Interruptor de carga: finalidade, estrutura, características de escolha e instalação

Para realizar a manutenção de um trecho da rede elétrica sob carga ou substituir equipamentos, é necessário interromper o fornecimento de corrente ao sistema. O interruptor de carga pode ajudar nisso. Ele irá desconectar corretamente o circuito condutor de corrente e, graças à câmara de extinção, extinguirá o arco elétrico que surge ao abrir os contatos.

No artigo apresentado, descrevemos detalhadamente as variedades e o princípio de funcionamento dos dispositivos que garantem a preservação do equipamento e a segurança dos trabalhos subsequentes. São apresentadas as características técnicas dos modelos mais procurados para uso doméstico. São fornecidas recomendações para a seleção e operação do dispositivo de proteção.

Descrição detalhada do dispositivo

O interruptor de carga é um dispositivo de comutação avançado, equipado com uma câmara de extinção de arco e um acionamento para controle automático ou mecânico.

Ele se destina à abertura/fechamento mecânico de um grupo de contatos em um trecho de um circuito elétrico de corrente alternada sob carga. É adequado para comutar circuitos de baixa e alta tensão com carga de trabalho.

Os dispositivos de desligamento possuem uma alça estendida. A faixa de temperatura de trabalho varia de –40 – +50 °C. As ranhuras nos terminais de contato reduzem a perda de calor e aumentam a estabilidade mecânica da conexão.

Não é utilizado em curto-circuito, pois foi projetado para extinguir arcos de baixa potência e remover a carga nominal.

Em oficinas de produção e empresas que ocupam grandes áreas, normalmente são instalados interruptores de carga autogas. Esses elementos são simples de operar e facilmente reparados por pessoal mesmo com baixa qualificação.

Pertence à classe de dispositivos de alta tensão e geralmente é instalado em instalações elétricas que operam sob tensão de 6-10 quilovolts, não equipadas com sistema automático de proteção contra curto-circuito.

O dispositivo é fornecido com contatos reforçados, com vida útil prolongada, significativamente maior que o período operacional das conexões de contato em disjuntores simples. Isso permite desenergizar com total segurança a linha sob carga e realizar todas as medidas necessárias.

Módulos avançados individuais de interruptores de carga são equipados com uma janela de visualização especial. Através dela, é possível verificar visualmente em que estado – fechado ou aberto – os contatos do interruptor se encontram em um determinado momento.

O dispositivo de desconexão de carga consiste em uma estrutura soldada resistente, equipada com um eixo especial. Sobre ela estão montados 6 isoladores de suporte.

A três deles, localizados na parte inferior, são articulados os contatos faca, enquanto nos outros elementos, situados na parte superior, fixam-se os contatos principais e de extinção de arco. As hastes de isolamento transferem corretamente o movimento dos elementos de alavanca do eixo diretamente para os contatos faca.

O conjunto é equipado com molas de desconexão soldadas às extremidades do eixo. Elas permitem desativar o interruptor a uma certa velocidade após o mecanismo de disparo livre do fio ser liberado.

Os contatos responsáveis pela extinção do arco abrem-se em câmaras de extinção especiais, fabricadas em fenoplasto. Este material possui alta resistência mecânica e à corrosão, demonstra extrema robustez e apresenta características de isolamento elétrico excepcionalmente elevadas.

Os insertos internos localizados nas câmaras são feitos de poliamida reforçada com fibra de vidro, que se caracteriza por uma estrutura densa e resistência ao impacto. A forma arqueada das câmaras e insertos permite que os contatos móveis de extinção de arco entrem facilmente e sem esforço.

Os dispositivos de desconexão de carga em redes elétricas são utilizados para interromper/restabelecer o fornecimento de tensão em subestações responsáveis pela distribuição de energia elétrica em áreas urbanas e rurais.

Ao ativar o dispositivo, primeiro os contatos de extinção de arco são fechados e, em seguida, as facas fecham os contatos principais. No momento da desconexão, ocorre o inverso: primeiro os contatos principais se abrem e, somente depois, os contatos de extinção de arco.

A instalação de um aterramento portátil no dispositivo de desconexão de tensão garantirá a segurança da rede e permitirá realizar qualquer trabalho planejado ou de manutenção no sistema elétrico e equipamentos sem riscos.

No modo inativo, o contato móvel de extinção de arco cria um intervalo de ar claramente visível com a câmara de absorção de arco, exatamente como em um seccionador tradicional. No momento da desconexão, forma-se um arco entre os contatos de extinção.

Sob o efeito da alta temperatura do arco, o inserto de poliamida reforçada com fibra de vidro libera gases específicos. Esse fluxo, gerado na câmara, extingue o arco, garantindo a segurança adicional para trabalhos com o circuito de corrente e equipamentos elétricos.

Os elementos responsáveis por desligar/ligar a carga diferem entre si quanto às seguintes características técnicas:

• método de fixação;
• nível de corrente nominal;
• configuração básica;
• presença e quantidade de funções adicionais;
• características construtivas do módulo;
• tensão nominal.

A maioria dos interruptores domésticos, ao contrário dos dispositivos industriais, são operados manualmente e interrompem o fluxo de corrente de no máximo 100 amperes. Para evitar o sobreaquecimento dos contatos durante a operação e uma possível sobrecarga, o produto é adquirido de modo que o valor da sua corrente nominal exceda obrigatoriamente o fluxo total de corrente das cargas dos consumidores.

O dispositivo destinado a desligar a carga possui a marcação alfabética – VN e uma alavanca de operação mais larga. Essas características servem como referência para o consumidor e evitam que ele confunda o equipamento com outro dispositivo de aparência semelhante – o disjuntor.

Ao contrário do disjuntor clássico, o desativador de carga é equipado com contatos reforçados, capazes de suportar operação prolongada.

A confiabilidade aprimorada do módulo é garantida por itens como:

• travamento automático da alavanca de comando contra ligação não autorizada;
• presença de janelas de visualização que permitem verificar visualmente a abertura dos contatos e possibilitam monitorar a situação em todas as etapas da operação;
• dupla interrupção dos contatos de cadeia, garantindo o desligamento completo da alimentação e assegurando a segurança de todas as atividades de reparo e manutenção realizadas.

Todos esses parâmetros tornam os interruptores de tensão muito úteis para uso e incentivam o consumidor a adquirir tais dispositivos e integrá-los ao sistema elétrico para aumentar a confiabilidade e garantir a segurança operacional.

Classificação dos módulos de interrupção

Os produtos responsáveis pela desativação da carga na rede elétrica são fabricados em várias versões diferentes. A classificação dos dispositivos é feita de acordo com o método de extinção do arco que ocorre durante a desativação da carga e com o tipo de câmara de extinção do arco.

O interruptor de carga do tipo autogás é mais frequentemente montado em quadros de distribuição, caixas de serviço e subestações transformadoras. O acionamento ativador no módulo pode ser manual ou elétrico.

Os fabricantes que atuam no mercado de equipamentos elétricos produzem interruptores de carga dos seguintes tipos:

• autogás – as paredes da câmara, aquecidas pela ação do arco elétrico, liberam um gás especial que o absorve;
• a vácuo – em interruptores a vácuo são utilizadas as propriedades do meio onde o arco elétrico não se propaga;
• eletromagnéticos – relés eletromagnéticos atuam no arco elétrico com campo eletromagnético, alterando assim sua direção;
• autopneumáticos – extinguem o arco elétrico por meio da compressão do ar contido na câmara, utilizando um potente elemento de mola;
• a gás SF6 – a cavidade da câmara de absorção dos disjuntores a gás SF6 é preenchida com gás eletrotécnico composto de hexafluoreto de enxofre. Este elemento incolor e pesado, seis vezes mais denso que o ar, extingue rapidamente o arco elétrico gerado na separação dos contatos.

Os dispositivos autopneumáticos são hoje os mais difundidos e os de maior demanda. No entanto, estão sendo literalmente superados pelas unidades a vácuo, consideradas pelos especialistas como os disjuntores de tensão mais promissores, progressivos, eficientes e confiáveis.

Nos interruptores a vácuo, as câmaras de extinção são equipadas com isolamento adicional confiável. Graças a isso, sua vida útil e resistência ao desgaste operacional são significativamente superiores às dos equivalentes autopneumáticos.

O controle direto dos dispositivos é feito por meio de um acionamento manual do tipo alavanca, equipado com um eletroímã embutido que permite o desligamento remoto.

Além dos parâmetros descritos acima, os interruptores de carga diferem entre si quanto ao número de polos de contato. Atualmente, o mercado oferece módulos unipolares, bipolares e tripolares, projetados para o desligamento correto da carga no sistema de alimentação.

Outra característica importante é a construção do mecanismo de acionamento.

Esse componente pode ser:

• eletromagnético;
• térmico;
• semicondutor;
• combinado.

A última característica diz respeito ao princípio de instalação do módulo. Ele pode ser extraível, fixo ou estacionário. A escolha depende da disposição da rede elétrica e das condições climáticas externas no local de instalação.

Características técnicas do dispositivo

Os dispositivos que realizam o desligamento da carga por meio da abertura do circuito elétrico possuem diversas características técnicas. Todas elas são importantes e determinantes na escolha do equipamento adequado para aquisição e sua posterior instalação.

O indicador de valor nominal de tensão reflete a tensão de trabalho do dispositivo eletrotécnico para o qual foi originalmente projetado pelo fabricante.

O valor máximo de tensão de operação indica a tensão máxima admissível na qual o interruptor pode funcionar em regime normal sem prejuízo à sua operacionalidade. Geralmente, esse valor supera a tensão nominal em 5% a 20%.

O fluxo de corrente elétrica, cujo nível de aquecimento do revestimento isolante e das partes condutoras não prejudica o funcionamento normal do sistema e pode ser suportado por todos os elementos por tempo ilimitado, é chamado de corrente nominal. O seu valor é obrigatoriamente considerado na escolha e compra do disjuntor de carga.

A magnitude da corrente de passagem dentro dos limites permitidos demonstra qual volume de corrente que flui pela rede em modo de curto-circuito o disjuntor de cargas instalado no sistema pode suportar.

Corrente de suportabilidade eletrodinâmica reflete a magnitude da corrente de curto-circuito que, ao atuar no dispositivo durante os primeiros períodos, não exerce nenhum efeito negativo sobre ele e não o danifica mecanicamente.

Corrente de suportabilidade térmica determina o nível limite de corrente cuja ação de aquecimento durante um determinado intervalo de tempo não danifica o disjuntor de carga.

Também são muito importantes a execução técnica do acionamento e os parâmetros físicos dos dispositivos, que determinam o tamanho geral e a massa do equipamento. Baseando-se neles, é possível entender onde será mais conveniente instalar os aparelhos para que funcionem corretamente e cumpram claramente as tarefas estabelecidas.

Entre as qualidades positivas indiscutíveis dos dispositivos responsáveis pelo desligamento da carga, estão os seguintes pontos:

• simplicidade e acessibilidade na fabricação;
• modo elementar de operação;
• custo muito baixo do produto acabado em comparação com outros tipos de disjuntores;
• possibilidade de ativação/desativação confortável das correntes nominais de carga;
• ruptura visível a olho nu entre os contatos, garantindo total segurança em qualquer trabalho nas linhas de saída (não é necessária a instalação de seccionador adicional);
• proteção de baixo custo contra fluxo de sobrecorrente através de fusíveis, geralmente preenchidos com areia de quartzo (tipo PKT, PK, PT).

Entre as desvantagens dos disjuntores de todos os tipos, a mais frequentemente mencionada é a capacidade de comutar apenas potências nominais, não trabalhando com correntes de regime de emergência.

Apesar do baixo custo de aquisição e manutenção, os módulos autogas são considerados obsoletos e, durante a manutenção programada ou na reconstrução de redes e subestações, são propositalmente substituídos por elementos a vácuo mais modernos.

Aos módulos autogas geralmente se atribui o recurso de trabalho limitado, devido à queima gradual das peças internas que geram a formação de gás na câmara de extinção de arco.

No entanto, esse ponto é totalmente solucionável, e com poucos recursos, pois os elementos de geração de gás e os contatos pareados, destinados à extinção do arco, são muito baratos e facilmente substituíveis, não apenas por profissionais, mas também por trabalhadores de baixa qualificação.

O que considerar ao escolher?

Ao planejar a aquisição de um disjuntor de carga, lembre-se de que o aparelho é destinado principalmente não para proteger equipamentos elétricos, mas para evitar o superaquecimento, queima e sobretensão da fiação.

Para que a compra seja correta e o dispositivo cumpra suas funções, antes é necessário descobrir a seção do cabo que entra no quadro de distribuição do apartamento ou casa e o nível de corrente para o qual ele foi projetado.

Os módulos do tipo a vácuo estão ganhando cada vez mais popularidade. Eles possuem dimensões externas reduzidas e, por isso, tornam-se convenientes para instalação em vários tipos de caixas de distribuição.

Após obter essa informação, compare-a com as características de fábrica do disjuntor de carga. O valor da corrente de disparo do aparelho deve ser ligeiramente inferior à corrente máxima permitida para o fio.

Os disjuntores de carga a vácuo são um tipo progressivo de componentes elétricos auxiliares. Eles aumentam significativamente o nível básico de segurança do sistema, não geram produtos de combustão e não os liberam na atmosfera.

Se a capacidade de condução do cabo for muito maior que a corrente de consumo da carga, considere a compra de um módulo automático para a carga.

Para determinar os parâmetros necessários do dispositivo, primeiro some a potência de todos os aparelhos elétricos presentes na residência. Adicione de 5% a 15% de margem de segurança ao valor obtido e, usando a lei de Ohm, determine a corrente total de consumo. Em seguida, compre um disjuntor com corrente de disparo ligeiramente superior ao valor calculado.

Âmbito de aplicação dos interruptores no uso doméstico

Geralmente, em casas e apartamentos particulares, são usados disjuntores automáticos. Com eles, quando necessário, é possível desenergizar os ambientes residenciais e realizar todos os trabalhos de instalação necessários para manutenção programada ou reparo das redes elétricas.

No entanto, esses aparelhos não são uma panaceia. Os disjuntores servem principalmente para proteger os receptores de corrente e a fiação elétrica contra os efeitos agressivos das sobrecorrentes. A interrupção do circuito é uma tarefa secundária que esses aparelhos realizam.

As empresas que fabricam componentes de sistemas elétricos sempre indicam na documentação técnica que o disjuntor não foi projetado para comutação frequente. O modo máximo de desligamento não deve exceder 6 vezes por hora.

Desligar a energia regularmente usando o disjuntor não é uma boa ideia, especialmente se a carga não for removida da tomada. Nesse caso, o módulo se desgasta muito mais rápido e consome sua vida útil em um período mais curto do que o declarado nas especificações de fábrica.

Se o módulo de desconexão de carga não estiver funcionando corretamente ou se for encontrado um defeito no próprio dispositivo, não desmonte o aparelho nem tente consertá-lo. É mais sensato adquirir um novo aparelho e instalá-lo no lugar do antigo (com defeito).

Dentro do gabinete, os contatos queimam e enegrecem gradualmente, e o próprio produto perde sua capacidade nominal de condução, para de executar suas funções e depois falha. Nessa situação, os proprietários precisam trocar o aparelho com urgência.

Se ignorar esse fato, o próximo curto-circuito danificará a fiação, provocará a ignição do disjuntor e, possivelmente, levará a consequências mais graves.

Em quadros de grupo, o dispositivo de desconexão de carga é frequentemente usado como interruptor de entrada. É através dele que o cabo de alimentação, vindo da subestação ou de outro quadro, é conectado ao distribuidor.

Por isso, os especialistas recomendam usar, para desconexões frequentes, não disjuntores comuns, mas interruptores de carga progressivos e confiáveis.

Esses elementos aumentarão a segurança dos quadros elétricos, garantirão um fornecimento de eletricidade de qualidade e ininterrupto para qualquer ambiente residencial e permitirão, se necessário, abrir o circuito de forma conveniente e rápida, realizar atividades de reparo e instalação de qualquer complexidade e reconectar a residência ao sistema geral de fornecimento de energia.

A instalação de um dispositivo para desativação de cargas na entrada do quadro de distribuição permite remover a tensão do próprio quadro e substituir corretamente os disjuntores automáticos defeituosos.

Com a presença desse aparelho, é muito fácil desconectar qualquer ambiente da rede de alimentação centralizada para manutenção programada ou realização de reparos necessários. O equipamento garantirá total segurança ao técnico e permitirá corrigir rapidamente todas as falhas encontradas.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Mais sobre interruptores de carga – nos vídeos abaixo, onde especialistas compartilham experiência de trabalho e nuances de instalação.

Características da instalação de interruptor de cargas. Instruções passo a passo de um especialista.

Descrição detalhada e clara, regras de uso correto e finalidade direta do dispositivo por um eletricista profissional.

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Um interruptor de cargas prático e confiável contribui para aumentar o nível de segurança da operação da rede elétrica e ajuda a abrir o circuito de corrente no local certo em tempo hábil e eliminar a falha ocorrida ou substituir o equipamento defeituoso.

A presença do disjuntor garante a integridade da fiação interna da casa ou do apartamento, protege-a do desgaste prematuro e aumenta significativamente sua vida útil.

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