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Câmaras de extinção de arco emcontatores e seccionadorasCâmaras de extinção de arco emcontatores e seccionadoras
Porque e para que ?
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Referencias Bibliográficas
Eng. Charlys Eric Mesquini – Moeller Electric S/A :
–Apostila “Contatores DIL” ;
Prof. Duílio – Seminários Técnicos Siemens S/A :
–Apostila “Tecnologia dos dispositivos de proteção eseccionamento” ;
Eng. Georgio - Siemens S/A - filial Salvador :
–Catálogo de Disjuntores a vácuo 3AH e outros .
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Arco Voltaico – O Vilão
O que é ?
Como se forma ?
Ora vilão, ora útil !
Como se propaga ?
Como se extingue ?
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O que é ?
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A teoria do arco - 1
Quando cessa a corrente elétrica num circuito, mediante aação de um interruptor ou qualquer outro dispositivo deseccionamento uma descarga em forma de vapor metálico éestabelecida pela corrente a ser interrompida, a qual fluiatravés deste plasma até a próxima passagem por zero. Oarco é então extinto e o vapor metálico condutivo condensasobre as superfícies dos contatos em poucos microssegundos,restabelecendo rapidamente a rigidez dielétrica entre oscontatos.
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A teoria do arco - 2
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A teoria do arco – 3
Com altas tensões, o arco tende a persistir e não raramentedeve-se recorrer a métodos para extingui-lo. Por outro lado,quando devidamente controlado pode ter aplicações úteiscomo em soldas, lâmpadas, equipamentos médicos e outros.
O arco recebe este nome porque a corrente de ar quente quese eleva tende a desviá-lo para cima formando um arco.
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A teoria do arco – 4
Grande parte da luz produzida provém não propriamente doarco e sim dos extremos superaquecidos dos contatos. Parao caso da formação do arco em corrente contínua (DC) atemperatura do contato positivo tende a chegar a 3.500 ºCenquanto que o negativo chega a 2.500 ºC , já para o nossocaso, em corrente alternada (AC) a temperatura do arco é de7.000 ºC. A d.d.p. necessária para manter o arco dependeda distância entre os contatos. Experiências feitas combastões de carvão mostram que para a formação do arco sãonecessários 40 V. e acrescenta-se 3 volts para cadamilímetro de separação dos contatos. Para contatosmetálicos a d.d.p. de funcionamento é bem menor.
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A teoria do arco - 5
A curva mostra que seaumentarmos a intensidade dacorrente, diminui a d.d.p.(Leide Ohm) efeito causado peloaumento da secção transversaldo arco. Se a d.d.p. aumentaro arco se fortalece até formarum curto-circuito.
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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 erepulsão- Tem uma resistência proporcional ao seu comprimento einversamente proporcional à sua seção transversal
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O arco voltaico é a pior condiçãopara um circuito elétrico.
1 – A corrente que flui por ele não é suficiente para queimaros fusíveis de proteção ( cerca de 87% ) ;
2 – A temperatura é tão alta que destrói todos oscomponentes próximos além de causar sériasqueimaduras ;
3 – Alta mobilidade, podendo ser deslocado facilmente desua 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 derestabelecimento .
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Contatores, disjuntores e chavesseccionadoras
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Histórico das câmaras de extinção
Conhecendo as propriedades do arco foramdesenvolvidos os elementos seccionadores .
No principio eram mais interruptores !
E o primeiro deles foi o de “chifres” .
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Histórico das câmaras de extinção
A tentativa seguinte foi utilizar o óleo mineral formandoo disjuntor de “cuba livre” .
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Histórico das câmaras de extinção
Grande salto tecnológico : Câmara de extinção edisjuntor de grande volume de óleo .
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Histórico das câmaras de extinção
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Histórico das câmaras de extinção
Salto tecnológicoseguinte : “PequenoVolume de Óleo” (PVO)
–Vantagens :
< risco de incêndio(10% do óleo ) ;
> velocidade deoperação .
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Histórico das câmaras de extinção
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 .
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Histórico das câmaras de extinção
Esta solução é adotada até hoje nos disjuntores debaixa tensão .
• Com lâminas condutoras
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Histórico das câmaras de extinção
Esta solução foi usada por cerca de 50 anos na médiatensão, quando eram necessários elevados números deoperações e alta velocidade de interrupção .
Com lâminas isolantes de material refratário
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Histórico das câmaras de extinção
• Ainda em 1926 :
• Surgiram as primeiras câmara de interrupção à vácuoporém as dificuldades tecnológicas impediam suafabricação em escala, o material do contato não eraapropriado e a movimentação de peças no vácuo eraproblemática.
• Usando o campo magnético conseguiu-se um disjuntorpróximo do ideal porém o arco se movimenta e se temmenor vaporização. Sua principal aplicação focava asmédias e baixas tensões.
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1.Pino de conexão do contatofixo ;
2.Disco de conexão ;
3.Isolador de cerâmica ;
4.Contato fixo ;
5.Câmara ;
6.Contato móvel ;
7.Isolador de cerâmica ;
8.Fole ;
9.Haste móvel condutora ;
10.Conexão mecânica para oacionamento .
Histórico das câmaras de extinção
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Histórico das câmaras de extinção
Na década de 30 surgiram os disjuntores a ar comprimidoque tinham alta velocidade de operação e capacidadede interrupção elevadíssima, duração curta do arco,capazes de suportar operações freqüentes, facilidadede religar os circuitos e manutenção muito pequenados contatos. Porém, a planta deveria possuir umaestação de ar comprimido confiável, gerava muitassobretensões, quando havia queda na pressão do ar elefechava e travava, a manutenção do sistema de arcomprimido era complicada e demasiado cara.
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Histórico das câmaras de extinção
Nas décadas de 60 e 70, surgiram os disjuntores SF6 quenão precisavam de caríssimas instalações de ar comprimido,não continham óleo ( sem risco de incêndio ), a duração doarco era pequena e com pouco desgaste dos contatos e amanutenção, embora complicada era pouco freqüente.
Porém, não alcançavam elevadas capacidades deinterrupção, não chegavam nas altas tensões.
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Câmaras de extinção de arco emdispositivos de comando hoje !
1 – Terminais de Conexão ;
2 – Câmara de extinção dearco ;
3 – Contatos de potencia ;
4 – Bobina ;
5 – Sistema magnético de núcleomóvel ;
6 – Contatos Auxiliares ;
7 – Elemento de bloqueio quandoretirada a câmara de extinçãode arco .