No mundo elétrico e eletrônico, há muitos casos em que ocorrem acidentes. Isso levará a graves danos a edifícios, escritórios, casas, escolas, indústrias, etc. A tensão e a corrente confiáveis não estão corretas, embora sejam tomadas medidas de segurança. Assim que os disjuntores forem instalados, ele controlará o aumento repentino da tensão e da corrente. Isso ajudará em qualquer acidente. Os disjuntores são como o coração do sistema elétrico. Existem diferentes tipos de disjuntores, onde são instalados de acordo com a classificação do sistema. Na casa são usados diferentes tipos de disjuntores e, para as indústrias, outro tipo de disjuntor é usado. Vamos discutir os diferentes tipos de disjuntores e sua importância em detalhes.

O que é um disjuntor?

Um disjuntor elétrico é um dispositivo de comutação que pode ser operado automática ou manualmente para proteger e controlar o sistema de energia elétrica . No sistema de energia moderno, o design do disjuntor mudou dependendo das grandes correntes e para evitar o arco durante a operação.

Disjuntor

A eletricidade que chega às casas ou escritórios ou escolas ou indústrias ou qualquer outro lugar das redes de distribuição de energia forma um grande circuito. Essas linhas que estão conectadas à usina de energia formando em uma extremidade são chamadas de fio quente e as outras linhas conectadas ao solo formando outra extremidade. Sempre que a carga elétrica flui entre essas duas linhas, ela desenvolve potencial entre elas. Para o circuito completo, a conexão de cargas (eletrodomésticos) oferece resistência ao fluxo de carga e todo o sistema elétrico interno da casa ou indústrias funcionará perfeitamente.

Eles funcionam sem problemas, desde que os aparelhos sejam suficientemente resistentes e não causem sobrecarga de corrente ou tensão. As razões para o aquecimento dos fios são muita carga fluindo pelo circuito ou um curto-circuito ou conexão repentina do fio da extremidade quente ao fio terra aqueceria os fios, causando um incêndio. O disjuntor impedirá tais situações que simplesmente cortam o circuito restante.

Trabalho Básico de Tipos de Disjuntores

Bem, estamos cientes do que é um disjuntor . Agora, esta seção explica sobre princípio de funcionamento do disjuntor .

Como engenheiro elétrico, é crucial conhecer o funcionamento deste dispositivo, não apenas um engenheiro, mas porque todas as pessoas estão neste domínio, elas precisam estar cientes disso. O dispositivo inclui um par de eletrodos, sendo um estático e o outro móvel. Quando os dois contatos fazem um contato, o circuito é fechado e quando esses contatos não estão juntos, o circuito passa para um estado fechado. Esta operação depende da necessidade do trabalhador se o circuito tem que estar em um estado ABERTO ou FECHADO na fase inicial.

Condição 1: Suponha que o dispositivo esteja fechado no primeiro estágio para criar um circuito, quando ocorrer algum dano ou quando o trabalhador pensar em ABRIR, então o indicador lógico estimula o relé de disparo que desconecta ambos os contatos, proporcionando movimento para a bobina móvel que está distante da bobina constante.

Esta operação parece ser tão simples e fácil, mas a complicação real é que quando alguns contatos estão muito juntos, então haverá uma enorme variação de potencial temporária entre um par de contatos que facilita uma grande transição de elétrons de alto para baixo potencial. Considerando que esta lacuna temporária entre os contatos opera ad dielétrico para os elétrons se moverem de um para outro eletrodo.

Quando a variação de potencial é maior do que a força dielétrica, haverá um movimento de elétrons de um eletrodo para outro. Isso ioniza o modo dielétrico que pode direcionar para a criação de uma grande ignição entre os eletrodos. Esta ignição é denominada como um ARCO . Mesmo esta ignição permanece por alguns microssegundos, ela tem a capacidade de danificar todo o disjuntor causando danos a todo o equipamento e carcaça. Para eliminar esta ignição, a capacidade dielétrica que separa os dois eletrodos precisa ser extinta antes que o circuito seja danificado.

“quais são os transistores usados em ”

Fenômeno do Arco

Durante a operação de disjuntores, o arco é aquele que deve ser claramente observado. Então o fenômeno de arco em disjuntores ocorre no momento de casos de falha. Por exemplo, quando há um amplo fluxo de corrente através dos contatos antes que a abordagem defensiva ocorra e inicie os contatos.

No momento em que os contatos estão na condição ABERTO, então a área de contato diminui rapidamente e ocorre incremento na densidade de corrente devido à enorme corrente SC. Este fenômeno direciona ao aumento da temperatura e esta geração de calor é suficiente para ionizar o meio de interrupção. O meio ionizado atua quando o condutor e o arco ficam presos entre os contatos. O arco cria um caminho de resistência mínima para os contatos e haverá um fluxo de grande corrente ao longo do tempo em que o arco existir. Esta condição prejudica o funcionamento do disjuntor.

Por que o Arc acontece?

Antes de conhecer as abordagens de terminação do arco, vamos avaliar os parâmetros que são responsáveis pela ocorrência do arco. Os motivos são:

A variação potencial que existe entre os contatos
Partículas ionizadas que estão entre os contatos

Esta variação de potencial que está entre os contatos é suficiente para a existência de um arco, pois a distância do contato é mínima. Além disso, o meio de ionização possui a capacidade de preservar o arco.

Estes são os razões para o arco geração.

Classificação de disjuntores

Os diferentes tipos de disjuntores de alta tensão incluem o seguinte

Disjuntor de ar
Disjuntor SF6
Disjuntor a vácuo
Disjuntor de óleo
Disjuntor de ar

Tipos de disjuntores

Disjuntor de ar

Este disjuntor irá operar no ar, o meio de extinção é um arco à pressão atmosférica. Em muitos países, o disjuntor de ar é substituído por um disjuntor de óleo. Sobre o disjuntor de óleo, discutiremos mais adiante neste artigo. Assim, a importância do ACB ainda é uma escolha preferível para usar um disjuntor a ar de até 15KV. Isso ocorre porque o disjuntor de óleo pode pegar fogo quando usado a 15V.

Disjuntor tipo ar

Os dois tipos de disjuntores de ar são

Disjuntor de ar simples
Disjuntor Airblast

Disjuntor de ar simples

Um disjuntor de ar comum também é chamado de disjuntor Cross-Blast. Neste, o disjuntor é dotado de uma câmara que circunda os contatos. Esta câmara é conhecida como chute de arco.

Este arco é feito para conduzir nele. Para conseguir o resfriamento do disjuntor de ar, um chute de arco ajudará. A partir do material refratário, é feito um chute de arco. As paredes internas da calha do arco são moldadas de forma que o arco não seja forçado a ficar próximo. Ele entrará no canal de enrolamento projetado em uma parede do chute de arco.

O chute de arco terá muitos pequenos compartimentos e muitas divisões que são placas metálicas separadas. Aqui, cada um dos pequenos compartimentos se comporta como uma mini calha de arco e a placa de separação metálica age como divisores de arco. Todas as tensões do arco serão maiores do que a tensão do sistema quando o arco se dividir em uma série de arcos. É preferível apenas para aplicações de baixa tensão.

Disjuntor de explosão de ar

Os disjuntores Airblast são usados para uma tensão de sistema de 245 kV, 420 kV e também mais. Os disjuntores Airblast são de dois tipos:

Disjuntor de explosão axial
Jateamento axial com contato móvel deslizante.

Disjuntor Axial

No disjuntor axial, o contato móvel do disjuntor axial estará em contato. O orifício do bico é fixado ao contato de um disjuntor na condição normalmente fechada. Uma falha ocorre quando alta pressão é introduzida na câmara. A tensão é suficiente para sustentar o ar de alta pressão quando flui através do orifício do bico.

Tipo de jato de ar

Vantagens do copo de circuito de sopro de ar

É usado onde a operação frequente é necessária devido à menor energia do arco.
É isento de risco de incêndio.
Pequeno em tamanho.
Requer menos manutenção.
A extinção do arco é muito mais rápida
A velocidade do disjuntor é muito maior.
O tempo de duração do arco é o mesmo para todos os valores da corrente.

Desvantagens do disjuntor Air-Blast

Requer manutenção adicional.
O ar tem propriedades de extinção de arco relativamente mais baixas
Ele contém um compressor de ar de alta capacidade.
Da junção do tubo de ar, pode haver uma chance de vazamento de pressão de ar
Existe a chance de um aumento na taxa de retorno da corrente e corte de tensão.

Aplicação e usos do disjuntor de ar

É usado para a proteção de plantas, máquinas elétricas, transformadores, capacitores e geradores
Um disjuntor de ar também é usado no sistema de compartilhamento de eletricidade e GND cerca de 15Kv
Também usado em aplicações de baixa e alta corrente e tensão.

Disjuntor SF6

No disjuntor SF6, os contatos condutores de corrente operam em gás hexafluoreto de enxofre, é conhecido como disjuntor SF6. É uma excelente propriedade de isolamento e alta eletronegatividade. Pode-se entender que, a alta afinidade de absorção de elétrons livres. O íon negativo é formado quando um elétron livre colide com a molécula de gás SF6, ele é absorvido por essa molécula de gás. As duas formas diferentes de ligação de elétrons com moléculas de gás SF6 são

SF6 + e = SF6
SF6 + e = SF5- + F

Os íons negativos formados serão muito mais pesados do que um elétron livre. Portanto, quando comparado com outros gases comuns, a mobilidade geral da partícula carregada no gás SF6 é muito menor. A mobilidade das partículas carregadas é a principal responsável pela condução da corrente através de um gás. Conseqüentemente, para partículas carregadas mais pesadas e menos móveis no gás SF6, ele adquire uma rigidez dielétrica muito alta. Este gás é uma boa propriedade de transferência de calor devido à baixa viscosidade gasosa. O SF6 é 100 vezes mais eficaz em meios de extinção de arco do que um disjuntor a ar. É usado para sistemas de energia elétrica de média e alta tensão de 33KV a 800KV.

Disjuntores SF6

Tipos de disjuntores em SF6

Disjuntor SF6 de interruptor único aplicado até 220
Disjuntor de SF6 de dois interruptores aplicados até 400
Quatro interruptores disjuntor SF6 aplicado até 715V

Disjuntor a vácuo

Um disjuntor a vácuo é um circuito no qual um vácuo é usado para extinguir o arco. Possui caráter de recuperação dielétrica, excelente interrupção, podendo interromper a corrente de alta frequência resultante da instabilidade do arco, sobreposta à corrente de frequência da rede.

O princípio de funcionamento do VCB terá dois contatos chamados eletrodos que permanecerão fechados em condições normais de operação. Suponha que quando uma falta ocorrer em qualquer parte do sistema, a bobina de disparo do disjuntor seja energizada e, finalmente, o contato seja separado.

Disjuntor a vácuo

Os contatos de momento do disjuntor são abertos no vácuo, ou seja, 10-7 a 10-5 Torr, um arco é produzido entre os contatos pela ionização de vapores de metal dos contatos. Aqui o arco se extingue rapidamente, isso ocorre porque os elétrons, vapores metálicos e íons produzidos durante o arco se condensam rapidamente na superfície dos contatos do CB, resultando em rápida recuperação da rigidez dielétrica.

Vantagens

VCBs são confiáveis, compactos e de longa duração
Eles podem interromper qualquer falha de corrente.
Não haverá riscos de incêndio.
Nenhum ruído é produzido
Possui uma maior rigidez dielétrica.
Requer menos energia para operação de controle.

Disjuntor de óleo

Neste tipo de circuito é utilizado óleo de disjuntor, mas o óleo mineral é preferível. Atua melhor como propriedade isolante do que o ar. O contato móvel e o contato fixo estão imersos no óleo isolante. Quando a separação da corrente ocorre, então os contatos portadores no óleo, o arco no disjuntor é inicializado no momento da separação dos contatos, e por causa deste arco no óleo é vaporizado e decomposto em gás hidrogênio e finalmente cria um bolha de hidrogênio ao redor do arco.

Esta bolha de gás altamente comprimido ao redor e o arco evita que o arco volte a ser atingido depois que a corrente atinge o ponto zero do ciclo. O OCB é o tipo mais antigo de disjuntor.

Diferentes tipos de disjuntores em tipo de óleo

Disjuntor de óleo a granel
Disjuntor mínimo de óleo

Disjuntor de óleo a granel (BOCB)

No BOCB, o óleo é usado para formar o arco do meio de têmpera e também como meio de isolamento entre as partes de aterramento do disjuntor e os contatos condutores de corrente. O mesmo óleo isolante de transformador é usado.

O princípio de funcionamento do BOCB diz que quando os contatos portadores de corrente no óleo são separados, um arco é gerado entre os contatos separados. O arco que é estabelecido produzirá uma bolha de gás de crescimento rápido ao redor do arco. Os contatos móveis irão se mover para longe do contato fixo do arco e isso resulta no aumento da resistência do arco. Aqui, o aumento da resistência causará a redução da temperatura. Portanto, as formações reduzidas de gases circundam o arco.

Quando a corrente passa pelo cruzamento zero, ocorre a extinção do arco no BOCB. Na embarcação totalmente hermética, a bolha de gás é encerrada dentro do óleo. O óleo envolverá a alta pressão na bolha, o que resulta em gás altamente comprimido ao redor do arco. Quando a pressão é aumentada, a deionização do gás também aumenta, o que resulta na extinção do arco. O gás hidrogênio ajudará no resfriamento da extinção do arco no disjuntor de óleo.

Vantagens

Boa propriedade de resfriamento devido à decomposição
O óleo tem alta rigidez dielétrica
Ele atua como um isolante entre a terra e as partes vivas.
O óleo usado aqui irá absorver a energia do arco durante a decomposição

Desvantagens

Não permitirá alta velocidade de interrupção
Leva um longo tempo de arco.

Disjuntor de óleo mínimo

É um disjuntor que utiliza óleo como meio de interrupção. O disjuntor de óleo mínimo colocará a unidade de interrupção em uma câmara de isolamento no potencial vivo. Mas o material isolante está disponível na câmara de interrupção. Requer menos quantidade de óleo, por isso é chamado de disjuntor de óleo mínimo.

Vantagens

Requer menos manutenção.
É adequado para operação automática e manual.
Requer um espaço menor
O custo de interrupção da capacidade em MVA também é menor.

Desvantagens

O óleo se deteriora devido à carbonização.
Existe a possibilidade de explosão e incêndio
Como tem menor quantidade de óleo, a carbonização aumenta.
É muito difícil remover gases do espaço entre os contatos.

Além disso, os disjuntores são classificados com base em diferentes tipos e são:

Com base na classe de tensão

A categorização inicial dos disjuntores depende da tensão funcional a ser utilizada. Existem principalmente dois tipos de disjuntores baseados em tensão e são eles:

Alta Tensão - Para ser implementado em níveis de tensão acima de 1000V. Estes são divididos em dispositivos de 75kV e 123kV.
Baixa Tensão - Para ser implementado nos níveis de tensão abaixo de 1000V

Com base no tipo de instalação

Esses dispositivos também são divididos dependendo do local de instalação, o que significa locais fechados ou ao ar livre. Em geral, eles são operados em um nível extremamente alto de tensões. Os disjuntores fechados são projetados para serem empregados internamente no edifício ou aqueles que possuem compostos impermeáveis às intempéries. A variação crucial entre esses dois tipos são as construções de embalagem e compostos, enquanto o design interno, como o equipamento de retenção atual e a funcionalidade, é quase semelhante.

Com base no tipo de design externo

Dependendo do projeto de construção física, os disjuntores são novamente de dois tipos:

Tipo de tanque morto - Aqui, o equipamento de comutação está localizado no vaso no potencial de base e este é envolvido pelo meio de blindagem e interruptores. Eles são usados principalmente nos estados dos EUA.

Tipo de tanque vivo - Aqui, o equipamento de manobra está localizado no vaso no potencial máximo e é envolvido pelo meio de blindagem e interruptores. Eles são usados principalmente na Europa e em estados asiáticos

Com base no tipo de meio de interrupção

Esta é a categorização crucial dos disjuntores. Aqui, os dispositivos são classificados dependendo da abordagem de destruição do arco e do meio de interrupção. Em geral, ambos apareceram como parâmetros cruciais na construção de disjuntores e governaram os demais fatores construtivos. Principalmente, óleo e ar são usados como meios de interrupção. Além destes, existem também hexafluoreto de enxofre e vácuo atuando como meios de interrupção. Esses dois são os mais usados atualmente.

Disjuntores HVDC

É um dispositivo de comutação que obstrui o fluxo geral de corrente no circuito. Quando ocorre algum dano, o cria uma distância entre os contatos mecânicos do dispositivo e assim o disjuntor passa para a condição ABERTO. Aqui, a interrupção do circuito é um tanto complicada, pois o fluxo de corrente é apenas unidirecional e não existe corrente nula. O uso crucial deste dispositivo é obstruir a faixa de alta tensão de DC no circuito. Enquanto o circuito CA obstrui perfeitamente o arco na condição de corrente nula porque a dissipação de energia é quase zero. A distância de contato precisa recuperar a capacidade dielétrica para suportar o nível de recuperação temporária de tensão.

Operação HVDC

“o que é um chip de computador com conjunto de instruções complexas? ”

No caso de dispositivos de interrupção de circuito DC, o problema é mais complicado porque a onda DC não terá correntes nulas. E a obstrução obrigatória do arco leva ao desenvolvimento de enormes níveis de tensão de recuperação de transientes e se reativa sem obstrução do arco, causando danos finais aos contatos mecânicos. Na construção de um dispositivo HVDC, a maioria deles resistiu a três problemas e esses são:

Obstrução do reencontro do arco
Intemperança de energia armazenada
Geração de corrente nula artificial

Disjuntores padrão

Esses dispositivos observam de maneira crucial a funcionalidade do dispositivo. Esses disjuntores padrão são unipolares e bipolares.

Disjuntores de pólo único

Esses dispositivos possuem os recursos de

Usado principalmente em aplicações domésticas
Fio único energizado de proteção
Eles fornecem quase 120 V de voltagem para o circuito
Eles têm a capacidade de gerenciar 15 amperes a 30 amperes
Os disjuntores de pólo único estão em três variedades e são de tamanho normal (tendo uma largura de 1 polegada), meio tamanho (tendo uma largura de meia polegada) e gêmeos (tendo uma largura de uma polegada consistindo em dois interruptores e gerencia um par de circuitos).

Disjuntores de pólo duplo

Esses dispositivos possuem os recursos de

Eles fornecem quase 120V / 240V de voltagem para o circuito
Eles têm a capacidade de gerenciar 15 amperes a 30 amperes
Mais usado em grandes aplicações, como aquecedores e secadores
Protege dois fios energizados

Neste artigo, os diferentes tipos de disjuntores, ou seja, disjuntor a ar, disjuntor SF6, disjuntor a vácuo e disjuntor a óleo foram discutidos em um pequeno detalhe apenas para compreender o conceito básico sobre esses disjuntores . E sua subdivisão também é discutida junto com vantagens e desvantagens. Discutimos cada conceito de forma muito clara. Se você não entendeu nenhum dos tópicos, sente que alguma informação está faltando, ou para implementar algum projeto elétrico para estudantes de engenharia, sinta-se à vontade para comentar na seção abaixo.