MCB (Disjuntor Miniatura) - Construção, Funcionamento, Tipos e Aplicações

O que é MCB (Disjuntor Miniatura) – Construção, Operação, Tipos e Aplicativos

Introdução aos disjuntores miniatura (MCBs)

Todos os fusíveis precisam ser substituídos pelo “Disjuntor Miniatura” do MCB para melhor segurança e controle quando já tiverem feito seu trabalho no passado. Ao contrário de um fusível, um MCB funciona como um interruptor automático que abre no caso de corrente excessiva fluindo através do circuito e uma vez que o circuito volta ao normal, pode ser religado sem qualquer substituição manual.

Os MCBs são usados ​​principalmente como uma alternativa à chave fusível na maioria dos circuitos. Uma grande variedade de MCBs está em uso hoje em dia com capacidade de interrupção de 10KA a 16KA, em todas as áreas de aplicações domésticas, comerciais e industriais como um meio de proteção confiável.

O que é disjuntor miniatura (MCB)?

Um MCB ou disjuntor miniatura é um dispositivo eletromagnético que incorpora um invólucro completo em um material isolante moldado. A principal função de um MCB é comutar o circuito, ou seja, abrir o circuito (que foi conectado a ele) automaticamente quando a corrente que passa por ele (MCB) excede o valor para o qual está definido. Pode ser ligado e desligado manualmente de forma semelhante ao interruptor normal, se necessário.

Os MCBs são dispositivos de disparo de retardo de tempo, para os quais a magnitude da sobrecorrente controla o tempo de operação. Isso significa que eles são operados sempre que existirem sobrecargas por tempo suficiente para criar um perigo para o circuito que está sendo protegido.

Portanto, os MCBs não respondem a cargas transitórias, como surtos de interruptores e correntes de partida do motor. Geralmente, eles são projetados para operar em menos de 2,5 milissegundos durante falhas de curto-circuito e 2 segundos a 2 minutos em caso de sobrecargas (dependendo do nível de corrente).

Uma aparência externa típica de um MCB é mostrada na figura. Os MCBs são fabricados em diferentes versões de polos, como estruturas de polo simples, duplo, triplo e quádruplo com diferentes níveis de corrente de falta.

Na maioria das vezes, os MCBs são vinculados para fornecer versões de dois e três pólos, de modo que uma falha em uma linha interromperá o circuito completo e, portanto, o isolamento completo do circuito será fornecido. Este recurso será útil no caso de proteção monofásica em motor trifásico.

Estes são classificados em 220V para alimentação CC e 240/415 para alimentação CA (monofásico e trifásico) com diferentes capacidades de corrente de curto-circuito. Normalmente, os dispositivos monofásicos têm faixa de corrente de carga de até 100 A. Alguns MCBs têm facilidade para ajustar sua capacidade de corrente de disparo, enquanto alguns dispositivos são fixos para alguma corrente de carga e classificação de curto-circuito.

Os MCBs são usados ​​para executar muitas funções, como chaves de controle local, chaves isolantes contra falhas e dispositivos de proteção contra sobrecarga para instalações ou equipamentos ou aparelhos específicos.

Construção do MCB

Um MCB incorpora um invólucro completo em um material isolante moldado. Isso fornece uma caixa mecanicamente forte e isolada.

O sistema de comutação consiste em um contato fixo e um móvel ao qual os fios de entrada e saída são conectados. As partes metálicas ou condutoras de corrente são feitas de cobre eletrolítico ou liga de prata, dependendo da classificação do disjuntor.

Como os contatos são separados em caso de sobrecarga ou situação de curto-circuito, forma-se um arco elétrico. Todos os MCBs modernos são projetados para lidar com processos de interrupção de arco onde a extração de energia do arco e seu resfriamento são fornecidos por placas separadoras de arco metálico.

Essas placas são mantidas na posição correta por um material isolante. Além disso, um corredor de arco é fornecido para forçar o arco que é produzido entre os contatos principais.

O mecanismo de operação consiste em dispositivos de disparo magnético e disparo térmico.

O arranjo de disparo magnético consiste essencialmente em um sistema magnético composto que possui um amortecedor de mola com um pistão magnético em um fluido de silício e um disparo magnético normal. Uma bobina condutora de corrente no arranjo de disparo move a lingueta contra a mola em direção a uma peça polar fixa. Assim, a atração magnética é desenvolvida na alavanca de disparo quando há um campo magnético suficiente produzido pela bobina.

No caso de curtos-circuitos ou sobrecargas pesadas, o forte campo magnético produzido pelas bobinas (solenóide) é suficiente para atrair a armadura da alavanca de disparo, independentemente da posição do slug em o amortecedor.

O arranjo de disparo térmico consiste em uma tira bimetálica em torno da qual uma bobina de aquecimento é enrolada para criar calor dependendo do fluxo de corrente.

O projeto do aquecedor pode ser direto, onde a corrente passa por uma tira bimetálica que afeta parte do circuito elétrico ou indireto, quando uma bobina de condutor de corrente é enrolada em torno da tira bimetálica. A deflexão de uma tira bimetálica ativa o mecanismo de disparo em caso de certas condições de sobrecarga.

As tiras bimetálicas são compostas de dois metais diferentes, geralmente latão e aço. Esses metais são rebitados e soldados ao longo de seu comprimento. Estes são projetados de forma que não aqueçam a tira até o ponto de disparo para correntes normais, mas se a corrente for aumentada além do valor nominal, a tira é aquecida, dobrada e desarme a trava. As tiras bimetálicas são escolhidas para fornecer atrasos de tempo específicos sob certas sobrecargas.

Trabalho e operação do MCB

Em condições normais de trabalho, o MCB opera como um interruptor (manual) para ligar ou desligar o circuito. Sob condição de sobrecarga ou curto-circuito, ele opera ou desarma automaticamente para que ocorra interrupção de corrente no circuito de carga.

A indicação visual deste desarme pode ser observada pelo movimento automático do botão de operação para a posição OFF. Este funcionamento automático do MCB pode ser obtido de duas formas como vimos na construção do MCB; esses são o disparo magnético e o disparo térmico.

Em condições de sobrecarga, a corrente através do bimetal faz com que ele aumente a temperatura do mesmo. O calor gerado dentro do próprio bimetal é suficiente para causar deflexão devido à expansão térmica dos metais. Essa deflexão libera ainda mais a trava de disparo e, portanto, os contatos são separados.

Em alguns MCBs, o campo magnético gerado pela bobina faz com que ela desenvolva tração nos bimetais de tal forma que a deflexão ativa o mecanismo de disparo.

Em condições de curto-circuito ou sobrecarga pesada, o arranjo de disparo magnético entra em cena. Em condições normais de trabalho, a lingueta é mantida em posição por uma mola leve porque o campo magnético gerado pela bobina não é suficiente para atrair a trava.

Quando uma corrente de falta flui, o campo magnético gerado pela bobina é suficiente para superar a força da mola que mantém o slug na posição. E, portanto, o slug se move e aciona o mecanismo de disparo.

Uma combinação de mecanismos de disparo magnético e térmico é implementada na maioria dos disjuntores miniatura. Nas operações de disparo magnético e térmico, um arco é formado quando os contatos começam a se separar. Este arco é então forçado em placas divisoras de arco através do corredor de arco.

Essas placas divisoras de arco também são chamadas de calhas de arco, onde o arco é formado em uma série de arcos e, ao mesmo tempo, a energia é extraída e resfriada. Portanto, este arranjo atinge a extinção do arco.

Tipos de disjuntores miniatura (MCBs)

Existem muitos tipos de disjuntores, enquanto os MCBs são classificados em três tipos principais de acordo com suas correntes de disparo instantâneas. Eles são

1. MCB tipo B
2. MCB tipo C
3. MCB Tipo D

Tipo B MCB

Este tipo de MCB irá desarmar instantaneamente a uma taxa de três a cinco vezes sua corrente nominal. Estes são normalmente usados ​​para cargas resistivas ou indutivas pequenas onde os surtos de comutação são muito pequenos. Portanto, estes são adequados para instalações residenciais ou comerciais leves.

Tipo C MCB

Este tipo de MCB irá desarmar instantaneamente a uma taxa de cinco a dez vezes sua corrente nominal. Estes são normalmente usados ​​para altas cargas indutivas onde os picos de comutação são altos, como pequenos motores elétricos e iluminação fluorescente.

Em tais casos, os MCBs do tipo C são preferidos para lidar com valores mais altos de correntes de curto-circuito. Portanto, estes são adequados para instalações comerciais e industriais altamente indutivas.

Tipo D MCB

Este tipo de disjuntor miniatura irá desarmar instantaneamente a uma taxa de dez a vinte e cinco vezes sua corrente nominal. Estes são normalmente usados ​​para cargas indutivas muito altas, onde a alta corrente de partida é muito frequente.

Estes são adequados para aplicações industriais e comerciais específicas. Os exemplos comuns de tais aplicações incluem máquinas de raios X, sistemas UPS, equipamentos de soldagem industrial, grandes motores de enrolamento, etc.

Os três tipos de MCBs acima fornecem proteção em um décimo de segundo. As correntes mínimas e máximas de disparo desses MCBs são fornecidas em forma de tabela abaixo, onde “Ir” é a corrente nominal do MCB.

Os MCBs também podem ser classificados com base no número de pólos, como MCBs de pólo único, pólo duplo, pólo triplo e pólo quatro.

Como selecionar o MCB adequado para cargas diferentes?

A escolha de um MCB específico para uma aplicação específica é uma tarefa cuidadosa para garantir uma proteção confiável contra sobrecargas e curtos-circuitos. Se não for selecionado de acordo com os requisitos do circuito, haverá chances de levar a disparos indesejados frequentes.

Antes de entrar em detalhes, devemos saber a diferença entre disjuntores MCB, MCCB, ELCB e RCB, RCD ou RCCB e como ler os dados da placa de identificação do MCB impressos nele.

Se for subdimensionado (classificação do MCB menor que a corrente nominal da carga), o MCB causa trips frequentes e interrompe a corrente para a carga à qual está sendo conectado, porque a corrente nominal do MCB é menor que o valor nominal da carga.

Da mesma forma, se for superdimensionado (classificação do MCB maior que a corrente de carga nominal), a carga à qual está conectado não será protegida de forma eficiente. Nesse caso, o MCB não irá desarmar mesmo que a carga esteja consumindo sobrecorrente.

A seguir estão os três fatores a serem considerados para selecionar um MCB adequado para uma aplicação específica.

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1. Classificação nominal do disjuntor

Esta é a corrente nominal em amperes do MCB. Este valor deve ser menor que a capacidade de carga de corrente do sistema de fiação e maior ou igual à corrente máxima de carga total no sistema de fiação. Geralmente, essa classificação deve ser tal que possa lidar com 125% da carga contínua mais a classificação da carga não contínua. Normalmente, isso pode ser expresso como

Corrente máxima de carga total no sistema ≤ Classificação atual do MCB ≤ Classificação do cabo

2. kA classificação ou capacidade de interrupção

Esta classificação refere-se à capacidade do MCB que pode desarmar ou interromper o circuito em condições de curto-circuito. É expresso em Kilo Amps (KA). Esta classificação não deve ser inferior à corrente de curto-circuito prevista.

A corrente de curto-circuito potencial é a corrente máxima que existe no circuito durante as condições de curto-circuito. Em instalações residenciais, o MCB de 6KA é suficiente, enquanto o MCB de classificação 10 KA ou superior é necessário para aplicações comerciais e industriais leves. Leia mais sobre Por que a capacidade do disjuntor foi classificada em MVA e agora em kA e kV?

3. Tipo de MCB

O tipo de MCB necessário para uma aplicação específica é decidido pelas características operacionais, de modo que várias correntes nominais sejam necessárias para operar as cargas instantaneamente. Já mencionamos vários tipos de MCBs para diferentes aplicações acima.

Aplicações do MCB (disjuntor miniatura)

Como as principais funções e aplicativos já foram descritos nas declarações acima, os usos básicos do MCB é que é usado para proteger um circuito (fiação, carga e equipamentos conectados etc.) em caso de:

• Curto-circuito
• Sobrecorrente
• Sobrecarga