Câmaras de extinção de arco em contatores e seccionadoras

Câmaras de extinção de arco em contatores e seccionadoras
Porque e para que ? Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

Referencias Bibliográficas
Professor Luiz Ferraz Neto ( ; Eng. Charlys Eric Mesquini – Moeller Electric S/A : Apostila “Contatores DIL” ; Prof. Alberto Ricardo Prass ( ; Prof. Duílio – Seminários Técnicos Siemens S/A : Apostila “Tecnologia dos dispositivos de proteção e seccionamento” ; Eng. Georgio - Siemens S/A - filial Salvador : Catálogo de Disjuntores a vácuo 3AH e outros . Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

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Arco Voltaico – O Vilão O que é ? Como se forma ? Ora vilão, ora útil ! Como se propaga ? Como se extingue ? Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

O que é ? Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

A teoria do arco - 1 Quando cessa a corrente elétrica num circuito, mediante a ação de um interruptor ou qualquer outro dispositivo de seccionamento uma descarga em forma de vapor metálico é estabelecida pela corrente a ser interrompida, a qual flui através deste plasma até a próxima passagem por zero. O arco é então extinto e o vapor metálico condutivo condensa sobre as superfícies dos contatos em poucos microssegundos, restabelecendo rapidamente a rigidez dielétrica entre os contatos. Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

A teoria do arco - 2 Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

A teoria do arco – 3 Com altas tensões, o arco tende a persistir e não raramente deve-se recorrer a métodos para extingui-lo. Por outro lado, quando devidamente controlado pode ter aplicações úteis como em soldas, lâmpadas, equipamentos médicos e outros. O arco recebe este nome porque a corrente de ar quente que se eleva tende a desviá-lo para cima formando um arco. Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

A teoria do arco – 4 Grande parte da luz produzida provém não propriamente do arco e sim dos extremos superaquecidos dos contatos. Para o caso da formação do arco em corrente contínua (DC) a temperatura do contato positivo tende a chegar a ºC enquanto que o negativo chega a ºC , já para o nosso caso, em corrente alternada (AC) a temperatura do arco é de ºC. A d.d.p. necessária para manter o arco depende da distância entre os contatos. Experiências feitas com bastões de carvão mostram que para a formação do arco são necessários 40 V. e acrescenta-se 3 volts para cada milímetro de separação dos contatos. Para contatos metálicos a d.d.p. de funcionamento é bem menor. Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

A teoria do arco - 5 A curva mostra que se aumentarmos a intensidade da corrente, diminui a d.d.p.(Lei de Ohm) efeito causado pelo aumento da secção transversal do arco. Se a d.d.p. aumentar o arco se fortalece até formar um curto-circuito. Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

A teoria do arco - 6 A primeira teoria do arco : Townsend - Hoje, considera-se que o arco é uma descarga auto-sustentada. Há vários processos de formação dos íons : Choque de elétrons com partículas neutras (internamente) ; Emissão de campo e térmica nos elétrons ; Emissão termo-iônica ; Emissão secundária ; Emissão foto-iônica e outras ; Há diminuição de elétrons pelo enlace - Como todo condutor, o arco está sujeito a forças de atração e repulsão - Tem uma resistência proporcional ao seu comprimento e inversamente proporcional à sua seção transversal Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

O arco voltaico é a pior condição para um circuito elétrico.
1 – A corrente que flui por ele não é suficiente para queimar os fusíveis de proteção ( cerca de 87% ) ; 2 – A temperatura é tão alta que destrói todos os componentes próximos além de causar sérias queimaduras ; 3 – Alta mobilidade, podendo ser deslocado facilmente de sua posição por um deslocamento de ar ( sopro, vento ) ; 4 – Tendência a se movimentar espontaneamente, procurando aumentar a área do circuito a que faz parte ; 5 – Quando extinto, há uma reação do circuito (Lei de Lenz) e há uma sobretensão denominada tensão de restabelecimento . Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

Contatores, disjuntores e chaves seccionadoras
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Histórico das câmaras de extinção
Conhecendo as propriedades do arco foram desenvolvidos os elementos seccionadores . No principio eram mais interruptores ! E o primeiro deles foi o de “chifres” . Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

A tentativa seguinte foi utilizar o óleo mineral formando o disjuntor de “cuba livre” . Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

Grande salto tecnológico : Câmara de extinção e disjuntor de grande volume de óleo . Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

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Salto tecnológico seguinte : “Pequeno Volume de Óleo” (PVO) Vantagens : < risco de incêndio (10% do óleo ) ; > velocidade de operação . Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

Na Baixa Tensão procurou-se : Aumentar a velocidade de abertura ; Usar os contatos em “V” ; Usar a força de repulsão . Salto tecnológico seguinte para os disjuntores secos (1926). Câmara de extinção com 2 alternativas : Lâminas condutoras ; Lâminas isolantes de material refratário . Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

Com lâminas condutoras Esta solução é adotada até hoje nos disjuntores de baixa tensão . Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

Com lâminas isolantes de material refratário Esta solução foi usada por cerca de 50 anos na média tensão, quando eram necessários elevados números de operações e alta velocidade de interrupção . Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

Ainda em 1926 : Surgiram as primeiras câmara de interrupção à vácuo porém as dificuldades tecnológicas impediam sua fabricação em escala, o material do contato não era apropriado e a movimentação de peças no vácuo era problemática. Usando o campo magnético conseguiu-se um disjuntor próximo do ideal porém o arco se movimenta e se tem menor vaporização. Sua principal aplicação focava as médias e baixas tensões. Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

Pino de conexão do contato fixo ; Disco de conexão ; Isolador de cerâmica ; Contato fixo ; Câmara ; Contato móvel ; Fole ; Haste móvel condutora ; Conexão mecânica para o acionamento . Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

Na década de 30 surgiram os disjuntores a ar comprimido que tinham alta velocidade de operação e capacidade de interrupção elevadíssima, duração curta do arco, capazes de suportar operações freqüentes, facilidade de religar os circuitos e manutenção muito pequena dos contatos. Porém, a planta deveria possuir uma estação de ar comprimido confiável, gerava muitas sobretensões, quando havia queda na pressão do ar ele fechava e travava, a manutenção do sistema de ar comprimido era complicada e demasiado cara. Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

Nas décadas de 60 e 70, surgiram os disjuntores SF6 que não precisavam de caríssimas instalações de ar comprimido, não continham óleo ( sem risco de incêndio ), a duração do arco era pequena e com pouco desgaste dos contatos e a manutenção, embora complicada era pouco freqüente. Porém, não alcançavam elevadas capacidades de interrupção, não chegavam nas altas tensões. Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

Câmaras de extinção de arco em dispositivos de comando hoje !
1 – Terminais de Conexão ; 2 – Câmara de extinção de arco ; 3 – Contatos de potencia ; 4 – Bobina ; 5 – Sistema magnético de núcleo móvel ; 6 – Contatos Auxiliares ; 7 – Elemento de bloqueio quando retirada a câmara de extinção de arco . Eng. Daltro Coutinho Jr Seiaut - Petrobrás

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