Disjuntor CC

São interruptores mecânicos que protegem contra curtos-circuitos e sobrecorrentes em circuitos alimentados com corrente contínua. São projetados para interromper o fluxo de corrente em sistemas elétricos CC em caso de falha.

Eles aplicam mecanismos que podem limitar a corrente e também extinguir arcos causados por sobrecorrente. Por meio disso, o tempo diferencial do circuito é bastante melhorado.

Disjuntor para DC Básico

Símbolo do disjuntor CC

Usamos esses símbolos principalmente em circuitos elétricos.

· Diagrama de fiação do disjuntor CC

Entretanto, para um diagrama de fiação, você encontrará uma imagem 3D como esta:

Função do disjuntor em sistemas CC

Fica claro pelo seu nome que usamos tais disjuntores elétricos para proteger sistemas que usam corrente contínua para operar. Tais sistemas têm uma saída de tensão constante, diferentemente dos sistemas CA.

Eles usam uma combinação de princípios magnéticos e térmicos para proteger os sistemas DC. Se a corrente ultrapassar o valor nominal, o disjuntor é desarmado usando proteção térmica.

Ele é projetado para segurar momentaneamente qualquer falha de corrente que ocorra dentro do circuito. Ele também serve para apagar rapidamente quaisquer arcos provocados por excesso de voltagem.

A proteção térmica do disjuntor é uma proteção contra falhas contra qualquer corrente de sobrecarga no sistema. Ao lidar com fortes correntes de falha, a rápida proteção magnética desarma o disjuntor.

Ter uma corrente constante fluindo nos circuitos DC significa que os contatos devem estar totalmente abertos além de seus limites. Isso é para garantir que o fluxo do excesso de corrente seja totalmente interrompido.

Isso significa que os disjuntores protegem o Sistema DC contra quaisquer falhas ou curtos-circuitos. Tais curtos-circuitos tendem a ser maiores do que a sobrecarga.

Tipos de disjuntores CC

Disjuntores de supressão de arco CC

Quando se trata de extinguir a Supressão de Arco, os Arcos DC são os mais difíceis. Nós fornecemos Corrente Contínua continuamente, o que significa que ela é muito estável em uma lacuna muito ampla.

Para reduzir o efeito de arco, temos que garantir que o mecanismo de comutação tenha que separar os contatos muito rapidamente. Isso deve criar um espaço de ar que, ao abrir, extinguirá o arco.

Os contatos no disjuntor precisam ter movimento extremamente rápido para evitar os mesmos problemas que eles enfrentam ao abri-los. O fabricante sempre indica as classificações de CC no disjuntor.

Qualquer curto-circuito neste disjuntor significa que a corrente operacional aumenta para se tornar a corrente de curto-circuito. Tudo isso depende da indutância e resistência do loop de curto-circuito.

Disjuntor CC de alta velocidade

Esses disjuntores são aplicados principalmente em subestações e unidades de tração. Eles são projetados para cortar a corrente pouco antes do valor nominal máximo ser atingido.

Quando ocorre um curto-circuito, o disjuntor é acionado pelos níveis de corrente crescentes além do valor nominal. Isso resulta na limitação da corrente e, eventualmente, no corte.

Disjuntor de estado sólido CC

Este disjuntor é uma substituição avançada dos disjuntores eletromecânicos. Ele substitui as partes móveis por semicondutores usados no controle de energia com interrupção rápida de corrente.

Com tecnologia de software avançada, eles podem limpar falhas em segundos após interrupções muito rápidas. Eles são usados principalmente em redes elétricas com sistemas de armazenamento de energia para reduzir o efeito do tempo de inatividade devido a falhas.

Arcos elétricos não ocorrem neles durante interrupções. Isso ocorre porque energia zero é liberada.

Disjuntor de alta tensão CC

O disjuntor HVDC serve ao único propósito de proteção de corrente de falha em circuitos CC de alta tensão. Vale a pena notar que a corrente e a tensão em circuitos CC nunca são zero.

Isso significa que durante a separação dos contatos, a corrente e a voltagem geralmente são muito altas entre eles. Os contatos acabarão superaquecendo devido ao arco e destruindo o disjuntor.

Para combater isso, introduzimos um circuito de baixa corrente paralelo a esse disjuntor. Para interromper o circuito, ele criará uma corrente zero artificial no circuito.

Como sabemos que a corrente e o nível de voltagem são diretamente proporcionais à força do arco, usamos um circuito externo. Isso quebrará o circuito logo após reduzir a corrente de falha a zero.

Disjuntor magnético CC

Esta é uma forma de dispositivo de proteção contra sobrecorrente. Ele é projetado de tal forma que ímãs em miniatura dentro dele são usados para fechar e abrir os contatos.

É composto de uma bobina de fio fechada que envolve um êmbolo feito de ferro. O êmbolo também tem os contatos fixados nele.

Quando a corrente é introduzida nas bobinas, os contatos são atraídos em direção a elas. Os contatos do solenóide são fechados e abertos com esse mecanismo.

Quando o valor da corrente nominal é excedido, a alavanca de disparo é acionada por uma atração magnética muito forte. Isso abre o circuito e ele pode ser fechado ao reiniciar a alavanca de disparo após remover a sobrecarga.

Disjuntor térmico CC

Ele usa um mecanismo de trava que contém uma tira bimetálica conectada a ele. A tira bimetálica reage ao calor pela expansão de seus dois componentes metálicos diferentes em taxas diferentes.

O circuito é aberto quando a tira bimetálica se curva para longe do contato. Seu aquecimento direto vem da corrente do circuito e indiretamente de temperaturas elevadas de altas correntes do circuito.

Para rearmar o disjuntor usando seu botão de pressão, você tem que deixar a tira bimetálica esfriar. Isso acontece em temperaturas ambientes normais.

Disjuntor CC termomagnético

Este disjuntor aplica dois mecanismos. A proteção contra sobrecarga é obtida por disparo térmico, enquanto o disparo magnético previne curtos-circuitos.

Podemos alternativamente chamá-los de disjuntores de tempo inverso. Como o nome indica, uma sobrecarga maior encurtará o tempo de abertura do disjuntor.

O calor é produzido pelo excesso de corrente no caso de uma sobrecarga. O elemento bimetálico capta isso e o disjuntor desarma quando sua classificação é excedida.

Em caso de curto-circuito, o sensor eletromagnético detecta a corrente de falha. Ele então responde desconectando o circuito.

Disjuntor CC híbrido

Este é um disjuntor DC com três ramificações separadas que são configuradas em paralelo para executar diferentes tarefas de disjuntor. A primeira ramificação tem um interruptor mecânico usado para transmitir corrente nominal.

Ele também tem contatos feitos de metal que agem como disjuntores mecânicos por perdas de condução. O segundo ramo realiza operações de comutação eficientes usando semicondutores.

O único propósito do terceiro ramo é inibir tensões transitórias. É feito de varistores de óxido de metal (MOV) e também absorvem a energia magnética do sistema.

Número de polos

Disjuntor CC de 2 polos

Ele contém dois polos e protege circuitos de curtos-circuitos com a capacidade de isolar cargas. É comumente usado em armazenamento de energia e normalmente é posicionado entre inversores e baterias.

Disjuntor CC de 4 polos

Eles são projetados exclusivamente com um polo neutro enquanto os outros polos fornecem proteção de circuito. Ele desarma e desconecta todos os polos imediatamente após detectar corrente imprópria.

Não é sensível à polaridade com aplicações em distribuições de fios trifásicos e tetrafásicos. É importante em locais que usam equipamentos elétricos, como hospitais, que exigem proteção.

Disjuntor DC Mini/Disjuntor DC Miniatura

O design do DC MCB é um disjuntor específico que utiliza corrente contínua. Ele protege os equipamentos elétricos de curtos-circuitos e sobrecorrentes.

Deve-se notar que sua operação e funções são semelhantes a um AC MCB. No entanto, as áreas de aplicação diferem.

A aplicação de DC MCBs é principalmente em sistemas que trabalham com corrente contínua, como energia solar fotovoltaica (PV). O disjuntor opera dentro de uma faixa de tensão entre 12-500V.

O disjuntor tem os símbolos positivo e negativo marcados nele. Além disso, temos a direção da corrente indicada neles também.

Disjuntores de caixa moldada CC

Usamos principalmente o DC MCCB em aplicações que exigem armazenamento de energia. Eles também são a melhor escolha para uso em circuitos DC industriais.

Disjuntor de ar CC

Assim como os outros disjuntores, ele oferece proteção contra sobrecorrente e curto-circuitos em dispositivos elétricos. O mecanismo de proteção é principalmente usando uma rajada de ar para limitar os efeitos do arco.

Seu princípio de funcionamento não é o mesmo dos disjuntores comuns. Estranho, mas dê uma olhada nisso, ele gera uma tensão de arco ao interromper um arco em vez de fornecer uma tensão de alimentação.

A tensão do arco é a menor tensão necessária para sustentar um arco. Entre as maneiras pelas quais ela aumenta a tensão está rasgando o arco em várias séries.

Ele também pode alongar o caminho do arco, aumentando assim sua resistência. Isso exigirá tensão de arco adicional através do caminho, aumentando assim a tensão.

O disjuntor tem dois pares de contato com o contato principal de cobre conduzindo corrente. O outro contato é feito de carbono.

O contato principal é o primeiro a abrir imediatamente após o disjuntor abrir enquanto o contato do arco permanece intacto. O arco começa instantaneamente após a separação dos contatos.

Partes do disjuntor para corrente contínua

Os componentes dos vários tipos de disjuntores são basicamente os mesmos.

Vamos dar uma olhada neles em detalhes:

Quadro – geralmente é muito forte e rígido. Seu principal propósito é proteger os componentes internos contra extremos ambientais. Também fornece isolamento.

Alternar/Manipular – normalmente usado para fechar ou abrir o disjuntor CC. Para disjuntores maiores, os operadores podem usar um processo de 2 etapas para proteção.

Contatos – são responsáveis pelo fluxo de corrente uma vez conectados. Em disjuntores para baixa tensão, os contatos estão localizados na câmara que abriga a interrupção do arco.

Extintor de arco – quando o disjuntor desarma devido a uma falha, ele extingue o arco gerado. Como não podemos evitar que os arcos ocorram, o melhor que o disjuntor pode fazer é controlá-los.

Unidade de viagem – quando o curto-circuito ou sobrecarga é longo, o mecanismo de operação é aberto pela unidade de disparo. Eles podem ser eletrônicos ou operar eletromecanicamente.

Princípio de funcionamento do disjuntor CC

A principal função do disjuntor DC é proteger o circuito de correntes de falha ou sobrecorrentes. Ele usa mecanismos de proteção térmica ou magnética para atingir isso.

Quando há uma sobrecorrente, o disjuntor DC é desarmado pela proteção térmica. Isso significa que a corrente elétrica ultrapassou o valor nominal do disjuntor.

Ele tem tiras bimetálicas feitas de dois metais diferentes que se expandem quando aquecidos. A diferença em sua expansão faz com que a tira bimetálica se dobre e quebre o contato com o contator.

O mecanismo de proteção térmica só funciona para correntes de sobrecarga. Isso implica que ele excedeu a corrente de operação convencional.

A proteção magnética é usada quando há uma corrente de falha pesada no circuito. Ela desarmará o disjuntor CC e a ação é rápida e instantânea.

O disjuntor pode ser religado usando a manivela ou a alavanca. Isso deve ser feito após retificar a sobrecarga ou o curto-circuito.

Classificação do disjuntor CC

Quando você quer decidir sobre um circuito DC apropriado, você tem que levar em conta a classificação de voltagem total do seu sistema elétrico. Você pode calcular essa classificação pegando a mais alta aplicável de todas as portas.

Ao calcular a voltagem, você também precisa considerar como integrará o disjuntor e a distribuição de voltagem. A classificação de voltagem do disjuntor deve ser suficiente para lidar com todas as demandas da aplicação final.

A amperagem do disjuntor também é muito importante em sua classificação. Com base nos requisitos de carga, o disjuntor deve operar em 100%.

No entanto, você pode atingir a operação máxima escolhendo um disjuntor com corrente de carga de 120%. Isso ajudará a amortecer o calor emitido pelo sistema de energia.

Dimensionamento do disjuntor CC

Dimensionar um disjuntor DC pode ser uma tarefa muito assustadora. No entanto, nunca é uma tarefa impossível.

Estamos totalmente cientes de que o tamanho do disjuntor tem que ser grande o suficiente para acomodar a corrente de carga necessária. Dimensionar um disjuntor abaixo do tamanho significa que você corre o risco de causar incêndio elétrico.

Não se preocupe. Algumas regras e você pode dimensionar confortavelmente seu disjuntor DC.

Eles são:

Regra do Disjuntor 80%

A regra basicamente diz que você pode ter apenas 80% da ampacidade nominal da corrente. Vamos pegar um exemplo de um disjuntor de 40A.

A corrente máxima segura que você pode permitir é 32A. Essa medida de segurança evita que o disjuntor queime.

Calculando Amperes a partir da Potência

Todos os dispositivos eletrônicos que você usará têm uma potência nominal indicada. Vamos pegar um exemplo de uma torradeira de 2000 W.

Como o dimensionamento do disjuntor é tudo sobre Amps, você precisará converter a potência para Amps. Supondo que você o alimente com 240V, a corrente será 2000W/240v, dando 8,33A.

Se você estiver tranquilo em seguir essas duas regras, então calcular o tamanho do disjuntor é moleza. Agora, vamos calcular o tamanho do disjuntor usando um exemplo.

Vamos pegar a torradeira de 2000 W consumindo 8,33 A. Tomando a regra do disjuntor 80%, isso nos dá 8,33 A.

Para chegar ao tamanho do disjuntor, pegamos um fator de 1,25 e multiplicamos pelo ampère desenhado. Isso coloca o tamanho mínimo do disjuntor em 8,33A × 1,25 = 10,42 Amps.

Como a ampacidade do disjuntor deve ser no mínimo de 10,42, podemos também usar um tamanho de disjuntor de 15 Amps. Em resumo, precisaremos de um disjuntor de 15A para a torradeira 2000W alimentada por 240V.

É assim que podemos chegar manualmente ao tamanho do disjuntor. No entanto, existem calculadoras dinâmicas modernas que são muito mais rápidas e fáceis.

Se você acabar com maiores consumos de amperes, você pode ter um par de disjuntores de 30 ou 50A em paralelo. Isso será a ampacidade geral do disjuntor.

Disparo magnético térmico em disjuntor para CC

No caso de o valor da corrente nominal ser ultrapassado em um circuito elétrico, o disjuntor é desarmado por proteção térmica. O disjuntor térmico tem tiras bimetálicas que têm dois metais que se expandem de forma diferente.

O calor do excesso de corrente faz a tira bimetálica dobrar e quebrar o contato com o contator. Isso quebra o circuito cortando o fluxo de corrente.

O disparo é rápido porque o calor gerado pela corrente é muito grande para a tira bimetálica. Este é o mecanismo de proteção do disjuntor contra correntes de sobrecarga que excedem a corrente de operação.

Disjuntor DC MCB vs Disjuntor de caixa moldada (MCCB)

As abreviações podem ter uma semelhança impressionante, mas não deixe que isso o engane. Vamos dar uma olhada em algumas de suas diferenças para entender melhor suas aplicações.

Para começar, sua capacidade é o que os diferencia principalmente. A classificação atual dos MCBs é menor que 100A, sua classificação de interrupção não excede 1800A.

Além disso, nós os aplicamos principalmente em circuitos baixos. Isso torna impossível para nós ajustar suas características de viagem.

Por outro lado, podemos ajustar facilmente as características de disparo dos MMCBs. Como os usamos principalmente em aplicações de circuito alto, eles fornecem uma faixa de amperes de cerca de 10-2500A, dependendo da aplicação.

Sua faixa de corrente de interrupção é bastante impressionante, entre 10000-200000A. Eles respondem facilmente a comandos remotos para operações de motor.

Disjuntor DC vs AC

Tanto a CC quanto a CA têm os mesmos princípios operacionais, com a diferença na corrente elétrica. Ambas usam técnicas de proteção magnética e térmica, mas em correntes contínuas e alternadas.

Também vale a pena notar o ponto de extinção do arco em ambos, que é menor em disjuntores CA. Isso ocorre porque a tensão contínua em CC garante um arco constante que é difícil de interromper.

Consequência? Temos medidas extras de extinção de arco em disjuntores CC. O arco é prolongado e dissipado para tornar a interrupção muito mais simples.

Pelo contrário, os disjuntores CA têm muita facilidade com interrupção de arco. A vibração de amplitude garante que cada ciclo chegue a zero, onde a interrupção ocorre facilmente.

Aplicações do disjuntor em sistemas CC

· Disjuntor para transmissão de energia CC

Disjuntores CC de alta tensão oferecem proteção quando a transmissão de energia é feita por longas distâncias. Os terminais necessários para converter CA/CC ou CC/CA custam muito e precisam ser protegidos. Correntes de falha podem causar danos a qualquer equipamento conectado, portanto, um disjuntor é necessário.

· Disjuntor do motor DC

Os disjuntores protegem motores elétricos DC com várias aplicações. A maioria deles é automatizada com tempos de resposta rápidos com circuitos de controle usando DC. Todos eles exigem um disjuntor DC para proteção.

· Disjuntor Solar DC

Os painéis solares são geralmente montados em circuitos em série que podem ser vários. Todos os circuitos devem ter uma proteção de disjuntor DC porque eles são muito cruciais em todo o circuito.

Como escolher um disjuntor para CC

Você encontrará vários disjuntores DC disponíveis no mercado. Com essas opções, fica mais fácil para você fazer uma escolha.

No entanto, pergunte a si mesmo algumas destas questões antes de decidir pelo mais apropriado:

1. Qual é a classificação atual do dispositivo pretendido?
2. Quantos polos você precisa para seu disjuntor?

• Qual é a voltagem necessária para seu dispositivo?

1. Qual é a corrente total do seu circuito?
2. Quais são suas condições operacionais atípicas?

Perguntas frequentes

· Disjuntores CA podem ser usados em sistemas CC?

Quando consideramos sistemas CA e CC, podemos concluir que o efeito de aquecimento para ambos é o mesmo. No entanto, os mesmos valores RMS, ainda contêm parâmetros variados.

Vamos pegar um exemplo de CA e voltagem. O efeito deles em um circuito é diferente de uma fonte CC com a mesma voltagem.

Portanto, torna-se impraticável usar disjuntores CA em tais circuitos. O mesmo princípio se aplica ao uso de disjuntores CC em circuitos CA.

Agora vamos analisar os fatos em jogo aqui.

Além disso, considerando a mesma tensão de alimentação, normalmente os sistemas CA exigirão melhor isolamento em comparação aos CC.

Isso implica que haverá reações diferentes ao avaliar os materiais de isolamento, especialmente na exposição à tensão nominal e oposta.

Os disjuntores CC têm um valor constante de corrente sem frequência.

Subsequentemente, a direção não é afetada pela corrente ou voltagem. Consequência? Os contatos do disjuntor derreterão mais rápido quando um disjuntor CC for usado em um circuito CA.

· Arco em disjuntores CC vs. disjuntores CA

Quando aplicamos um DC Breaker para interromper um circuito, os contatos experimentam um fluxo constante de elétrons. Isso é reforçado por um impulso para frente da voltagem aplicada.

O efeito é a geração de arco. O momento dos elétrons torna esse arco mais forte em comparação aos disjuntores CA.

Além disso, o fornecimento de elétrons em disjuntores CA tem um fluxo fácil. Você deve ter em mente o estado instável da corrente e da tensão aplicada.

Isso significa que eles têm flutuação de amplitude de pico a pico. Os picos são positivos para zero, depois para negativo e de volta para zero.

O resultado é a geração de momentum causada pela distorção da vibração. Isso torna o arco gerado em CA mais fraco do que o criado em disjuntores CC.

· Disjuntores CC Direcionais?

Normalmente, temos corrente em circuitos DC fluindo em apenas uma direção. Isso significa que o disjuntor DC também tem que ser unidirecional.

Isso garante que o disjuntor só permita o fluxo de carga na direção especificada. Quando invertemos a polaridade, provavelmente danificaremos os dispositivos elétricos com sérios problemas de segurança.

Os disjuntores CC são projetados de tal forma que a corrente pode ser interrompida pela tensão do arco. Isso ocorre quando as correntes são baixas.