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Os disjuntores de média tensão precisam de dispositivos auxiliares para iniciar a abertura em condições anormais. Dois mecanismos são predominantes: o bobina de disparo de derivação e o liberação de subtensão (UVR). Ambos destravam o mecanismo de energia armazenada do disjuntor, mas operam com lógica elétrica fundamentalmente oposta. Um disparo de derivação é energizado para disparar. Uma liberação de subtensão é desenergizada para disparar.
Essa relação inversa determina a topologia do circuito de controle, o comportamento de falha, a filosofia de segurança e a estratégia de manutenção. Os engenheiros que tratam esses dispositivos como intercambiáveis correm o risco de especificar sistemas que falham perigosamente ou que disparam de forma espúria durante a operação normal.
A distinção fundamental está na lógica de operação elétrica e no comportamento de falha.
Bobina de disparo de derivação: Energizar para disparar
Uma bobina de disparo shunt permanece desenergizada durante a operação normal do disjuntor. Quando a tensão de controle - normalmente 110 V CC ou 220 V CA em aplicações de média tensão - energiza o solenoide, a força eletromagnética libera a trava de retenção do disjuntor. A bobina requer apenas uma energização momentânea, normalmente de 50 a 100 ms, para concluir a sequência de disparo.
O comissionamento em campo em subestações industriais documenta tempos de resposta de 20 a 50 ms desde a energização da bobina até a separação dos contatos. As bobinas de disparo de derivação consomem de 50 a 200 W durante a operação, com a corrente de inrush atingindo de 5 a 10 vezes os valores de estado estável. De acordo com a norma IEC 62271-100, os circuitos auxiliares devem operar de forma confiável a 85-110% da tensão de controle nominal.
Liberação de subtensão: Desenergizar para disparar
Uma liberação de subtensão opera de forma inversa. A bobina permanece continuamente energizada durante a operação normal, mantendo uma trava mecânica acionada por mola na posição de restrição. Quando a tensão de alimentação cai abaixo do limite de captação - normalmente 35-70% da tensão nominal -, a mola supera a retenção eletromagnética enfraquecida e dispara o disjuntor.
Os testes revelam tempos de queda da UVR de 15 a 40 ms após o colapso da tensão abaixo do limite. O consumo contínuo de energia varia de 5 a 15 W, criando uma demanda de energia auxiliar contínua que os disparos de derivação evitam.
Compreensão como funcionam os disjuntores a vácuo fornece um contexto essencial, uma vez que ambos os dispositivos se integram ao mecanismo de operação com mola do VCB por meio da mesma interface da barra de disparo.
| Parâmetro | Bobina de disparo de derivação | Liberação de subtensão |
|---|---|---|
| Lógica de acionamento | A aplicação de tensão causa o disparo | A perda de tensão causa o desarme |
| Estado normal | Desenergizado (sem consumo de energia) | Continuamente energizado |
| Consumo de energia | 50-200 W momentâneo | 5-15 W contínuo |
| Tempo de resposta | 20-50 ms | 15-40 ms |
| Viés de falha | Falha no fechamento (sem disparo por falha da bobina) | Falha ao abrir (dispara em caso de falha da bobina) |
| Faixa de tensão de controle | 85-110% de classificação | Desistência em 35-70% do valor nominal |
| Serviço de bobina | Momentâneo (intermitente) | Contínuo |
| Aplicações típicas | Saídas de relé de proteção, intertravamentos do sistema de incêndio, paradas de emergência | Intertravamentos de segurança, isolamento à prova de falhas, alimentadores de motor |
A distinção de tendência de falha orienta a maioria das decisões de seleção. Os disparos de derivação falham em direção à não operação - o disjuntor permanece fechado quando deveria abrir. Os UVRs falham em direção à operação - o disjuntor abre quando não há falha real. Nenhum deles é universalmente superior; a aplicação determina qual modo de falha é aceitável.
Quando especificar o disparo de derivação
As bobinas de disparo de derivação são adequadas para aplicações em que:
As instalações típicas incluem disjuntores de geradores com proteção contra energia reversa, desconexões de bombas de incêndio com intertravamentos de sistemas de sprinklers e alimentadores de transformadores com entradas de relé de pressão súbita.
Quando especificar a liberação de subtensão
As liberações de subtensão são adequadas para aplicações em que:
As instalações típicas incluem alimentadores de motor que exigem desligamento seguro em caso de falha de controle, disjuntores de ligação entre barramentos independentes e disjuntores de isolamento em áreas de alto risco.
[Expert Insight: Filosofia de seleção].
- As instalações petroquímicas normalmente exigem UVR para alimentadores de motores em áreas classificadas - a perda de energia de controle deve garantir o desligamento do equipamento
- Os data centers geralmente preferem o disparo em derivação para evitar interrupções em cascata causadas por transientes no fornecimento de controle
- Quando ambos os dispositivos aparecerem no mesmo disjuntor, verifique se a lógica de controle leva em conta a interação entre eles; especificar ambos sem uma separação funcional clara gera confusão na manutenção
- Sempre confirme a independência da fonte de tensão de controle em relação ao circuito que está sendo protegido
Circuito de disparo de derivação
Um circuito básico de disparo em derivação consiste em:
[+DC] ───┬── [Relé de proteção NO] ── [52a Aux] ── [Bobina de derivação] ── [-DC]
│
└─── [Desarme manual PB NO] ─────────────────────┘
O contato auxiliar 52a abre quando o disjuntor desarma, interrompendo a corrente através da bobina. Sem esse contato, a bobina permanece energizada continuamente se o contato de iniciação travar - causando destruição térmica em segundos.
Circuito de liberação de subtensão
Um circuito UVR básico consiste em:
[+DC] ── [Chave de controle principal] ── [Intertravamento de segurança NC] ── [Bobina UVR] ── [-DC]
Cada contato normalmente fechado em série representa uma condição de início de disparo. A abertura de qualquer contato reduz a tensão para o UVR, acionando a abertura do disjuntor.
Notas críticas sobre o projeto
As bobinas de CC e CA não são intercambiáveis. As bobinas de CC em serviço de CA vibrarão devido à falta de anéis de sombreamento. As bobinas de CA no serviço de CC superaquecem porque não têm impedância para limitar a corrente. Sempre verifique se a classificação de tensão da bobina corresponde exatamente ao tipo de alimentação.
Para obter orientações oficiais sobre testes de dispositivos auxiliares, consulte IEEE C37.09 abrangendo procedimentos de teste de disjuntores.
A compreensão dos modos de falha informa a estratégia de seleção e manutenção.
Modos de falha do disparo de derivação
| Falha | Causa | Consequência |
|---|---|---|
| Circuito aberto da bobina | Danos térmicos, falha na conexão | Comando de disparo ignorado; o disjuntor permanece fechado |
| Curto-circuito na bobina | Falha no isolamento | O fusível de controle queima; o disparo pode falhar |
| Encadernação mecânica | Corrosão, detritos, desalinhamento | Força insuficiente para destravar o mecanismo |
| Contato auxiliar de solda | Danos por arco elétrico, desgaste mecânico | Queima da bobina no próximo comando de viagem |
Viés de falha líquida: Os disparos de derivação falham em direção à não operação. O disjuntor permanece fechado quando deveria abrir.
Modos de falha da liberação de subtensão
| Falha | Causa | Consequência |
|---|---|---|
| Circuito aberto da bobina | Danos térmicos, falha na conexão | Desarme imediato; o disjuntor não pode permanecer fechado |
| Fadiga da primavera | Ciclismo, idade, ajuste inadequado | Disparo incômodo intermitente |
| Encadernação mecânica | Corrosão, contaminação | Função de disparo desativada; o disjuntor permanece fechado |
| Falha no fornecimento de controle | Fusível, transformador, falha na fiação | Viagem imediata (por design) |
Viés de falha líquida: As falhas elétricas do UVR normalmente causam disparos espúrios. As falhas mecânicas podem impedir o disparo - uma condição menos comum, porém mais perigosa.
Os engenheiros que selecionam componentes de uma empresa respeitável fabricante de disjuntores a vácuo deve verificar se as opções de dispositivos auxiliares atendem às classificações de tensão específicas e aos requisitos de interface mecânica.
[Percepção do especialista: observações de falhas de campo]
- A queima da bobina de disparo de derivação geralmente resulta da falta ou falha dos contatos auxiliares 52a - sempre verifique a operação do contato auxiliar durante o comissionamento.
- Os disparos incômodos do UVR geralmente são atribuídos ao dimensionamento do transformador de controle; a corrente de retenção contínua do UVR pode causar queda de tensão abaixo do limite de queda durante a partida do motor no mesmo barramento de controle
- Em ambientes de alta umidade, os mecanismos de mola do UVR apresentam problemas relacionados à corrosão após 8 a 12 anos; as instalações costeiras exigem inspeção mais frequente
- A medição da resistência da bobina durante a manutenção de rotina fornece um aviso antecipado da degradação do enrolamento antes da falha completa
Efeitos da temperatura
A resistência da bobina aumenta com a temperatura, reduzindo a força de retenção (UVR) ou a força de disparo (disparo de derivação). Em temperaturas ambientes elevadas, a tensão de queda da UVR aumenta - o que pode causar disparos incômodos durante os picos de verão. Por outro lado, ambientes frios engrossam os lubrificantes nas ligações mecânicas, aumentando o atrito e potencialmente prendendo os mecanismos de disparo.
Intervalos de manutenção
Para bobinas de disparo de derivação:
Para liberações de subtensão:
Os procedimentos de manutenção devem se integrar a procedimentos mais amplos de programas de componentes de painéis de distribuição para garantir a cobertura sistemática de todos os dispositivos auxiliares.
A XBRELE fabrica disjuntores a vácuo e componentes de painéis de distribuição com total compatibilidade com dispositivos auxiliares. Nossa equipe de engenharia fornece:
Compreensão tecnologia de interruptor a vácuo ajuda a contextualizar como os dispositivos de disparo auxiliares se integram aos componentes de interrupção primários nos modernos painéis de distribuição de média tensão.
Entre em contato com a XBRELE hoje mesmo para obter assistência na especificação ou para solicitar uma cotação de disjuntores a vácuo com dispositivos de disparo auxiliares adequadamente combinados.
P: Posso instalar um disparo de derivação e uma liberação de subtensão no mesmo disjuntor?
R: A maioria dos disjuntores de média tensão acomoda ambos os dispositivos mecanicamente, mas a lógica de controle torna-se complexa e exige uma coordenação cuidadosa para evitar sinais de disparo conflitantes ou confusão na manutenção durante o teste.
P: O que acontece se eu usar uma bobina com classificação CC em uma fonte de controle CA?
R: A bobina vibrará continuamente porque as bobinas CC não têm os anéis de sombreamento que as bobinas CA usam para manter a força magnética nos pontos de cruzamento zero, o que leva a um rápido desgaste mecânico e a possíveis danos ao mecanismo.
P: Como posso testar uma bobina de disparo de derivação sem causar um disparo real do disjuntor durante a operação?
R: Muitos fabricantes fornecem terminais de teste isolados que permitem a verificação da energização da bobina por meio da medição da corrente sem acionar a trava mecânica de disparo - consulte a documentação específica do seu disjuntor para saber sobre a disponibilidade da porta de teste.
P: Por que meu UVR causa disparos incômodos durante a partida do motor em alimentadores adjacentes?
R: O transformador de controle provavelmente sofre uma queda de tensão abaixo do limite de queda do UVR durante a partida do motor; as soluções incluem uma fonte de controle dedicada, um transformador maior ou a adição de um relé de retardo de 0,5 a 2 segundos.
P: Qual é a vida útil típica dos dispositivos de disparo auxiliares no painel de distribuição de média tensão?
R: As bobinas de disparo de derivação normalmente atingem de 5.000 a 10.000 operações ou de 15 a 20 anos em condições normais de serviço, enquanto as bobinas UVR podem exigir substituição mais cedo devido à energização contínua e ao estresse térmico associado.
P: Qual dispositivo é melhor para aplicações de parada de emergência?
R: O disparo por derivação é geralmente preferido para a parada de emergência porque requer a aplicação de sinal ativo para disparar; o UVR causaria disparos espúrios se a fiação da parada de emergência fosse danificada, desconectada ou perdesse energia por qualquer motivo.
P: A energia de controle do UVR deve vir do mesmo barramento que o disjuntor protege?
R: Em geral, evite essa topologia - se o UVR disparar o disjuntor que alimenta seu próprio transformador de controle, ocorrerá uma condição de bloqueio em que o disjuntor não poderá ser religado sem a restauração da energia externa.
