O que é um arco em um disjuntor?

O que é um arco em um disjuntor?

Um arco em um disjuntor é uma descarga elétrica luminosa — um canal de plasma atingindo temperaturas de 20.000°C (36.000°F) — que se forma entre contatos que se separam quando o disjuntor interrompe a corrente sob carga. Este arco representa um dos fenômenos mais violentos e energeticamente intensivos na engenharia elétrica, capaz de destruir contatos, iniciar incêndios e causar falhas catastróficas em equipamentos se não for devidamente controlado através de contatos de arqueamento e sistemas de extinção de arco.

Câmara de arco do disjuntor VIOX com contatos de arqueamento e câmaras de extinção de arco
Figura 1: Construção interna de uma câmara de arco de disjuntor VIOX. O diagrama ilustra o mecanismo de extinção do arco onde o arco é afastado dos contatos para as placas divisoras durante a interrupção de falhas.

Na VIOX Electric, nossa equipe de engenharia projeta e testa disjuntores diariamente, testemunhando em primeira mão como os arcos se comportam em diferentes tipos de disjuntores — desde minidisjuntores residenciais (MCBs) até industriais disjuntores de caixa moldada (MCCBs) e disjuntores a ar de alta capacidade (ACBs). Compreender a formação do arco, o papel crítico dos contatos de arqueamento na proteção dos contatos primários e a física que governa a extinção do arco é essencial para engenheiros elétricos, gerentes de instalações e qualquer pessoa responsável por especificar ou manter equipamentos de proteção de circuito.

Este guia abrangente explica o fenômeno do arco da perspectiva de fabricação da VIOX, cobrindo a física do arco (pontos catódicos, fenômenos anódicos, dinâmica do plasma), como os contatos de arqueamento se sacrificam para proteger os contatos principais, características de tensão do arco, métodos de extinção em diferentes tipos de disjuntores e critérios práticos de seleção para proteção contra falhas de arco.

O que é um arco em um disjuntor?

Definição Técnica de Arqueamento Elétrico

Um arco elétrico em um disjuntor é uma descarga elétrica sustentada através de ar ionizado (plasma) que ocorre quando os contatos se separam sob carga. Ao contrário de uma breve faísca, um arco é um canal de plasma contínuo e autossustentável que transporta a corrente total do circuito através do que deveria ser um espaço de ar isolante.

O arco se forma porque a corrente procura manter seu caminho mesmo quando as forças mecânicas separam os contatos. Quando a separação dos contatos cria um espaço de ar, o intenso campo elétrico (muitas vezes excedendo 3 milhões de volts por metro na separação inicial) ioniza as moléculas de ar, quebrando-as em elétrons livres e íons positivos. Este gás ionizado — plasma — torna-se eletricamente condutor, permitindo que a corrente continue fluindo através do espaço como um arco branco-azulado brilhante.

De acordo com os dados de teste da VIOX, um arco típico em um MCCB de 600V interrompendo 10.000 amperes atinge:

  • Temperatura do núcleo: 15.000-20.000°C (mais quente que a superfície do sol a 5.500°C)
  • Tensão do arco: 20-60 volts (varia com o comprimento do arco e a magnitude da corrente)
  • Densidade de corrente: Até 10^6 A/cm² em pontos catódicos
  • Velocidade do plasma: 100-1.000 metros por segundo quando acionado magneticamente
  • Dissipação de energia: 200-600 joules por milissegundo para falhas de alta corrente

Esta extrema concentração de energia torna o controle do arco o desafio definidor na engenharia de disjuntores.

Por que os Arcos se Formam: A Física por Trás da Separação dos Contatos

Arcos são consequências inevitáveis da abertura de um circuito que transporta corrente. O processo de formação do arco segue estes princípios fundamentais da física:

1. Princípio da Continuidade da Corrente: A corrente elétrica que flui através de um circuito indutivo (que inclui virtualmente todos os sistemas elétricos do mundo real) não pode cair instantaneamente para zero. Quando os contatos começam a se separar, a corrente deve encontrar um caminho — o arco fornece esse caminho.

2. Constrição do Contato e Aquecimento Localizado: Mesmo quando os contatos parecem se tocar em toda a sua área frontal, a condução real da corrente ocorre através de pontos de contato microscópicos (asperidades) onde as irregularidades da superfície fazem contato. A densidade de corrente nesses pontos é extremamente alta, causando aquecimento localizado e microsoldagem.

3. Emissão de Campo e Ionização Inicial: À medida que os contatos se separam (tipicamente a 0,5-2 metros por segundo em disjuntores), a área de contato decrescente faz com que a densidade de corrente aumente. Isso aquece os pontos de contato restantes a 2.000-4.000°C, vaporizando o material de contato. Simultaneamente, o espaço crescente cria campos elétricos intensos que ionizam o vapor metálico e o ar circundante.

4. Formação do Canal de Plasma: Uma vez que um canal de plasma condutor se forma, ele se torna autossustentável através da ionização térmica. A corrente que flui através do plasma o aquece ainda mais (aquecimento Joule: I²R), o que aumenta a ionização, o que aumenta a condutividade, o que sustenta a corrente. Este ciclo de feedback positivo mantém o arco até que o resfriamento e o alongamento externos o extingam.

Nos estudos de câmera de alta velocidade da VIOX sobre arqueamento em disjuntores de caixa moldada, observamos o estabelecimento do arco ocorrendo dentro de 0,1-0,5 milissegundos da separação dos contatos, com o arco imediatamente começando a se mover sob forças eletromagnéticas em direção a calhas de arco e câmaras de extinção.

Arco vs Faísca: Compreendendo a Distinção

Profissionais da área elétrica às vezes confundem arcos e faíscas, mas são fenômenos fundamentalmente diferentes:

Característica Faísca Arco
Duração Transitório (microssegundos a milissegundos) Sustentado (milissegundos a segundos ou mais)
Energia Descarga de baixa energia Alta energia contínua
Fluxo atual Pulso breve, tipicamente <1 ampere Contínuo, transporta a corrente total do circuito (centenas a milhares de amperes)
Temperatura Quente, mas breve Extremamente quente (15.000-20.000°C)
Autossustentável Não — colapsa imediatamente Sim — continua até a interrupção externa
Potencial de dano Erosão superficial mínima Erosão severa do contato, danos ao equipamento, risco de incêndio
Exemplo Descarga de eletricidade estática, chave abrindo carga leve Disjuntor interrompendo corrente de falha

A distinção é importante porque supressão de faíscas (como snubbers RC através de contatos de relé) e extinção de arco (como em disjuntores) requerem abordagens de engenharia totalmente diferentes.

Contatos de Arqueamento vs Contatos Principais: O Mecanismo de Proteção

Um dos componentes mais importantes, mas menos compreendidos, nos disjuntores modernos é o contacto de arco—um contacto especializado projetado para proteger os contactos primários (principais) de condução de corrente do disjuntor contra danos causados por arcos.

Diagrama do mecanismo de proteção de abertura primeiro/fechamento por último dos contatos de arqueamento vs contatos principais
Figura 2: O mecanismo de proteção “Interromper Primeiro / Fazer por Último”. Os contactos de arco (feitos de tungsténio-cobre) separam-se primeiro para iniciar o arco, afastando-o dos contactos principais de liga de prata. Esta sequência garante que os contactos principais nunca experimentem a energia destrutiva do arco.

O que são Contactos de Arco?

Contactos de arco (também chamados de chifres de arco ou corredores de arco em disjuntores maiores) são contactos elétricos secundários especificamente projetados para:

  1. Suportar o arco primeiro quando os contactos se abrem sob carga
  2. Afastar o arco dos contactos principais por meios mecânicos e eletromagnéticos
  3. Resistir à erosão do arqueamento repetido através de materiais refratários especializados
  4. Guiar o arco em direção às câmaras de extinção e condutas de arco

Num sistema de contacto de disjuntor, tem dois pares de contactos distintos:

Contactos Principais (Contactos Primários):

  • Grande área de superfície de contacto otimizada para baixa resistência durante o transporte normal de corrente
  • Materiais selecionados para condutividade elétrica e durabilidade mecânica (tipicamente óxido de prata-cádmio, tungsténio-prata ou ligas de níquel-prata)
  • Projetado para transportar corrente nominal continuamente sem sobreaquecimento
  • Fecha primeiro quando o disjuntor fecha; abre por último quando o disjuntor abre em condições de sem carga ou baixa corrente
  • Caros e difíceis de substituir se danificados

Contactos de Arco (Contactos Secundários):

  • Área de contacto menor suficiente para serviço breve de transporte de arco
  • Materiais selecionados para resistência a altas temperaturas e resistência à erosão por arco (cobre-tungsténio, carboneto de tungsténio ou ligas especializadas resistentes ao arco)
  • Projetado para resistir a arqueamento intenso e de curta duração
  • Abre primeiro quando o disjuntor dispara sob carga, iniciando o arco longe dos contactos principais
  • Frequentemente integrado com corredores de arco que movem fisicamente o arco em direção às zonas de extinção
  • Considerado sacrificial—projetado para erodir gradualmente e ser substituído durante a manutenção principal

Como os Contactos de Arco Protegem o Disjuntor

O mecanismo de proteção funciona através de uma operação sequencial cuidadosamente cronometrada. Nos designs MCCB VIOX, a sequência de contacto segue este padrão:

Sequência de Fechamento (Energizando o Circuito):

  1. Os contactos principais fecham primeiro, estabelecendo o caminho da corrente
  2. Os contactos de arco fecham depois (eles fazem por último)
  3. Durante a operação normal, ambos os conjuntos de contactos transportam corrente, mas os contactos principais transportam a maior parte devido à sua menor resistência

Sequência de Abertura Sob Carga (Interrompendo a Corrente):

  1. O mecanismo de disparo ativa
  2. Os contactos de arco começam a separar-se primeiro (eles interrompem primeiro), enquanto os contactos principais permanecem fechados
  3. À medida que a folga do contacto de arco se alarga, um arco se forma entre eles—mas os contactos principais ainda estão fechados, transportando corrente através do caminho metálico
  4. Os contactos principais abrem imediatamente depois, mas a esta altura, o arco já está estabelecido nos contactos de arco, não nos contactos principais
  5. Os contactos de arco continuam a separar-se, alongando o arco
  6. As forças eletromagnéticas (força de Lorentz do próprio campo magnético do arco) empurram o arco para os corredores de arco
  7. O arco move-se para condutas de arco ou câmaras de extinção onde é arrefecido, alongado e extinto
  8. Os contactos principais permanecem intactos porque nunca experimentaram arqueamento

Esta operação de interromper primeiro/fazer por último significa os contactos principais apenas lidam com a corrente de carga normal e abrem em condições sem arco, enquanto os contactos de arco absorvem toda a energia destrutiva da formação e interrupção do arco.

Impacto no Mundo Real: Experiência de Campo da VIOX

Na análise da VIOX de disjuntores devolvidos que não conseguiram interromper falhas corretamente, descobrimos que aproximadamente 60-70% das falhas catastróficas envolvem:

  1. Contactos de arco em falta ou severamente erodidos permitindo que os arcos atinjam os contactos principais diretamente
  2. Mecanismos de contacto de arco desalinhados fazendo com que os contactos principais se separem antes dos contactos de arco
  3. Especificações de material erradas onde os contactos de arco usavam ligas de prata padrão em vez de composições de tungsténio resistentes ao arco

O design e a manutenção adequados dos contactos de arco prolongam a vida útil operacional do disjuntor em 3-5x em aplicações de alta exigência. Em instalações críticas, como centros de dados e hospitais, onde os nossos disjuntores protegem circuitos de segurança de vida, especificamos sistemas de contacto de arco aprimorados com camadas de tungsténio mais espessas e ciclos de inspeção mais frequentes (anualmente em vez de a cada 3-5 anos).

A Física da Formação do Arco: Pontos Catódicos, Fenómenos Anódicos e Dinâmica do Plasma

Para realmente entender como os disjuntores controlam os arcos, devemos examinar a física fundamental que governa o comportamento do arco. Esta seção explora a física do arco num nível além do que os concorrentes normalmente cobrem—dando aos engenheiros eletricistas o profundo conhecimento técnico para especificar e solucionar problemas relacionados ao arco.

Diagrama da física do arco, pontos catódicos, fenômenos anódicos e dinâmica do plasma
Figura 3: Visão detalhada da física do arco mostrando Pontos Catódicos (fonte de emissão de eletrões), a Coluna de Plasma (gás condutor ionizado) e Fenómenos Anódicos. As distintas zonas de temperatura destacam o stress térmico extremo colocado nos materiais de contacto.

Fenómenos Catódicos: A Fonte de Energia do Arco

O cátodo (elétrodo negativo) é onde os eletrões se originam num arco elétrico. Ao contrário da condução em estado estacionário, onde a corrente flui uniformemente, os cátodos de arco concentram uma enorme densidade de corrente em pequenas regiões ativas chamadas pontos catódicos.

Características do Ponto Catódico (de medições de laboratório da VIOX):

  • Tamanho: Diâmetro de 10 a 100 micrômetros
  • Densidade de corrente: 10^6 a 10^9 A/cm² (milhão a bilhão de amperes por centímetro quadrado)
  • Temperatura: 3.000-4.000°C na superfície do cátodo
  • Tempo de vida útil: Microssegundos — os pontos se extinguem e se reformam rapidamente, dando aos arcos sua aparência cintilante característica
  • Emissão de material: Os pontos catódicos vaporizam o material do eletrodo, ejetando vapor de metal, íons e microgotículas na coluna de arco

O ponto catódico opera através de emissão termoiónica e emissão de campo:

  1. Emissão termoiónica: O aquecimento intenso em pontos de contato microscópicos fornece energia térmica para liberar elétrons da superfície do metal, superando a função de trabalho (energia de ligação). Para contatos de cobre, a função de trabalho ≈ 4,5 eV, exigindo temperaturas >2.000 K para emissão significativa.
  2. Emissão de campo: O intenso campo elétrico na superfície do cátodo (10^8 a 10^9 V/m) literalmente puxa elétrons do metal através do tunelamento quântico, mesmo em temperaturas mais baixas. A emissão de campo domina no vácuo e nos disjuntores SF6, onde a alta intensidade de campo pode ser mantida.

Impacto da seleção de materiais: A erosão do cátodo é o principal mecanismo de desgaste para contatos de arqueamento. A VIOX especifica compósitos de tungstênio-cobre (tipicamente 75% tungstênio, 25% cobre) para contatos de arqueamento porque:

  • O alto ponto de fusão do tungstênio (3.422°C) reduz a taxa de vaporização
  • A alta função de trabalho do tungstênio (4,5 eV) reduz a emissão termoiónica, estabilizando o ponto catódico
  • O cobre fornece condutividade elétrica e condutividade térmica para dissipar o calor
  • O compósito resiste à erosão 3-5 vezes melhor do que contatos de cobre ou prata puros

Fenômenos do ânodo: Dissipação de calor e transferência de material

O ânodo (eletrodo positivo) recebe o fluxo de elétrons do cátodo. O comportamento do ânodo difere fundamentalmente do comportamento do cátodo:

Características do ânodo:

  • Mecanismo de aquecimento: Bombardeamento por elétrons de alta velocidade do cátodo, que convertem energia cinética em calor após o impacto
  • Temperatura: Os pontos anódicos são normalmente 500-1.000°C mais frios do que os pontos catódicos
  • Densidade de corrente: Mais difuso do que o cátodo — espalha-se por uma área maior
  • Transferência de Material: Em arcos CC, o material se erode do cátodo e se deposita no ânodo, criando o “metal transferido” característico observado em contatos danificados por arco

Em Circuitos CA (a grande maioria das aplicações de disjuntores), a polaridade se inverte 50-60 vezes por segundo, de modo que cada contato alterna entre cátodo e ânodo. Essa polaridade alternada explica por que os contatos dos disjuntores CA mostram padrões de erosão mais uniformes em comparação com os disjuntores CC, onde a erosão do cátodo domina.

Coluna de arco: Física de plasma em ação

O coluna de arco é o canal de plasma luminoso que conecta o cátodo e o ânodo. É aqui que a maior parte da energia do arco se dissipa.

Propriedades do plasma:

  • Composição: Vapor de metal ionizado da erosão do eletrodo + ar ionizado (nitrogênio, oxigênio tornam-se íons N+, O+ mais elétrons livres)
  • Perfil de temperatura: 15.000-20.000°C no núcleo, diminuindo radialmente em direção às bordas
  • Condutividade eléctrica: 10^3 a 10^4 siemens/metro — altamente condutor, comparável a metais pobres
  • Condutividade térmica: Alta — o plasma transfere eficientemente o calor para o ar circundante
  • Emissão óptica: Luz branca-azul intensa da excitação e recombinação eletrônica (elétrons retornando aos estados fundamentais emitem fótons)

Balanço de energia na coluna de arco:

A coluna de arco deve manter o equilíbrio térmico entre a entrada de energia (aquecimento Joule: V_arc × I) e a perda de energia (radiação, convecção, condução):

  • Entrada de energia: P_in = V_arc × I (tipicamente 20-60V × 1.000-50.000A = 20 kW a 3 MW)
  • Perdas por radiação: O plasma de alta temperatura irradia luz UV e visível (Stefan-Boltzmann: P ∝ T^4)
  • Perdas por convecção: O plasma sobe devido à flutuabilidade (gás quente) e é soprado por forças magnéticas
  • Perdas por condução: Calor conduzido aos eletrodos, paredes da câmara de arco e gás circundante

Quando a perda de energia excede a entrada de energia (como quando o arco é rapidamente alongado ou resfriado), a temperatura do plasma cai, a ionização diminui, a resistência aumenta e o arco se extingue.

Características da tensão do arco: A chave para a limitação de corrente

Um dos parâmetros de arco mais importantes para o desempenho do disjuntor é tensão do arco— a queda de tensão através do arco do cátodo ao ânodo.

Diagrama das características de tensão do arco e mecanismo de limitação de corrente
Figura 4: Componentes da tensão do arco (queda do cátodo, tensão da coluna, queda do ânodo) e o princípio da limitação de corrente. Ao aumentar rapidamente a tensão do arco para exceder a tensão do sistema, o disjuntor força a corrente de falta a zero antes que ela atinja seu pico prospectivo.

Componentes da tensão do arco:

V_arc = V_cátodo + V_coluna + V_ânodo

Onde:

  • V_cátodo: Queda de tensão no cátodo (tipicamente 10-20V) — energia necessária para extrair elétrons do cátodo
  • V_coluna: Queda de tensão na coluna (varia com o comprimento do arco: ~10-50V por cm de comprimento do arco)
  • V_ânodo: Queda de tensão no ânodo (tipicamente 5-10V) — energia dissipada quando os elétrons impactam o ânodo

Total arc voltage em disjuntores VIOX durante a interrupção de falhas:

Tipo de disjuntor Gap de Arco Inicial Comprimento do Arco Após Extinção Tensão Típica do Arco
MCB (miniatura) 2-4 mm 20-40 mm (em câmaras de extinção) 30-80V
MCCB (caixa moldada) 5-10 mm 50-120 mm (em câmaras de extinção) 60-150V
ACB (ar) 10-20 mm 150-300 mm (chifres de arco estendidos) 100-200V
VCB (vácuo) 5-15 mm Sem alongamento (vácuo) 20-50V (baixo devido à curta duração)

Tensão do Arco e Limitação de Corrente:

A tensão do arco é o mecanismo pelo qual disjuntores limitadores de corrente reduzem a corrente de falta abaixo dos níveis prospectivos. O sistema pode ser modelado como:

V_sistema = I × Z_sistema + V_arco

Reorganizando:

I = (V_sistema – V_arco) / Z_sistema

Ao desenvolver rapidamente alta tensão de arco (através do alongamento do arco, resfriamento e interação da placa divisora), o disjuntor reduz a tensão de condução líquida, limitando assim a corrente. Os MCCBs limitadores de corrente da VIOX desenvolvem tensões de arco de 120-180V em 2-3 milissegundos, reduzindo a corrente de falta de pico para 30-40% dos valores prospectivos.

Medição da Tensão do Arco: Durante os testes de curto-circuito no laboratório de 65 kA da VIOX, medimos a tensão do arco usando sondas diferenciais de alta tensão e aquisição de dados de alta velocidade (taxa de amostragem de 1 MHz). As formas de onda da tensão do arco mostram um aumento rápido à medida que os contatos se separam, depois flutuações características à medida que o arco se move através das câmaras de extinção, depois um colapso repentino para zero no zero da corrente quando o arco se extingue.

Métodos de Extinção de Arco em Diferentes Tipos de Disjuntores

Diferentes tecnologias de disjuntores empregam estratégias distintas de extinção de arco, cada uma otimizada para classes de tensão específicas, correntes nominais e requisitos de aplicação.

Comparação de tecnologias de extinção de arco para ACB, MCCB, MCB e VCB
Figura 5: Comparação de tecnologias de extinção de arco. Os ACBs usam grandes bobinas de sopro magnético e câmaras de ar aberto; os MCCBs usam placas divisoras compactas; os MCBs usam câmaras de polímero simples; os VCBs usam garrafas de vácuo para extinguir arcos sem ionização de gás.

Disjuntores de Ar (ACBs): Sopro Magnético e Câmaras de Extinção

Disjuntores de ar são os cavalos de batalha tradicionais para grandes aplicações industriais (tamanhos de estrutura de 800-6300A, capacidade de interrupção de até 100 kA). Eles extinguem arcos ao ar livre usando força mecânica e eletromagnética.

Mecanismo de Extinção de Arco:

  1. Explosão magnética: Ímãs permanentes ou bobinas eletromagnéticas criam um campo magnético perpendicular ao caminho do arco. A corrente do arco interage com este campo, produzindo uma força de Lorentz: F = I × L × B
    • Direção da força: Perpendicular à corrente e ao campo magnético (regra da mão direita)
    • Magnitude: Proporcional à corrente do arco — correntes de falta mais altas são sopradas mais rapidamente
    • Efeito: Impulsiona o arco para cima e para longe dos contatos a velocidades de 50-200 m/s
  2. Condutores de Arco: O arco é empurrado para condutores de cobre ou aço estendidos que alongam o caminho do arco, aumentando a tensão e a resistência do arco.
  3. Câmaras de Extinção (Divisores de Arco): O arco entra em uma câmara contendo múltiplas placas de metal paralelas (tipicamente 10-30 placas espaçadas de 2-8mm). O arco é:
    • Dividido em múltiplos arcos em série (um entre cada par de placas)
    • Resfriado por contato térmico com as placas de metal
    • Alongado à medida que se espalha pelas superfícies das placas
    • Cada gap adiciona ~20-40V à tensão do arco, então 20 placas = 400-800V de tensão total do arco
  4. Desionização: A combinação de resfriamento e cruzamento do zero da corrente (em sistemas AC) permite que o ar desionize, impedindo o re-estabelecimento do arco.

Design do ACB VIOX: Nossos ACBs da série VAB usam geometria de câmara de extinção otimizada com placas divisoras bem espaçadas (3-5mm) e ímãs permanentes de alta resistência gerando força de campo de 0,3-0,8 Tesla. Este design extingue de forma confiável arcos de até 100 kA em 12-18 milissegundos.

Disjuntores de Caixa Moldada (MCCBs): Câmaras de Extinção Compactas

MCCBs são os disjuntores industriais mais comuns (16-1600A), exigindo sistemas de extinção de arco compactos adequados para caixas moldadas fechadas.

Estratégia de Extinção de Arco:

Os MCCBs usam princípios semelhantes aos ACBs, mas em câmaras de arco miniaturizadas e otimizadas:

  1. Design da câmara de arco: Carcaça moldada integral resistente ao arco (geralmente compósito de vidro-poliéster) que contém o arco e direciona os gases
  2. Ruptura magnética: Pequenos ímãs permanentes ou bobinas de sopro de corrente
  3. Calhas de arco compactas: 8-20 placas divisoras em um volume confinado
  4. Ventilação da pressão do gás: A ventilação controlada permite o alívio da pressão, evitando a chama externa

MCCB limitador de corrente: A série CLM da VIOX emprega um design de câmara de arco aprimorado:

  • Espaçamento apertado: Placas divisoras espaçadas de 2-3 mm (vs. 4-6 mm em MCCBs padrão)
  • Caminho estendido: Arco forçado a percorrer 80-120 mm através da calha de arco serpentina
  • Desenvolvimento rápido de tensão: A tensão do arco atinge 120-180V em 2ms
  • Energia de passagem: Reduzido para 20-30% do I²t prospectivo

Esses designs limitadores de corrente protegem equipamentos eletrônicos sensíveis, reduzem o risco de arco elétrico e minimizam o estresse mecânico em barras de distribuição e quadros de distribuição.

Disjuntores Miniatura (MCBs): Controle de Arco Térmico e Magnético

MCBs (Disjuntores residenciais/comerciais de 6-125A) usam extinção de arco simplificada, adequada para correntes de falta mais baixas e construção compacta de polo único.

Recursos de extinção de arco:

  1. Calha de arco: 6-12 placas divisoras em uma câmara moldada compacta
  2. Ruptura magnética: Pequeno ímã permanente ou corredor de arco ferromagnético
  3. Evolução do gás: O calor do arco vaporiza componentes de fibra ou polímero da calha de arco, gerando gases desionizantes (hidrogênio da decomposição do polímero) que ajudam a resfriar e extinguir o arco

Design do MCB VIOX (Série VOB4/VOB5):

  • Calhas de arco testadas para 10.000 operações de interrupção de acordo com a IEC 60898-1
  • Arco extinto em 8-15 ms para correntes de falta nominais (6 kA ou 10 kA)
  • Contenção de arco interno validada para evitar chama externa

Disjuntores a Vácuo (VCBs): Extinção Rápida de Arco no Vácuo

Disjuntores a vácuo empregam uma abordagem radicalmente diferente: eliminar o meio por completo. Os contatos operam em uma garrafa de vácuo selada (pressão de 10^-6 a 10^-7 Torr).

Mecanismo de Extinção de Arco:

No vácuo, não há gás para ionizar. Quando os contatos se separam:

  1. Arco de vapor metálico: O arco inicial consiste puramente em vapor metálico ionizado das superfícies de contato
  2. Expansão rápida: O vapor metálico se expande no vácuo e se condensa em superfícies frias (blindagens e contatos)
  3. Desionização rápida: Em corrente zero, os íons e elétrons restantes se recombinam ou depositam em microssegundos
  4. Alta recuperação dielétrica: O espaço de vácuo recupera a força dielétrica total quase instantaneamente
  5. Extinção de arco: Normalmente dentro de 3-8 milissegundos (1/2 a 1 ciclo a 50/60 Hz)

Vantagens do VCB:

  • Erosão mínima do contato (apenas vapor metálico, sem reações gasosas)
  • Interrupção muito rápida (3-8 ms)
  • Longa vida útil do contato (mais de 100.000 operações)
  • Sem manutenção (selado para toda a vida)
  • Tamanho compacto

Limitações:

  • Mais caro que os disjuntores a ar
  • Tensão limitada (normalmente 1-38 kV; não adequado para aplicações de baixa tensão)
  • Potencial para sobretensões (correntes de corte) em algumas aplicações

A VIOX fabrica VCBs (contatores a vácuo da série VVB) para controle de motores de média tensão e aplicações de comutação de capacitores, onde sua longa vida útil e manutenção mínima justificam o custo premium.

Disjuntores SF6: Extinção de Arco de Alta Pressão

Disjuntores SF6 usam gás hexafluoreto de enxofre, que tem propriedades excepcionais de extinção de arco:

  • Resistência dieléctrica: 2-3x ar na mesma pressão
  • Eletronegatividade: O SF6 captura elétrons livres, desionizando rapidamente o arco
  • Condutividade térmica: Resfria eficientemente o plasma do arco

Extinção do arco:

O arco se forma em SF6 pressurizado (2-6 bar). Em corrente zero, o SF6 remove rapidamente o calor e captura elétrons, permitindo a recuperação dielétrica em microssegundos. Usado principalmente em aplicações de alta tensão (>72 kV) e alguns disjuntores de média tensão.

Considerações ambientais: O SF6 é um potente gás de efeito estufa (23.500 × CO2 em 100 anos), levando à transição da indústria para alternativas isoladas a vácuo e ar. A VIOX não fabrica disjuntores SF6, concentrando-se em vez disso em tecnologias de ar e vácuo ecologicamente corretas.

Classificações e Normas de Arco de Disjuntores

A seleção de disjuntores requer a compreensão das classificações padronizadas relacionadas ao arco que definem a capacidade do disjuntor de interromper com segurança as correntes de falta. Essas classificações variam entre regiões e organizações de padrões, mas todas abordam a mesma questão fundamental: este disjuntor pode extinguir com segurança o arco ao interromper a corrente de falta máxima disponível?

Capacidade de interrupção (capacidade de ruptura)

Capacidade de interrupção é a corrente de falta máxima que um disjuntor pode interromper com segurança sem danos ou falhas. Esta classificação representa o pior cenário: um curto-circuito (falha de impedância zero) ocorrendo nos terminais do disjuntor.

Normas IEC (IEC 60947-2 para MCCBs):

  • Icu (Capacidade Máxima de Interrupção de Curto-Circuito): A corrente de falta máxima que o disjuntor pode interromper uma vez. Após uma interrupção de Icu, o disjuntor pode exigir inspeção ou substituição. Expressa em kA (quiloamperes).
  • Ics (Capacidade de Interrupção de Curto-Circuito de Serviço): A corrente de falta que o disjuntor pode interromper várias vezes (normalmente 3 operações) e continuar a funcionar normalmente. Geralmente 25%, 50%, 75% ou 100% de Icu.

Normas UL/ANSI (UL 489 para MCCBs):

  • Capacidade de Interrupção (IR ou AIC): Classificação única expressa em amperes (por exemplo, 65.000 A ou “65kA”). O disjuntor deve interromper este nível de corrente e passar nos testes subsequentes sem falhas. Geralmente comparável ao IEC Icu.

Gama de Produtos VIOX:

Tipo de disjuntor Tamanhos de Estrutura Típicos Gama de Capacidade de Interrupção VIOX Conformidade com a norma
MCB 6-63A 6 kA, 10 kA IEC 60898-1, EN 60898-1
Disjuntor em caixa moldada 16-1600A 35 kA, 50 kA, 65 kA, 85 kA IEC 60947-2, UL 489
ACB 800-6300A 50 kA, 65 kA, 80 kA, 100 kA IEC 60947-2, UL 857

Orientação de Seleção: A capacidade de interrupção do disjuntor deve exceder a corrente de falta disponível (também chamada de corrente de curto-circuito prospectiva) no ponto de instalação. Esta corrente de falta é calculada com base na capacidade do transformador da concessionária, nas impedâncias dos cabos e na impedância da fonte. Instalar um disjuntor com capacidade de interrupção insuficiente resulta em falha catastrófica durante as faltas - o arco não pode ser extinto, o disjuntor explode e seguem-se incêndio/ferimentos.

A VIOX recomenda margem de segurança: especifique disjuntores classificados em pelo menos 125% da corrente de falta disponível calculada para contabilizar as alterações do sistema de concessionária e as incertezas de cálculo.

Classificações de Corrente de Suportabilidade de Curto Prazo

Para coordenação seletiva em sistemas de proteção em cascata, alguns disjuntores (especialmente ACBs e MCCBs de disparo eletrónico) incluem configurações de atraso de curto prazo que suportam intencionalmente correntes de falta por breves períodos (0,1-1,0 segundos) para permitir que os disjuntores a jusante disparem primeiro.

Icw (IEC 60947-2): Classificação de corrente de suportabilidade de curto prazo. O disjuntor pode transportar esta corrente de falta por uma duração especificada (por exemplo, 1 segundo) sem disparar ou danificar, permitindo a coordenação com dispositivos a jusante.

Os modelos VIOX ACB com unidades de disparo LSI (Longo tempo, Curto tempo, Instantâneo) oferecem configurações de curto tempo ajustáveis (0,1-0,4s) e classificações Icw de 30-85 kA, permitindo a coordenação seletiva em sistemas de distribuição industrial.

Energia Incidente de Arco Elétrico e Etiquetas

Além das próprias classificações do disjuntor, risco de arco elétrico os requisitos de etiquetagem (de acordo com NEC 110.16, NFPA 70E e IEEE 1584) exigem que o equipamento elétrico exiba a corrente de falta disponível e tempo de limpeza para permitir o cálculo do limite de arco elétrico e da energia incidente.

A VIOX envia todos os disjuntores com documentação para suportar a etiquetagem de arco elétrico:

  • Classificação máxima de corrente de falta disponível
  • Tempos de eliminação típicos em vários níveis de corrente de falta (a partir de curvas de tempo-corrente)
  • Valores de I²t de passagem para disjuntores limitadores de corrente

Os empreiteiros e engenheiros elétricos usam esses dados com software de cálculo de arco elétrico para determinar a energia incidente (cal/cm²) e estabelecer distâncias de trabalho seguras e requisitos de EPI.

Ensaios e certificação

Todos os disjuntores VIOX são submetidos a testes e certificação de terceiros para verificar o desempenho da interrupção do arco:

Testes de Tipo (de acordo com IEC 60947-2 e UL 489):

  1. Sequência de teste de curto-circuito: Os disjuntores interrompem a corrente de falta nominal várias vezes (sequência “O-t-CO”: Abrir, tempo de atraso, Fechar-Abrir) para verificar o contacto de arqueamento e a durabilidade da câmara de arco
  2. Teste de elevação de temperatura: Confirma que os contactos de arqueamento e as câmaras de arco não sobreaquecem durante o funcionamento normal
  3. Teste de resistência: 4.000-10.000 operações mecânicas mais operações elétricas nominais verificam a vida útil do contacto
  4. Teste dielétrico: O teste de alta tensão confirma que o isolamento danificado pelo arco mantém a folga

Testes de Rotina (cada unidade de produção):

  • Verificação da corrente de disparo
  • Medição da resistência de contacto
  • Inspeção visual dos contactos de arqueamento e das calhas de arco
  • Teste dielétrico de alta tensão

O sistema de gestão da qualidade da VIOX (certificado ISO 9001:2015) exige amostragem e testes em lote de acordo com o Anexo B da IEC 60947-2, com rastreabilidade total desde os componentes da câmara de arco até à montagem final.

Selecionando Disjuntores para Desempenho de Arco e Aplicação

A seleção adequada do disjuntor, considerando o comportamento do arco, garante uma interrupção segura e confiável durante toda a vida útil da instalação. Siga esta abordagem sistemática:

Passo 1: Determinar a Corrente de Falta Disponível

Calcule ou meça a corrente de curto-circuito prospectiva no ponto de instalação do disjuntor. Métodos:

Método de Cálculo:

  1. Obtenha a classificação kVA e a impedância do transformador da concessionária (normalmente 4-8%)
  2. Calcule a corrente de falta secundária do transformador: I_falta = kVA / (√3 × V × Z%)
  3. Adicione a impedância do cabo do transformador ao local do disjuntor
  4. Levar em conta fontes paralelas (geradores, outros alimentadores)

Método de Medição:

Use um analisador de corrente de falta ou um testador de corrente de curto-circuito prospectiva no ponto de instalação (requer testes desenergizados ou equipamento especializado energizado).

Método de Dados da Concessionária:

Solicite dados de corrente de falta disponíveis da concessionária de energia elétrica para a entrada de serviço.

Para aplicações típicas de clientes VIOX:

  • Residencial: 10-22 kA típico
  • Edifícios comerciais: 25-42 kA típico
  • Instalações industriais: 35-100 kA (até 200 kA perto de grandes transformadores)

Passo 2: Selecione a Capacidade de Interrupção com Margem de Segurança

Escolha a classificação Icu/AIC do disjuntor ≥ 1,25 × corrente de falta disponível.

Exemplo: Corrente de falta disponível = 38 kA → especifique um disjuntor com classificação ≥ 48 kA → O MCCB da série VIOX VPM1 com classificação de 50 kA é apropriado.

Passo 3: Avalie a Energia do Arco e a Limitação de Corrente

Para proteção de equipamentos sensíveis (eletrônicos, drives de frequência variável, sistemas de controle), considere disjuntores limitadores de corrente que reduzem a energia passante:

Desempenho de Limitação de Corrente: Os MCCBs da série VIOX CLM com câmaras de extinção de arco limitadoras de corrente alcançam:

  • Corrente de pico passante: 30-45% da corrente de falta prospectiva
  • I²t passante: 15-25% da energia I²t prospectiva
  • A limitação ocorre nos primeiros 2-5 ms (menos de 1/4 de ciclo a 60 Hz)

Esta redução dramática de energia protege cabos, barras de distribuição e equipamentos a jusante do estresse térmico e mecânico.

Passo 4: Considere a Segurança do Arco Elétrico e a Acessibilidade

Em locais onde os trabalhadores devem acessar equipamentos energizados:

  • Especifique disjuntores com invólucros resistentes a arco ou mecanismos de engate remoto
  • Use unidades de disparo eletrônicas com intertravamento seletivo de zona (ZSI) para uma eliminação de falta mais rápida
  • Considere relés de arco elétrico com detecção óptica para disparo ultrarrápido (2-5 ms)
  • Instale etiquetas de advertência de arco elétrico e estabeleça procedimentos de segurança de acordo com a NFPA 70E

Os modelos VIOX ACB com mecanismos de extração permitem a remoção do disjuntor, mantendo o alinhamento da câmara de arco e a segurança – crítico para manutenção em sistemas de alta energia.

Passo 5: Especifique o Material de Contato de Arqueamento e os Intervalos de Manutenção

Para aplicações de alta exigência (comutação frequente, ambientes de alta corrente de falta):

Contatos de arqueamento aprimorados: Especifique a composição de tungstênio-cobre com massa aumentada

Intervalos de inspeção: Recomendações da VIOX com base na aplicação:

Ciclo de Trabalho Inspeções por Ano Vida Útil Esperada do Contato de Arqueamento
Leve (residencial, escritórios comerciais) 0 (somente visual) 20-30 anos
Médio (varejo, indústria leve) A cada 3-5 anos 10-20 anos
Pesado (manufatura, partida repetitiva) Anualmente De 5 a 10 anos
Severo (painéis de distribuição primários, alta exposição a faltas) A cada 6 meses 2-5 anos ou após uma grande falta

Passo 6: Verifique a Coordenação e a Seletividade

Trace curvas de tempo-corrente para garantir a coordenação adequada de arco-falta:

  • O disjuntor a montante não deve disparar antes do disjuntor a jusante durante as faltas
  • Margem de tempo adequada (normalmente 0,2-0,4 segundos) entre as curvas
  • Leve em conta o tempo de arco do disjuntor e os efeitos de limitação de corrente

A VIOX fornece dados TCC (curva de tempo-corrente) e software de coordenação para facilitar a análise de seletividade.

Manutenção, Inspeção e Solução de Problemas Relacionados ao Arco

A manutenção adequada prolonga a vida útil do contato de arqueamento, mantém a capacidade de interrupção e evita falhas relacionadas ao arco.

Guia de inspeção e manutenção de contatos de arqueamento
Figura 6: Guia de manutenção para contatos de arqueamento. A inspeção visual regular para erosão, pitting e rastreamento de carbono é essencial. A medição da resistência de contato verifica a integridade elétrica. O cronograma varia com base no ciclo de trabalho do disjuntor.

Inspeção Visual dos Contatos de Arqueamento

Realize a inspeção visual durante a manutenção programada (disjuntor desenergizado e retirado):

O que procurar:

  1. Erosão do contato: Perda de material das pontas de contato de arqueamento – aceitável se <30% do material original permanecer
  2. Pitting e crateras: Crateras profundas indicam arqueamento severo; substitua se a profundidade da cratera >2mm
  3. Descoloração: A oxidação azul/preta é normal; depósitos brancos/cinzas sugerem superaquecimento
  4. Rastreamento de carbono: Caminhos de carbono condutivos em isoladores do plasma do arco – limpe ou substitua as peças afetadas
  5. Deformação ou fusão: Indica energia de arco excessiva ou extinção de arco falhada — substitua o disjuntor
  6. Danos na câmara de extinção de arco: Placas divisórias quebradas, barreiras derretidas ou acúmulo de fuligem — limpe ou substitua a câmara de arco

Ferramentas de inspeção VIOX: Calibradores de espessura de contato e modelos de limite de desgaste disponíveis para todos os modelos MCCB/ACB para quantificar a erosão.

Medição da Resistência de Contato

Meça a resistência em cada polo usando um micro-ohmímetro (ohmímetro digital de baixa resistência):

Valores aceitáveis (Disjuntores VIOX, conforme IEC 60947-2):

Tamanho da Estrutura do Disjuntor Resistência de Contato Nova Máximo Permitido
MCB (6-63A) 0,5-2 mΩ 4 mΩ
MCCB (100-250A) 0,1-0,5 mΩ 1,5 mΩ
MCCB (400-800A) 0,05-0,2 mΩ 0,8 mΩ
MCCB (1000-1600A) 0,02-0,1 mΩ 0,4 mΩ
ACB (1600-3200A) 0,01-0,05 mΩ 0,2 mΩ

O aumento da resistência de contato indica:

  • Erosão do contato de arco
  • Contaminação ou oxidação do contato principal
  • Pressão de contato reduzida (molas desgastadas)
  • Desalinhamento

Se a resistência exceder o máximo permitido, substitua os contatos de arco ou todo o disjuntor, dependendo do modelo e da capacidade de reparo.

Solução de Problemas Relacionados ao Arco Elétrico

Problema: O disjuntor desarma imediatamente ao fechar sob carga

  • Possíveis Causas: Curto-circuito a jusante (verifique com teste de megôhmetro), ajuste de disparo instantâneo muito baixo, contatos de arco desgastados causando alta resistência inicial e corrente de irrupção
  • Solução: Isole a carga a jusante, teste a continuidade do circuito, inspecione os contatos de arco

Problema: Arco visível durante a operação normal

  • Possíveis Causas: Contatos principais não fechando corretamente (contatos de arco conduzindo corrente contínua), conexões soltas nos terminais do disjuntor, contaminação do contato reduzindo a condutividade, desalinhamento mecânico
  • Solução: Desenergize e inspecione imediatamente. O arco durante a operação normal indica falha iminente — substitua o disjuntor.

Problema: O disjuntor não interrompe a falha

  • Possíveis Causas: A corrente de falta excede a capacidade de interrupção (o arco não pode ser extinto), erosão severa do contato de arco, danos ou bloqueio da câmara de arco, contaminação na câmara de extinção de arco (partículas de metal em curto nas placas divisórias)
  • Solução: Substitua o disjuntor imediatamente. A falha na interrupção indica um risco crítico de segurança.

Problema: Cheiro de queimado ou fumaça do disjuntor durante a interrupção de falta

  • Possíveis Causas: Subprodutos normais do arco (ozônio, NOx) se ocorrer uma vez durante a eliminação da falta, pirólise do isolamento orgânico se a energia do arco for excessiva, superaquecimento interno do componente
  • Solução: Se for um evento único durante a eliminação da falta, realize a inspeção pós-interrupção conforme IEC 60947-2 (visual, resistência, dielétrico). Se repetido ou durante a operação normal, substitua o disjuntor.

Quando Substituir Disjuntores Após Exposição ao Arco

A VIOX recomenda a substituição do disjuntor nas seguintes condições:

  1. Interrupção de ≥80% de Icu nominal: Uma única interrupção perto da capacidade causa erosão severa do contato de arco
  2. Múltiplas interrupções ≥50% Icu: Danos cumulativos excedem a vida útil do projeto
  3. Erosão visível do contato >30%: Material insuficiente restante para interrupção futura confiável
  4. Resistência de contato excede o máximo: Indica caminho de corrente degradado
  5. Danos na câmara de arco: Placas divisórias quebradas, componentes derretidos
  6. Idade >20 anos em serviço: Mesmo sem falhas, o envelhecimento do material afeta a extinção do arco

A maioria dos clientes comerciais/industriais da VIOX implementa Ciclos de substituição de 25 anos para MCCBs críticos, independentemente da condição visível, garantindo uma interrupção de arco confiável quando necessário.

Perguntas Frequentes: Arcos em Disjuntores

O que torna os arcos elétricos em disjuntores tão perigosos?

Arcos em disjuntores são perigosos porque atingem temperaturas de 20.000°C—mais quente que a superfície do sol—criando extremos riscos de incêndio, explosão e eletrocussão. O plasma do arco pode instantaneamente inflamar materiais combustíveis próximos, vaporizar componentes metálicos e gerar ondas de pressão excedendo 10 bar (145 psi) que rompem invólucros. Incidentes de arco elétrico causam queimaduras severas, cegueira permanente devido à intensa luz UV e danos auditivos devido ao som explosivo (140+ dB). Adicionalmente, arcos produzem gases tóxicos incluindo ozônio, óxidos de nitrogênio e monóxido de carbono. Sem contatos de arqueamento e sistemas de extinção de arco adequados, arcos não controlados podem se propagar através de sistemas elétricos, causando falhas em cascata e danos em toda a instalação.

Qual a duração de um arco num disjuntor durante a interrupção de uma falha?

Disjuntores modernos extinguem arcos dentro de 8-20 milissegundos em sistemas AC (tipicamente na primeira ou segunda passagem por zero da corrente). MCCBs VIOX com câmaras de extinção de arco otimizadas alcançam interrupção em 10-16 ms na corrente de falta nominal. Disjuntores a vácuo são mais rápidos (3-8 ms) devido à rápida extinção do arco no vácuo. No entanto, se a capacidade de interrupção do disjuntor for excedida ou as câmaras de arco forem danificadas, os arcos podem persistir por centenas de milissegundos ou mais, liberando energia massiva e causando falha catastrófica. A duração do arco está diretamente correlacionada com a liberação de energia: E = V × I × t, então uma extinção mais rápida reduz significativamente os danos e o perigo.

Qual é a diferença entre contatos de arco e contatos principais em um disjuntor?

Contatos de arqueamento e contatos principais desempenham papéis distintos em disjuntores. Contatos principais são contatos de grande área e baixa resistência otimizados para transportar corrente nominal continuamente com aquecimento mínimo. Eles usam materiais caros (ligas de prata) para condutividade e durabilidade. Contactos de arco são contatos secundários menores feitos de materiais resistentes ao arco (tungstênio-cobre) projetados para lidar com o arco destrutivo durante a interrupção. A diferença crítica é o tempo: os contatos de arqueamento abrem primeiro (abertura primeiro) quando o disjuntor desarma, afastando o arco dos contatos principais. Esta operação de abertura primeiro/fechamento por último protege os contatos principais de danos por arco, estendendo a vida útil do disjuntor em 3-5× em comparação com designs de contato único. Testes VIOX mostram que 60% das falhas prematuras do disjuntor resultam de contatos de arqueamento ausentes ou erodidos, permitindo que os arcos danifiquem os contatos principais.

Consegue ver um arco a formar-se dentro de um disjuntor?

Você nunca deve observar intencionalmente a formação de arco, pois a intensa luz UV e visível (comparável ao brilho do arco de soldagem) pode causar danos permanentes à retina em milissegundos—uma condição chamada “olho de arco” ou fotoceratite. Durante a operação normal, os disjuntores são fechados e os arcos ocorrem dentro das câmaras de arco, invisíveis para os operadores. A VIOX usa câmeras de alta velocidade com filtragem adequada em nosso laboratório de testes de 65 kA para estudar o comportamento do arco com segurança. No campo, se você vir arcos ou luzes piscando de um disjuntor durante a operação normal (não durante a eliminação de faltas), desenergize imediatamente o equipamento—o arqueamento visível indica falha catastrófica iminente. Durante a eliminação de faltas, um breve flash interno visível através das janelas indicadoras é normal para interrupções de alta corrente.

Como é que a tensão de arco afeta a limitação de corrente do disjuntor?

A tensão do arco é o principal mecanismo que permite que os disjuntores limitadores de corrente reduzam a corrente de falta abaixo dos níveis prospectivos. À medida que o arco se alonga através da extinção magnética e viaja através das câmaras de extinção de arco, a tensão do arco aumenta rapidamente (tipicamente 80-200V nas câmaras de arco MCCB VIOX). Esta tensão se opõe à tensão do sistema, reduzindo a tensão líquida disponível para conduzir a corrente de falta: I_actual = (V_system – V_arc) / Z_system. Ao desenvolver rapidamente alta tensão de arco dentro de 2-5 milissegundos, os disjuntores limitadores de corrente alcançam correntes de passagem de pico de apenas 30-40% dos níveis de falta prospectivos. Os MCCBs da série VIOX CLM usam placas divisoras de espaçamento apertado (2mm) e caminhos de câmara de extinção de arco estendidos (80-120mm) para maximizar a tensão do arco, protegendo o equipamento a jusante do estresse térmico (I²t) e mecânico (I_peak²) durante as faltas.

O que faz com que os arcos do disjuntor sejam mais severos?

A severidade do arco aumenta com múltiplos fatores: maior corrente de falta (mais entrada de energia), maior duração do arco (extinção atrasada), capacidade de interrupção inadequada (disjuntor subdimensionado para a corrente de falta disponível), contatos de arqueamento contaminados ou erodidos (formação de arco irregular), componentes desgastados (pressão de contato reduzida, câmaras de extinção de arco danificadas), instalação inadequada (terminais soltos causando arqueamento externo), e condições ambientais (alta umidade reduz a resistência dielétrica, altitude reduz a densidade do ar afetando o resfriamento do arco). Na análise da VIOX de incidentes de arco severos, a causa mais comum é a instalação de disjuntores com capacidade de interrupção insuficiente para a corrente de falta disponível—quando a falta prospectiva excede a classificação Icu do disjuntor, o arco não pode ser extinto e segue-se uma falha catastrófica. Sempre verifique a corrente de falta disponível e especifique disjuntores classificados ≥125% acima desse valor.

Em que é que os disjuntores AFCI diferem dos disjuntores padrão na deteção de arcos elétricos?

Os Interruptores de Circuito de Falha de Arco (AFCIs) detetam arcos paralelos perigosos (arcos de linha para neutro ou de linha para terra provenientes de cablagem danificada, ligações soltas ou cabos desgastados) que os disjuntores padrão não conseguem detetar porque estes arcos consomem corrente insuficiente para acionar a proteção contra sobrecorrente. Os AFCIs utilizam eletrónica avançada para analisar as formas de onda de corrente em busca das assinaturas características de alta frequência (normalmente 20-100 kHz) produzidas pelo arqueamento - padrões irregulares e caóticos distintos das correntes de carga normais. Quando o AFCI deteta assinaturas de arco que excedem os níveis e a duração do limiar, ele dispara para evitar incêndios elétricos. Os disjuntores padrão detetam apenas arcos em série (arcos no caminho de corrente intencional durante a interrupção) quando disparam para eliminar falhas; eles não conseguem detetar arcos paralelos na cablagem de derivação. Os disjuntores industriais/comerciais VIOX concentram-se na interrupção de arcos em série de alta energia, enquanto os disjuntores AFCI residenciais (fora da nossa gama de produtos) especializam-se na deteção de arcos paralelos de baixa energia que causam incêndios.

O que acontece se um disjuntor não conseguir extinguir um arco elétrico?

Se um disjuntor falhar em extinguir um arco, uma falha catastrófica se segue em segundos. O arco sustentado continua a consumir corrente de falta (potencialmente dezenas de milhares de amperes), liberando energia massiva (megajoules por segundo) que: 1) Vaporiza e derrete os componentes internos do disjuntor, criando vapor de metal condutor que propaga o arco por todo o invólucro; 2) Gera pressão extrema (20+ bar) que rompe a caixa do disjuntor, projetando metal fundido e plasma externamente; 3) Inflama materiais circundantes—cabos, invólucros, estruturas de construção—causando incêndio elétrico; 4) Cria arcos fase-fase ou fase-terra em equipamentos a montante, em cascata a falha; e 5) Representa um extremo risco de arco elétrico para o pessoal próximo com energias incidentes excedendo 100 cal/cm². É por isso que especificar a capacidade de interrupção adequada é crítico. Os testes rigorosos da VIOX de acordo com a IEC 60947-2 verificam que cada modelo de disjuntor extingue de forma confiável arcos até a Icu nominal sob as piores condições.

Conclusão

Arcos são uma força destrutiva, mas com contatos de arqueamento e sistemas de extinção de arco projetados com precisão, eles podem ser controlados. Entender a física do arqueamento—de pontos catódicos à dinâmica do plasma—permite que os engenheiros selecionem o equipamento de proteção certo e o mantenham para segurança e confiabilidade. A VIOX Electric continua a avançar na tecnologia de controle de arco, garantindo que nossos disjuntores ofereçam proteção superior para sua infraestrutura elétrica crítica.

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Oi, eu sou o zé, um profissional dedicado, com 12 anos de experiência na indústria elétrica. Em VIOX Elétrico, o meu foco é no fornecimento de alta qualidade elétrica de soluções sob medida para atender as necessidades de nossos clientes. Minha experiência abrange automação industrial, fiação residencial, comercial e sistemas elétricos.Contacte-me [email protected] se vc tiver alguma dúvida.

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