Disjuntor de caixa moldada: o que é e como funciona? -
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Disjuntores de caixa moldada (em inglês "molded case circuit breakers" ou MCCB) são disjuntores inseridos em caixas pré moldadas de termoplástico para aplicações mais robustas que exijam maior confiabilidade, protegendo circuitos de corrente entre 1 A e 3200 A (limites de corrente de disjuntores de caixa moldada ABB).
Por conta da sua construção, da caixa pré moldada, não há acesso à sua parte interna para fazer manutenções, diferentemente dos disjuntores de caixa aberta.
E é importante ter claro que apenas pessoas capacitadas podem fazer manutenção, instalar, configurar e manobrar disjuntores de altas capacidades, de acordo com a norma NBR IEC 60947-2.
Normalmente são utilizados em aplicações que exigem maior confiabilidade ou em circuitos com correntes nominal e de curto circuito de alto valor, em aplicações industriais ou de geração, transmissão e distribuição de energia.
Um disjuntor de caixa moldada pode servir como disjuntor geral de uma indústria, por exemplo.
Existem três princípios físicos que levam um disjuntor a abrir um circuito (atuar):
Princípio térmico: uma lâmina bimetálica interna do disjuntor sofre dilatação térmica à medida que existe o aumento de corrente instantânea no circuito. Em um determinado momento essa alteração gera o acionamento mecânico do disjuntor de caixa moldada.
Princípio magnético: o aumento do campo magnético gerado num solenoide por uma alta corrente numa situação de curto circuito gera atração de elemento metálico que aciona o disjuntor.
Princípio eletrônico: por meio de sensoriamento as condições térmicas e magnéticas são enviadas de forma digital ou analógica ao relé eletrônico, que interpreta a necessidade de atuar o disjuntor de caixa moldada de acordo com lógica preestabelecida.
Para realizar a manobra reversa no disjuntor de caixa moldada, que estará na posição "trip" (equivalente ao Off, porém demonstrando que ouve atuação por sobrecarga ou curto circuito), é necessário retornar uma mola à sua posição original, manualmente ou utilizando bobina de fechamento e motorização.
Alguns elementos do disjuntorde caixa moldada:
Contatos de potência: dispositivo para comutar ou seccionar a passagem de corrente elétrica. Os contatos são a principal causa de deterioração dos disjuntores, por ação mecânica e ação dos arcos elétricos. A integridade dos contatos pode ser monitorada por certas linhas de relé eletrônico da ABB, que disponibilizam desta forma informações preditivas sobre manutenção.
Câmara de extinção de arco: dispositivo metálico dentro do disjuntor de caixa moldada que absorve arcos elétricos derivados da abertura de contatos de potência e dissipa esse arco, evitando a diminuição da durabilidade dos contatos
Manopla/Alavanca de acionamento: peça onde podemos manobrar o disjuntor de caixa moldada. Ela pode estar em 3 posições: Acionado, desacionado e a posição "trip";
Solenóide para atuação em caso de curto circuito;
Relé térmico para atuação em princípio térmico (sobrecorrente);
Relé eletrônico: alguns disjuntores de caixa moldada mais modernos, como a linha Tmax ABB, podem ter relés eletrônicos que entregam mais precisão às atuações do disjuntor e diversas outras funções inteligentes, sobre as quais comentaremos mais abaixo.
Contatos Auxiliares: contatos para sinalização de status e monitoramento, podendo ser ligados em lâmpadas ou controladores. A ABB também disponibiliza em seu catálogo contatos adiantados. Esses contatos indicam com antecedência que acontecerá uma atuação no disjuntor, e isso pode se reverter em ações preventivas dentro da instalação, como por exemplo desligar uma máquina que pode ser danificada em caso de queda súbita de energia.
Mola: A mola do disjuntor de caixa moldada é acionada para realizar manobra, e precisa ser comprimida novamente para realizar nova operação de comutar o circuito o circuito. Essa compressão pode ser realizada manualmente ou usando motor, que é um acessório separado.
Vídeo: câmara de extinção de arco elétrico em funcionamento. O arco passa pela câmara e é dissipado ao fim.
Cada aplicação de disjuntor de caixa moldada exige certo ajuste de proteção. Estas são algumas das funções de proteção disponíveis (Disjuntores abertos e moldados ABB. Outros fabricantes podem ter funções ligeiramente diferentes, ou com outros nomes):
Curva S: proteção de curto retardo. Gera seletividade, pois é possível determinar quanto tempo o disjuntor de caixa moldada deve demorar recebendo o sinal de curto circuito para realizar a atuação. Desta forma, podemos garantir que um disjuntor local, com tempo de seletividade menor, desarme antes do disjuntor geral, interrompendo apenas parte da linha de produção;
Curva U: proteção de queda de fase, para evitar o funcionamento do circuito com fase faltante, o que pode em determinada situação, por exemplo, queimar um motor elétrico;
Ainda existem cerca de 30 outras, por exemplo OV (sobretensão), UV (subtensão), RC (corrente residual), e outras. Porém as funções L, S, I, U e G são as mais importantes.
Imagem: simulação virtual da tela de um relé EKIP LSIG. Nesta tela podemos regular as funções de proteção usando as chaves acima, desta forma modificando a curva de disparo exibida na parte de baixo.
Características do disjuntor de caixa moldada
Corrente máxima utilizada em ajuste que determina o nível em que o disjuntor de caixa moldada atua em caso de sobrecarga. Como já citado, as correntes nominais de operação do disjuntor de caixa moldada da ABB vão de 1 A a 3200 A.
Corrente de curto circuito máxima suportada pelo disjuntor de caixa moldada mantendo proteção do circuito, segurança de pessoas e integridade do dispositivo. Veja que os valores dessa grandeza são altíssimos, com o disjuntor Tmax ABB podendo alcançar os 200 kA em 415 V de tensão de trabalho.
Normalmente o disjuntor de caixa moldada é utilizado quando as correntes de curto circuito ficam excessivas para os minidisjuntores.
Tensão suportada de operação contínua do disjuntor de caixa moldada. Como exemplo, os disjuntores Tmax ABB podem ser operados em 690 Vca e até 750 Vcc, e os Formula's nas tensões 550 Vca e 250 Vcc.
Tensão máxima suportada pelo disjuntor de caixa moldada com garantia de integridade do dispositivo, proteção do circuito e segurança aos operadores;
Corrente de curto circuito repetido (ICS):
A capacidade do disjuntor de caixa moldada de manter sua proteção de corrente de curto circuito em caso de repetição de atuações em curto espaço de tempo. Normalmente essa grandeza é expressa em porcentagem do Icu (25%, 50%, 75%, 100%).
Nas linhas ABB, o disjuntor Formula apresenta versões em 1, 2, 3 e 4 polos, enquanto o Tmax apresenta versões em 3 e 4 polos.
Fixo ou Extraível:
Os disjuntores de caixa moldada ABB podem ser fixos ou extraíveis. Os extraíveis são inseridos dentro de sua caixa como uma gaveta, e é possível fazer manutenção em algumas partes internas, mas ainda com mais restrições que os disjuntores de caixa aberta.
Já os fixos são os convencionais disjuntores inseridos em caixas de termoplástico, com poucas manutenções possíveis, porém mais compactos e econômicos.
O número de manobras antes que o disjuntor de caixa moldada apresente falha. No Tmax ABB esse número chega a 25 mil manobras. Normalmente o fim da vida mecânica está ligado ao desgaste mecânico dos contatos elétricos.
O número de atuações que o disjuntor de caixa moldada pode fazer mantendo as características de ajuste, portanto o número possível de detecções de sobrecorrente ou curto circuito. No Tmax ABB esse número chega a 8 mil atuações. O número é menor que a vida mecânica pois numa atuação causada por sobrecorrente ou curto circuito muito mais componentes são envolvidos, sofrendo desgaste.
Como os nossos disjuntores se diferenciam do mercado?
A ABB é referência no mercado de disjuntores de caixa moldada, com produtos da mais nova tecnologia disponível.
Apresentaremos neste blog as duas linhas mais atuais dos disjuntores caixa moldada ABB: a Linha Formula e a Linha Tmax que são, respectivamente, a linha das aplicações mais comuns, sendo mais simples e econômica; e a linha mais tecnológica e versátil.
O disjuntor de caixa moldada FORMULA é a resposta certa para as aplicações comuns. É um disjuntor com boas características de correntes e tensões, modelos com 1 a 4 polos, econômico e compacto.
Pronto para utilização em situações que exigem dispositivos focados em proteção de cabos, sem recursos avançados. Disponível nos tamanhos A1, A2 e A3 para até 630 A. Excelente escolha de custo benefício com relé de proteção fixo (não ajustável).
Prontos para usar: ajuste prévio e Formula Link (explicado abaixo) agilizam a instalação.
Fáceis de especificar e usar: Versões com 1,2,3 e 4 polos chegando até 630 A, suportando 50 °C sem mudança de rendimento e com acessórios intuitivos e comuns para seccionamento.
Compactos e flexíveis: Dimensões compactas geram economia no projeto e no painel elétrico.
O Formula Link é um sistema de barramento feito pela ABB para facilitar as montagens com disjuntores derivados. Ele permite uma montagem rápida de um sistema com disjuntores Formula em espaço reduzido, possuindo entradas em 250, 400, 630 ou 800 A.
É muito interessante contar com o Formula Link, pois este entrega padronização para a montagem de quadros e produtividade, visto que a montagem é mais rápida usando o equipamento. Veja vídeo da montagem no Formula Link:
Bom range de características elétricas:
O disjuntor Formula é um disjuntor de caixa moldada totalmente preparado para as aplicações comuns, contando com amplo range de correntes nominais, nível de ruptura e tensão de operação.
Corrente nominal: 15 a 630 A;
Corrente de curto (ICU): até 50 kA em 380 Vca;
Tensão de operação: até 250 Vcc e 550 Vca.
Conheça o Disjuntor Formula em nosso site
Clique nesta frase para ver o Disjuntor Formula com mais atenção.
Linha Tmax:
Imagem: Disjuntor de caixa moldada Tmax com relé eletrônico EKIP Hi-Touch.
A linha Tmax inova no mercado de disjuntores com suas soluções para digitalização.
Um novo conceito de disjuntor de caixa moldada é apresentado: mais que interruptor de corrente, o disjuntor ABB é um gerenciador de energia.
Para conseguir desempenhar tantas funções o disjuntor de caixa moldada Tmax é associado ao relé EKIP, o relé eletrônico responsável pela introdução do conceito de gerenciador de energia, incluindo diversas soluções que tornam o Tmax uma porta para a Indústria 4.0.
A seguir enumeramos algumas funções e características marcantes do disjuntor de caixa moldada Tmax da ABB:
Esse disjuntor de caixa moldada te permite fazer um controle da demanda de energia consumida e, caso a demanda contratada esteja quase sendo excedida, ele pode desenergizar parte da instalação que não traga tanto prejuízo, evitando multas. Por exemplo: num dia onde há sobrecarga, pode ser desligada a parte de iluminação externa de um barracão industrial, que não prejudica nas operações da empresa.
Podemos ajustar os dados de corrente e as curvas de proteção do disjuntor de caixa moldada, adaptando-o à realidade da sua aplicação. Ainda é possível trocar o relé eletrônico para acréscimo de alguma função, caso necessário.
Vídeo: demonstração de como fazer ajustes no relé eletrônico do disjuntor Tmax
Comunicação em diversas redes industriais.
Possível utilizar protocolosProfibus, Ethernet/IP, DeviceNet, Profinet, IEC 61850 e Modbus com a escolha certa de relé eletrônico.
Geração de dados importantes:
Versões do relé eletrônico do disjuntor de caixa moldada fazem monitoramento de diversas grandezas físicas do circuito durante o funcionamento do disjuntor. São elas:
Tensão fase -neutro;
Corrente eficaz;
Corrente de falha de aterramento;
Essas grandezas podem ser exibidas por relés eletrônicos EKIP que tenham display, e podem ser transmitidas para que um CLP gere um banco de dados e IHM's virtuais, por exemplo.
Virtual (cada vez menos necessário ir até o disjuntor):
Os disjuntores de caixa moldada TMax têm como possíveis acessórios bobinas para manobra a distância e função de monitoramento de status virtual, além dos dados a respeito de desgastes de contatos e comunicação via bluetooth permitem que diagnósticos e ações sejam tomados remotamente, diminuindo a necessidade de ir até o disjuntor.
Relé eletrônico EKIP para configuração de proteções e outras funções;
Bobina de abertura: bobina que permite desarmar o disjuntor de caixa moldada à distância e até automaticamente, utilizando um sinal elétrico.
Bobina de fechamento: mesma coisa que a bobina de abertura, só que para fechar, mas com detalhe: depende do motor de carregamento da mola para retornar a manopla à posição de funcionamento.
Motor para carregamento da mola: a mola do disjuntor de caixa moldada, após abertura dos contatos, precisa ser carregada para voltar ao normal e permitir nova manobra no disjuntor. Isso pode ser feito manualmente ou utilizando um motor para carregamento da mola, que inclusive pode ser operado de maneira remota com o conjunto certo de dispositivos.
Bobina de sobretensão: serve para manobrar o disjuntor de caixa moldada e seccionar o circuito caso ocorra sobretensão. Isso pode ser realizado com o relé eletrônico com função de sobretensão, mas é possível usar bobina em aplicações onde o relé não dispõe dessa função.
Bobina de mínima tensão: semelhante à bobina de sobretensão, mas para tensões abaixo de um determinado limite.
Contatos auxiliares: servem para sinalização. Vão acionar luzes por exemplo, ou mandar sinal para um controlador.
Manoplas frontais: acessório extensor da manopla para acionamento de fora do painel.
Range de correntes e tensões, etc.
Correntes nominais: 160 a 3200 A;
Corrente ICU: 18 kA até 200 kA em 415 V;
Tensão de operação (Ue): 690 Vca e até 750 Vcc;
Vida mecânica: até 25 mil operações;
Vida elétrica: até 8 mil operações;
3 ou 4 polos.
Chega a 25 mil operações mecânicas e 8 mil elétricas, portanto dispositivo de alta durabilidade, passando confiabilidade ao gestor. E com a manutenção preditiva é possível ter previsibilidade nessa vida útil, e uma substituição/manutenção numa parada de máquinas planejada.
Dados de altura e largura pequenos para altas correntes permitem que o disjuntor de caixa moldada Tmax se adapte mais facilmente em situações de retrofit, permitindo uma troca de produtos sem causar uma necessidade de substituir um painel.
A fixação do disjuntor de caixa moldada em trilho DIN ou chapa metálica é simples. Além disso os terminais podem estar na vertical ou horizontal (para cima/baixo ou para trás no disjuntor), o que facilita no caso de instalação preexistente.
Kit de retrofit:
Permitem substituição entre disjuntores antigos e novos da ABB sem uma intervenção invasiva e reaproveitando alguns itens, por exemplo reaproveitamento da carcaça do disjuntor antigo (entre disjuntores ABB), sendo necessário apenas substituir a porta do painel.
A seguir disponibilizamos um toolkit para você: com ele é possível especificar seu retrofit de disjuntores. Você disponibiliza seu modelo de disjuntor caixa moldada e a ABB te sugere um novo modelo e um kit de retrofit correlato.
Acesse a ferramenta clicando nesta linha.
Conheça o disjuntor Tmax!
Acesse nosso site clicando aqui e veja modelos reais de disjuntor caixa moldada.
Relé eletrônico EKIP e como ele funciona
O relé EKIP se conecta com os disjuntores Tmax, propiciando a digitalização do disjuntor de caixa moldada e comandando e permitindo configuração nas funções de proteção (L, S, I…). É por conta dos relés EKIP que dizemos que os disjuntores caixa moldada da ABB são portas para a Industria 4.0.
Por meio de uma grande variedade de modelos com diferentes funções temos uma versatilidade bastante grande, com relés eletrônicos se adequando a cada tipo de aplicação possível.
É através do relé eletrônico que ajustamos as curvas (L,S,I,N,G,U…) e permitimos que o disjuntor de caixa moldada Tmax se adapte melhor à sua aplicação.
Como já citado, há uma ampla variedade de proteções possíveis, número próximo de 50.
É o relé eletrônico EKIP que monitora a integridade dos contatos do disjuntor de caixa moldada. Desta forma podemos fazer gráficos que mostram quando será necessário fazer uma manutenção no disjuntor.
Medição de energia e dados
O relé EKIP Measure é que faz as medições das diversas grandezas elétricas citadas anteriormente, como energia, fator de potência, frequência, potência aparente e outros. E no próximo tópico fica claro como esses dados podem parar num banco de dados para serem interpretados.
Comunicação e nuvem
Com o relé eletrônico EKIP também é possível se comunicar com outros dispositivos através de uma ampla diversidade de protocolos de redes industriais (Profibus, Ethernet/IP, DeviceNet, Profinet, IEC 61850 e Modbus), utilizando módulos de comunicação.
E por meio da ABB AbilityTM Platform podemos transformar os dados transmitidos, gerando gráficos, fazendo acompanhamento remoto, Datalogger dos dados, emitindo relatórios…
Com um aplicativo de celular, é possível observar o disjuntor de caixa moldada Tmax e ver que acessórios e dispositivos podem ser conectados nele.
Depois disso, o aplicativo te mostra manuais para orientar a instalação e datasheets para você conhecer melhor o produto.
Imagem: Celular apontado para disjuntor Tmax XT5 mostrando espaços (coloridos) onde podem ser adicionados acessórios.