A tecnologia de interruptores a vácuo foi introduzida pela primeira vez no ano de 1960. Mesmo assim, é uma tecnologia em desenvolvimento. Com o passar do tempo, o tamanho da ampola a vácuo foi reduzido em relação ao início da década de 1960 devido a diferentes desenvolvimentos técnicos neste campo da engenharia. Um disjuntor é um dispositivo que interrompe um circuito elétrico para evitar corrente indevida, causada por um curto-circuito, normalmente resultante de uma sobrecarga. Sua funcionalidade básica é interromper o fluxo de corrente após a detecção de uma falha. Este artigo descreve uma visão geral do disjuntor a vácuo e seu funcionamento. Para saber mais sobre disjuntores, leia este artigo Tipos de disjuntores e sua importância .

O que é um disjuntor a vácuo?

Um disjuntor a vácuo é um tipo de disjuntor em que a extinção do arco ocorre em um meio a vácuo. A operação de ligar e fechar os contatos condutores de corrente e a interrupção do arco inter-relacionado ocorre em uma câmara de vácuo no disjuntor que é chamada de interruptor a vácuo.

Disjuntor a vácuo

Um vácuo que é usado como meio de extinção de arco em um disjuntor é conhecido como disjuntor a vácuo porque o vácuo oferece alta resistência de isolamento devido às propriedades superiores de extinção de arco. Isso é adequado para a maioria das aplicações de tensão padrão porque, para tensões mais altas, a tecnologia de vácuo foi desenvolvida, embora não seja comercialmente viável.

A operação de contatos condutores de corrente e interrupção de arco relacionada ocorrem dentro de uma câmara de vácuo do disjuntor, que é conhecida como interruptor de vácuo. Este interruptor inclui uma câmara de arco de aço dentro do centro de isoladores de cerâmica colocados simetricamente. A manutenção da pressão de vácuo em um interruptor a vácuo pode ser feita a 10–6 bar. O desempenho do disjuntor a vácuo depende principalmente do material usado para contatos de transporte de corrente como Cu / Cr.

Princípio de trabalho

O princípio de funcionamento do disjuntor a vácuo Isto é, uma vez que os contatos do disjuntor são abertos dentro do vácuo, um arco pode ser gerado entre os contatos através da ionização de vapores de metal nos contatos. Porém, o arco pode ser extinto facilmente, pois os elétrons, íons e vapores metálicos são gerados ao longo do arco e se condensam rapidamente nas partes externas dos contatos do CB, de modo que a rigidez dielétrica pode ser rapidamente recuperada.

A característica mais importante de um vácuo é que uma vez que o arco é gerado dentro do vácuo, ele pode ser extinto rapidamente devido à taxa de melhoria rápida na rigidez dielétrica do vácuo.

Materiais de contato

O material de contato dos VCBs deve seguir as seguintes propriedades.

Alta densidade
A resistência de contato deve ser menor
A condutividade elétrica é alta para passar as correntes de carga usuais sem superaquecimento.
A condutividade térmica é alta para dissipar rapidamente o grande calor produzido durante o arco.
A função termiônica deve ser alta para permitir a destruição precoce do arco.
A tendência deve ser baixa para soldar
Nível de corte menos atual
Alta capacidade de resistência a arco
Um ponto de ebulição deve ser alto para diminuir a erosão do arco.
O teor de gás deve ser inferior para garantir uma vida útil mais longa
A baixa pressão de vapor deve ser suficiente para diminuir a quantidade de vapor metálico indivisível dentro da câmara.

Construção do disjuntor a vácuo

O disjuntor a vácuo compreende uma câmara de arco de aço nos isoladores de cerâmica dispostos simetricamente no centro. A pressão dentro do interruptor a vácuo é mantida abaixo de 10 ^ -4 torr.

O material usado para os contatos condutores de corrente desempenha um papel importante no desempenho do disjuntor a vácuo. Ligas como, cobre-bismuto ou cobre-cromo é o material ideal para fazer contatos VCB.

Construção do disjuntor a vácuo

Pela figura mostrada acima, o disjuntor a vácuo consiste em um contato fixo, um contato móvel e um interruptor a vácuo. O contato móvel é conectado ao mecanismo de controle por fole de aço inoxidável. As blindagens de arco são apoiadas no invólucro isolante de modo que cobrem essas blindagens e são impedidas de condensar no invólucro isolante. A possibilidade de vazamento é eliminada devido à vedação permanente da câmara de vácuo para que um recipiente de vidro ou cerâmica seja usado como corpo isolante externo.

Funcionamento do disjuntor a vácuo

A vista em corte de um disjuntor a vácuo é mostrada na figura abaixo quando os contatos são separados devido a algumas condições anormais, um arco é aberto entre os contatos, o arco é produzido devido à ionização de íons metálicos e depende muito do material de contatos.

A interrupção do arco em interruptores a vácuo é diferente de outros tipos de disjuntores . A separação dos contatos causa a liberação de vapor que é preenchido no espaço de contato. Consiste em íons positivos liberados do material de contato. A densidade do vapor depende da corrente no arco. Quando a corrente diminui, a taxa de liberação de vapor diminui e, após zero da corrente, o meio recupera sua rigidez dielétrica se a densidade do vapor for reduzida.

Quando a corrente a ser interrompida é muito pequena no vácuo, o arco tem vários caminhos paralelos. A corrente total é dividida em muitos arcos paralelos que se repelem e se espalham pela superfície de contato. Isso é chamado de arco difuso que pode ser interrompido facilmente.

Em altos valores de corrente, o arco fica concentrado em uma pequena região. Causa rápida vaporização da superfície de contato. A interrupção do arco é possível se o arco permanecer no estado difuso. Se for removido rapidamente da superfície de contato, o arco será reativado.

A extinção do arco em disjuntores a vácuo é muito influenciada pelo material e forma dos contatos e pela técnica de considerar o vapor de metal. O caminho do arco é mantido em movimento para que a temperatura em qualquer ponto não seja alta.

Após a interrupção final do arco, ocorre um rápido aumento da rigidez dielétrica, que é peculiar ao quebra-vácuo. Eles são adequados para comutação de capacitores, pois proporcionam um desempenho livre de re-strick. A pequena corrente é interrompida antes da corrente natural zero, o que pode causar cortes cujo nível depende do material de contato.

Corte Atual

O corte de corrente no disjuntor a vácuo ocorre principalmente dentro de disjuntores de óleo, bem como no ar, devido à instabilidade da coluna do arco. Em disjuntores a vácuo, o corte de corrente depende principalmente da pressão do vapor, bem como das propriedades de emissão de elétrons no material de contato. Então, o nível de corte também é influenciado pela condutividade térmica, quando a condutividade térmica é menor, o nível de corte fica abaixo.

É possível diminuir o nível atual em que ocorre o corte, selecionando um material de contato para fornecer um amplo vapor de metal para permitir que a corrente se aproxime de um valor extremamente baixo, no entanto, isso não é feito com frequência porque afeta a potência dielétrica de forma negativa.

Propriedades dos disjuntores a vácuo

O meio isolante do disjuntor a vácuo é alto para extinção de arco em comparação com outros tipos de disjuntores. A pressão na ampola a vácuo é de cerca de 10-4 torrent, o que inclui muito poucas moléculas dentro da ampola. Este disjuntor tem principalmente duas propriedades extraordinárias como as seguintes.

Em comparação com outros meios isolantes empregados nos disjuntores, este disjuntor é um meio dielétrico superior. É superior em comparação com outros meios além do SF6 e ar porque são usados em alta pressão.

Uma vez que um arco é aberto separadamente movendo os contatos dentro do vácuo, então uma quebra ocorrerá no zero da corrente principal. Com a interrupção deste arco, sua rigidez dielétrica aumentará até mil vezes em comparação com outros tipos de disjuntores.

Essas propriedades tornarão os disjuntores mais eficientes, com menor peso e menor custo. A vida útil desses disjuntores é alta em comparação com outros disjuntores e eles não precisam de manutenção.

“semicondutores tipo p e tipo n ”

As peças do disjuntor a vácuo são interruptor a vácuo, terminais, conexões flexíveis, isoladores de suporte, haste operacional, barra de ligação, turno operacional comum, milho operacional, came de travamento, mola de abertura, mola de travamento, mola de carregamento e elo principal.

tem diferentes tipos de disjuntores a vácuo estão disponíveis com base nos fabricantes que são discutidos abaixo.

Disjuntor a vácuo Mitsubishi

Esses disjuntores são fabricados pela Mitsubishi Electric. Eles fornecem alta segurança, confiabilidade e proteção do meio ambiente. Os VCBs da Mitsubishi possuem os seguintes recursos.

A linha de produtos é ampla
Nenhum requisito para os seis materiais perigosos específicos.
O nome do material é ilustrado sobre as principais peças de plástico
A estrutura é dobrável para montar o quadro
Manutenção fácil

Disjuntor a vácuo Siemens

Os disjuntores a vácuo da Siemens são SION 3AE5 que são usados em todas as aplicações de comutação típicas, como em redes industriais e distribuição de energia de média tensão que varia de correntes de curto-circuito e carga de comutação para seções de barramento ou rede de conexão. Sua estrutura sólida, incluindo as menores dimensões de profundidade e largura, ajudará a diminuir a necessidade de diferentes painéis.

Portanto, esses disjuntores podem ser obtidos por meio de uma chave de aterramento opcional para versões plug-in e montagem fixa. As principais características deste disjuntor incluem o seguinte.

Muito simples de instalar em painéis de distribuição de média tensão isolados a ar
A confiabilidade é alta
Design é compacto
Comutação remota através da unidade de controle remoto
Os custos de planejamento são baixos
A vida útil é longa
A manutenção é fácil

Teste de disjuntor a vácuo

Geralmente, o teste do disjuntor é usado principalmente para testar o desempenho dos mecanismos de comutação separados, bem como a temporização geral do sistema de trip. Uma vez que os interruptores a vácuo são projetados de outra forma utilizados no campo, então existem principalmente três tipos de testes usados para autenticar sua função, como resistência de contato, resistência de alto potencial e teste de taxa de vazamento.

Diferença entre a unidade do contator a vácuo e o disjuntor a vácuo

Um disjuntor a vácuo desarma um erro como falha de aterramento, curto-circuito, sobretensão / sobretensão. Um contator geralmente é executado em série através de um fusível que fornece para evitar falha de corrente. As principais diferenças entre a unidade do contator a vácuo e o disjuntor a vácuo são listadas abaixo com base nas diferentes características.

Disjuntor a vácuo	Unidade de contator a vácuo
A capacidade de comutação é que muda as correntes de valores baixos para corrente de curto-circuito do sistema completo	Mudar as correntes de valores muito baixos para Capacidade de interrupção do contator a vácuo sem fusíveis. Os fusíveis funcionam para correntes mais altas em comparação com a capacidade de interrupção do contator a vácuo apenas, até o capacidade de interrupção do fusível
A resistência é alta para mecânica	A resistência é extremamente alta para processos mecânicos como 1.000.000 de até 630A
A resistência é alta para elétrica é alta como um vácuo que varia de 10k - 50k ações em corrente contínua nominal. Para vácuo, é de 30 a 100 operações na classificação de curto-circuito total.	A corrente contínua de comutação extremamente alta varia de 450.000 a 1.000.000 de ações para até 630 A. Corrente de curto-circuito de comutação, dados de resistência não estabelecidos em curto-circuito quebra de corrente que precisa de substituição de fusíveis
Eles não são aplicáveis para aplicações de resistência extremamente alta.	Eles são usados para as operações de comutação extremamente frequente
É operado eletricamente	Ele opera apenas elétrico
Ele é travado mecanicamente porque o CB permanece fechado na perda de tensão do sistema.	Normalmente, o contator a vácuo desbloqueia uma vez a tensão do sistema foi perdida, o contator a vácuo irá travar quando a tensão do sistema voltar
Ele usa relés de proteção	Ele usa relés de proteção para proteção contra sobrecarga e fusíveis para proteção de curto-circuito
O curto-circuito que deixa passar a energia é baixo	O curto-circuito que deixa passar a energia é baixo
A operação remota é adequada	A operação remota é adequada
A energia de controle é usada para a operação de CB, relés de proteção e aquecedores de ambiente	A energia de controle é usada para a operação do contator, relés de proteção e aquecedores de ambiente
Ele usa uma área maior	Usa menos área
Seu custo é alto	Seu custo é moderado
Sua manutenção é média	Sua manutenção é baixa.

Vantagens do VCB

O vácuo oferece a maior resistência de isolamento. Portanto, ele tem propriedades de extinção de arco extremamente superiores do que qualquer outro meio.

O disjuntor a vácuo tem uma longa vida.
Ao contrário do disjuntor de óleo (OCB) ou do disjuntor de explosão de ar (ABCB), a explosão do VCB é evitada. Isso aumenta a segurança do pessoal operacional.
Sem perigo de incêndio
O vácuo CB é rápido em operação, sendo ideal para eliminação de falhas. O VCB é adequado para operação repetida.
Os disjuntores a vácuo quase não precisam de manutenção.
Sem escape de gás para a atmosfera e operação silenciosa.

Desvantagens do VCB

A principal desvantagem do VCB é que ele não é econômico em tensões superiores a 38 kV.
O custo do disjuntor torna-se excessivo em tensões mais altas. Isso se deve ao fato de que em altas tensões (acima de 38 kV) mais de dois números de disjuntores devem ser conectados em série.
Além disso, a produção de VCBs é anti-econômica se produzida em pequenas quantidades.

Aplicações do disjuntor a vácuo

O disjuntor a vácuo é hoje reconhecido como a tecnologia de interrupção de corrente mais confiável para quadros de distribuição de média tensão. Exige manutenção mínima em comparação com outras tecnologias de disjuntores.

A tecnologia é adequada principalmente para aplicações de média tensão. Para a tecnologia de vácuo de alta tensão foi desenvolvida, mas não é comercialmente viável. Os disjuntores a vácuo são usados em quadros de distribuição revestidos de metal e também em disjuntores revestidos de porcelana.

Portanto, isso é tudo sobre Disjuntor a vácuo (VCB) funcionando e aplicativos. Esperamos que você tenha entendido melhor este conceito. Além disso, quaisquer dúvidas em relação a este conceito ou para implementar qualquer ideias de projetos elétricos e eletrônicos , dê sua opinião comentando na seção de comentários abaixo. Aqui está uma pergunta para você, Qual é o princípio de funcionamento do VCB ?