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  • Principais tipos de Disjuntores

    Disjuntores a sopro magntico

    Principio da extino Neste tipo de disjuntor os contactos abrem-se no ar, empurrando o arco voltaico para dentro das cmaras de extino, onde ocorre a interrupo, devido a um aumento na resistncia do arco e consequentemente na sua tenso. Este aumento na resistncia do arco conseguido atravs de:

    a) Aumento do comprimento do arco; b) Fragmentao do arco em vrios arcos menores, em srie, nas vrias fendas da

    cmara de excitao; c) Resfriamento do arco em contacto com as mltiplas paredes da cmara.

    As foras que impelem o arco para dentro das fendas da cmara so produzidas pelo campo magntico da prpria corrente, passando por uma ou mais bobinas (dai o nome de sopro magntico) e, eventualmente, por um sopro pneumtico auxiliar produzido pelo mecanismo de accionamento. Este sopro pneumtico muito importante no caso de interrupo de pequenas correntes, cujo campo magntico insuficiente para impelir o arco para dentro da cmara, o que ocasionaria tempos de arco muito longos.

    Detalhes construtivos Existem vrios tipos de formatos de cmara de extino para disjuntores a sopro magntico. As placas que formam a cmara podem ser de material isolante, de ao, ou ainda, de uma combinao dos dois. Em cada uma destas alternativas encontramos ainda vrios tipos de configurao de cmara, especficos de cada fabricante. Os circuitos magnticos de sopro tambm possuem vrias configuraes, sendo as principais as de tipo de ncleo externo (onde o campo magntico produzido pela corrente a ser interrompida circulando atravs de bobinas) ou interno (onde o campo produzido pelo prprio arco voltaico atravs de um circuito magntico formado pela prpria cmara). A figura seguinte, ilustra uma cmara de extino de um disjuntor de sopro magntico com o circuito magntico dentro da prpria cmara.

  • O arco, entre os contactos principais, impelido por efeitos trmicos e magnticos na direco da cmara, guiado pelas placas cermicas (1). Ao atingir as pr cmaras de extino (8) ele insere a bobina geradora de campo magntico no circuito (7). Com o campo produzido por esta bobina o arco dividido em dois e impelido para dentro das paredes mltiplas (1) da cmara, resfriando-se e extinguindo-se em subsequente passagem pelo zero. Por outro lado, a figura seguinte mostra um tipo de cmara onde o incio do impulso sobre o arco dado apenas por um sopro pneumtico.

    O arco passa dos contactos principais (a) para os auxiliares (b) atravs do sopro pneumtico e destes para as inseres metlicas das placas (c). Neste ponto o arco dividido em vrios arcos em srie que, ento, so impelidos por efeito trmico a magntico para dentro das cmaras (d) e alongando-se, resfriando-se e se extinguindo na subsequente passagem pelo zero. Este tipo de disjuntor tambm pode ser provido de bobinas de campo magntico, adicionalmente ao sopro pneumtico.

    Caractersticas e aplicaes Uma das principais caractersticas dos disjuntores a sopro magntico a grande resistncia do arco voltaico. Isto deve-se ao facto de que nestes disjuntores o arco queima no ar e impelido a se alongar consideravelmente, aumentando a sua resistncia e consequentemente a sua tenso. Esta alta resistncia ir interagir com o circuito, modificando o ngulo de fase do mesmo, tornando-o mais resistivo e diminuindo o valor instantneo da tenso de restabelecimento aps a interrupo.

    Pode-se dizer, portanto, que de uma maneira geral, os disjuntores a sopro magntico no produzem grandes surtos de manobra. Os disjuntores a sopro magntico so usados em mdia tenso at 24kV, principalmente montados em cubculos. O facto de no possurem meio extintor inflamvel como o leo, torna-os seguros e aptos para certos tipos de aplicaes especficas. O facto de queimarem o arco no ar, provoca rpida oxidao nos contactos exigindo uma manuteno mais frequente.

  • Quando operam produzem grande rudo, o que pode tambm, em certos casos, limitar o seu uso. A figura seguinte mostra uma vista completa de um disjuntor a sopro magntico. Disjuntor a leo

    O leo mineral com suas destacadas caractersticas de isolante e extintor, foi usado desde os primeiros tempos na fabricao de disjuntores. Nos disjuntores de leo pode-se distinguir dois efeitos principais de extino do arco voltaico: o efeito de hidrognio e o efeito de fluxo liquido. O primeiro consiste no facto de que a altssima temperatura o arco voltaico, decompe o leo, liberando de tal modo vrios gases onde o hidrognio predomina, a ponto de se poder dizer que o arco queima numa atmosfera de hidrognio. Como este gs tem uma condutividade trmica bastante elevada comparado ao nitrognio, por exemplo, a retirada de calor das vizinhanas do arco processa-se de maneira eficiente, resfriando o mesmo. O segundo efeito consiste em jogar leo mais frio sobre o arco dando continuidade ao processo de evaporao aludido, de maneira que grandes quantidades de calor possam ser retiradas pelos gases resultantes. Este fluxo de leo jogado sobre o arco pode ser produzido pelo mesmo (dependente da corrente) ou por dispositivos mecnicos adicionais como pistes, mbolos, etc. (geralmente, usam-se os dois processos simultaneamente).

    Disjuntores a grande volume de leo (GVO) Este o tipo mais antigo de disjuntores a leo. No passado consistia apenas de um recipiente metlico com os contactos simplesmente imersos no leo sem nenhuma cmara de extino. Hoje, os disjuntores GVO possuem cmaras de extino onde se fora o fluxo de leo sobre o arco Os disjuntores GVO so usados em mdia e alta tenso at 230kV. A caracterstica principal dos disjuntores GVO a sua grande capacidade de ruptura em curto circuito.

  • Disjuntores a pequeno volume de leo (PVO) Estes disjuntores representam o desenvolvimento natural dos antigos disjuntores GVO, na medida em que se procura projectar uma cmara de extino com fluxo forado de leo sobre o arco aumentando-se a eficincia do processo de interrupo da corrente e diminuindo-se drasticamente o volume de leo no disjuntor. As figuras seguintes mostram um disjuntor PVO para mdia tenso e uma vista em corte da sua cmara interruptora:

  • A seguir apresentada esquematicamente a sequncia de extino, na cmara de interrupo, de pequenas e grandes correntes neste tipo de disjuntor:

    A figura a) mostra o disjuntor na posio ligado. A figura b) mostra a interrupo de pequenas correntes com o fluxo de leo independente da corrente. Este fluxo de leo obtido pelo movimento descendente da haste do contacto mvel (2) durante a operao de abertura. O leo contido na carcaa inferior forado para cima, atravs da haste oca do contacto mvel (2), agindo imediatamente sobre a base do arco, localizado na ponta do contacto mvel. Para a interrupo de correntes mais elevadas utilizado, adicionalmente, um fluxo de leo gerado pela prpria corrente de arco, c). Assim que a base do arco, localizada imediatamente abaixo da ponta de material isolante do contrato mvel ultrapassar o furo da base da cmara (6), forma-se, no compartimento inferior da cmara de excitao (7), uma bolha de gs, que s pode expandir-se para baixo. Essa bolha comprime o leo atravs do canal anelar (4) formado pelo espaamento entre a tampa da cmara (5) e a base da cmara (6). Os gases formados no compartimento superior envolvem o contacto fixo no cabeote do plo. O volume de ar no interior da carcaa superior, destina-se a equalizar o aumento o aumento da presso do leo resultante da operao de extino. O vapor de leo recondensa, depositando-se sobre o leo, e os gases escapam lentamente pelas vlvulas de expanso. O fluxo de leo que atravessa o canal anelar actua na fase decisiva do deslocamento do contacto mvel, depois de alcanada a distncia mnima de extino. Com isso, o fluxo orientado de forma tal que atinja o arco por todos os lados com um possante jato radial, sem provocar o seu alongamento. Este tipo de cmara classificado como cmara axial, pois o arco recebe o fluxo transversal de leo ao longo de toda a circunferncia da cmara, sendo extinto sem abandonar a posio axial da cmara, como se pode ver em b) e c).

    Outro tipo de cmara a chamada cmara de jacto ou sopro transversal. Neste tipo de cmara, o leo tambm injectado transversalmente sobre o arco e este forado a sair por aberturas laterais abandonando, assim, a posio axial. Isto mostrado esquematicamente a seguir:

  • Os disjuntores PVO cobrem em mdia tenso, praticamente, toda a gama de capacidades de ruptura de 63kA. No nvel de 138kV a sua capacidade de ruptura por cmara est limitada a um mximo de 20kA, o que equivale a dizer que para maiores correntes de curto circuito, (31,5; 40 e 50kA), que so comuns nesta tenso, deve-se empregar varias cmaras em srie com o uso obrigatrio de capacitores de equalizao e accionamento mais possante com consequente aumento do uso e complexidade do equipamento. O desempenho deste tipo de disjuntor para correntes capacitivas em bancos de capacitores e linhas em vazio, objectivando uma operao livre de reacendimento, est tambm limitado a uma tenso mxima de 60 a 65kV por cmara. necessrio, portanto, dependendo das caractersticas do disjuntor e do circuito a ser chaveado, ter disposio vrias cmaras em srie. Disjuntores a vcuo

    As propriedades do vcuo como meio isolante so, de h muito tempo, conhecidas e as primeiras tentativas de se obter a interrupo de uma corrente alternada em cmara de vcuo datam de 1926, quando foi interrompida com sucesso uma corrente de 900A em 40kV. No entanto, as dificuldades tcnicas da poca referentes tcnica de vcuo, disponibilidade de materiais e mtodos de fabricao, que garantissem uma cmara com vcuo adequado, isenta de impurezas e vazamentos, fez com que a introduo destes disjuntores fosse postergada para nicios da dcada de 60, sendo que a sua produo em grandes volumes para mdia tenso comeou realmente no inicio dos anos 70.

    O arco voltaico a vcuo Esta expresso