é necessário para atingir a comutação total de corrente, ou seja, dos contatos primários ou principais para o ramo de contatos de arco.
Assim, quando o contato móvel começa a se mover da posição fechada para a aberta, a lacuna de contato aumenta gradualmente e, após algum tempo, uma posição crítica de contato é atingida, indicando a lacuna de condutância mínima necessária para prevenir o re-arco após o próximo zero de corrente.
A parte restante do deslocamento é necessária apenas para manter a resistência dielétrica suficiente entre a lacuna dos contatos e para fins de desaceleração.
Requisitos de Operação de Fechamento do Disjuntor
Durante a operação de fechamento do disjuntor, os seguintes requisitos são necessários:
O contato móvel deve se mover em direção ao contato fixo com velocidade suficiente para evitar o fenômeno de pré-arco. À medida que a lacuna de contato diminui, o arco pode começar antes que os contatos sejam finalmente fechados.
Durante o fechamento dos contatos, o meio entre os contatos é substituído, portanto, é necessário fornecer energia mecânica suficiente durante esta operação do disjuntor para comprimir o meio dielétrico na câmara de arco.
Após atingir o contato fixo, o contato móvel pode rebotar devido à força repulsiva, o que não é nada desejável. Portanto, é necessário fornecer energia mecânica suficiente para superar a força repulsiva devido à operação de fechamento em falha.
Em mecanismos de mola-mola, geralmente a mola de disparo ou abertura é carregada durante a operação de fechamento. Portanto, é necessário fornecer energia mecânica suficiente para carregar a mola de abertura.
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