Pois leia esse artigo que falarei tudo sobre o funcionamento do disjuntor de caixa aberta, e ainda darei algumas opções de modelos para sua instalação.

A definição de disjuntor é: “Dispositivo de manobra (mecânico) e de proteção capaz de estabelecer, conduzir e interromper correntes em condições normais do circuito, assim como estabelecer, conduzir por tempo especificado e interromper correntes em condições anormais especificadas do circuito, tais como as de curto-circuito. ”

Assim como seu equivalente em caixa moldada, o disjuntor de caixa aberta tem como função principal seccionamento, monitoramento e proteção em circuitos elétricos. Esse dispositivo secciona o circuito automaticamente em casos de sobrecorrente ou curto circuito para garantir a integridade dos equipamentos e a segurança das pessoas.

O disjuntor de caixa aberta dispõe de uma maior robustez tanto em carcaça e isolação quanto em funcionamento e componentes internos que permite que ele seja utilizado em aplicações mais complexas com confiabilidade.

Portanto, podemos ver por exemplo um disjuntor de caixa aberta sendo o disjuntor geral de uma plataforma de extração de petróleo, de uma grande instalação industrial ou em aplicações de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica.

Por fim, o disjuntor de caixa aberta permite acesso aos seus componentes internos para realização de manutenções, de forma contrária aos disjuntores de caixa moldada, nos quais poucas manutenções são possíveis.

Princípio eletrônico de funcionamento

O disjuntor de caixa aberta não tem funcionamento puramente termomagnético, como boa parte dos disjuntores de caixa moldada ou minidisjuntores. Sua operação tem princípio eletrônico e utiliza sensores para monitorar o circuito.

A partir do sensoriamento, uma lógica configurável determina quando o disjuntor deve ser atuado.

Quando ocorre atuação do disjuntor, o circuito permanece seccionado e a alavanca de atuação fica em trip, uma posição intermediária entre o Aberto e o Fechado. Isso é para que o operador verifique o motivo de atuação e só rearme o disjuntor em condições seguras.

Para retornar ao funcionamento é necessário apertar o botão de abertura, recarregar a mola com alavanca ou motorização e apertar o botão de fechamento (em caso de manobra manual).

Elementos do disjuntor de caixa aberta

Partes de um disjuntor de caixa aberta.

Imagem: Itens aparentes da frente do disjuntor de caixa aberta Emax 2, da ABB.

Algumas partes fundamentais de um disjuntor de caixa aberta:

  • Contatos de potência: dispositivo para comutar ou seccionar a passagem de corrente elétrica. Se existe necessidade de fazer manutenção em um disjuntor de caixa aberta há boa possibilidade de que a manutenção seja nos contatos de potência. Inclusive algumas linhas de relé eletrônico da ABB possibilitam a manutenção preditiva dos contatos a partir de monitoramento de integridade.
  • Câmara de extinção de arco (Disjuntores a Seco como o Emax 2): esse tipo de disjuntor de caixa aberta tem contatos operando ao ar livre, sob a pressão atmosférica. A extinção de um arco elétrico, que pode ser gerado a partir da abertura dos contatos, é feita direcionando o arco elétrico para lâminas metálicas montadas na câmara de extinção. Ao passar pelas lâminas o arco é resfriado, sendo extinto por completo.
  • Relé Eletrônico: o dispositivo do disjuntor de caixa aberta que determina atuações no dispositivo, ou seja, que determina quando o circuito deve ser seccionado. Recebe informações de sensores sobre a corrente do circuito e interpreta com lógica predefinida.
  • Contatos auxiliares para sinalização de status, por exemplo, acendendo uma lâmpada de indicação em caso de atuação do disjuntor. Além disso a ABB também disponibiliza contatos adiantados, que indicam uma atuação com antecedência, permitindo atitudes com fins preventivos. Por exemplo: pode ser possível desligar antes da atuação uma máquina que não pode sofrer uma queda súbita de energia.
  • Mola: parte essencial do disjuntor de caixa aberta, responsável pela mecânica do seccionamento e comutação de um circuito elétrico depois que a lógica do relé eletrônico determinar a atuação. O retorno da mola à posição inicial, após uma atuação, se dá por estímulo manual ou pela operação de um motor.

Curvas de proteção

O disjuntor de caixa aberta deve se adequar a cada aplicação, e o ajuste de curvas de proteção auxilia nesta necessidade. Imagine que uma aplicação pode exigir um delay na atuação por curto circuito para garantir seletividade (que um disjuntor hierarquicamente abaixo do geral atue sozinho, sem desarmar o geral, por exemplo), ou uma atuação instantânea em caso de mínima sobrecarga.

Portanto é necessário que o disjuntor de caixa aberta apresente algumas proteções ajustáveis, como:

  • Curva L: proteção de sobrecarga de corrente;
  • Curva S: proteção de curto retardo, relativa à seletividade, causando atraso na atuação para que o disjuntor geral só seja atuado em caso de real necessidade;
  • Curva I: proteção contra curto circuito instantânea;
  • Curva U: proteção de queda de fase que secciona o circuito em caso de queda de uma das fases. Essa fase faltante num circuito elétrico pode danificar equipamentos.
  • Curva G: proteção de fuga a terra.
  • Curva N: proteção de corrente de neutro.
  • Além de diversas outras possibilidades de proteção disponíveis no portfólio de cada fabricante. Na ABB, são cerca de 30 proteções possíveis.
Ajuste do disjuntor de caixa aberta

Imagem: Configuração de curvas de proteção de um modelo de disjuntor de caixa aberta da ABB.

Características do disjuntor de caixa aberta

Corrente Nominal de operação (In)

Parâmetro ajustável que determina em qual corrente de operação o disjuntor de caixa aberta deve atuar por motivo de sobrecorrente. No disjuntor de caixa aberta ABB Emax 2 há versões entre 250 A e 6300 A.

Corrente de curto circuito (Icu);

O nível de ruptura, ou corrente de curto circuito, é um parâmetro ajustável e limitado que determina quando o disjuntor de caixa aberta deve atuar em caso de curto circuito.

A atuação do disjuntor num cenário de curto circuito é muito mais rápida que em caso de sobrecorrente, já que uma onda eletromagnética se propaga com velocidade muito superior a um fluxo de calor gerado pela resistência do cabo.

E perceba também que para gerar atuação por campo magnético, portanto puxar a parte mecânica do disjuntor com magnetismo, os valores de Icu são altíssimos. No disjuntor de caixa aberta ABB Emax 2 o nível de ruptura pode chegar a 150 kA em 440 V.

Corrente nominal da carcaça (Inm)

Corrente máxima entre todos os modelos de disjuntor que compartilham o mesmo modelo de carcaça. É o limite superior de ajuste de corrente nominal de operação.

Tensão de operação (Ue):

Tensão de operação contínua que o disjuntor de caixa aberta suporta. O Emax 2 da ABB por exemplo suporta até 690 V.

Tensão de isolação (Ui):

Tensão máxima suportada pelo disjuntor de caixa aberta com garantia de integridade do dispositivo, proteção do circuito e segurança aos operadores.

O disjuntor de caixa aberta Emax 2 da ABB tem tensão de isolação de 1000 V.

Corrente de curto circuito repetido (ICS);

A capacidade do disjuntor de caixa aberta 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%).

Número de Polos

A linha de disjuntor de caixa aberta Emax 2 da ABB apresenta versões em 3 e 4 polos.

Fixo ou Extraível

Os disjuntores de caixa aberta da ABB podem ser fixos ou extraíveis. Os extraíveis são do tipo gaveta, portanto tem a parte interna removível da carcaça com facilidade. Isso facilita a manutenção do equipamento.

Inclusive, com chaves seccionadoras da linha OT da ABB, é possível remover o disjuntor para manutenções mantendo a produção em funcionamento usando a função de bypass.

Já os fixos são mais econômicos e compactos, porém causam aumento substancial do tempo necessário para remover o dispositivo no momento da manutenção.

Vida mecânica

Representa o número de manobras, somando manuais e elétricas, que o disjuntor de caixa aberta pode realizar até se deteriorar (normalmente por desgaste de contatos elétricos). É claro que este número é influenciado pela regularidade de manutenção que o disjuntor recebe.

Nos disjuntores de caixa aberta Emax 2 da ABB esse número chega a 25 mil manobras, dependendo do modelo escolhido.

Vida elétrica

Já esta característica representa a quantidade de atuações do disjuntor de caixa aberta, ou seja, o número de detecções de curto circuito, sobrecorrente e outras situações monitoradas pelo disjuntor que levam a seccionamento do circuito.

No disjuntor de caixa aberta ABB Emax 2 esse número em alguns modelos chega a 15 mil operações, número menor que o de vida mecânica. Esta diferença pode ser explicada pela maior complexidade de uma atuação comparada a uma manobra manual.

E dos disjuntores de caixa aberta, o ABB Emax 2 é o mais tecnológico

Imagem: disjuntor de caixa aberta Emax 2 da ABB com relé EKIP Touch LSIG.

O disjuntor de caixa aberta Emax 2 da ABB representa um produto bastante inovador em sua categoria.

Mais que um disjuntor de caixa aberta de alta confiabilidade e desempenho, ele é um Gerenciador de Energia.

Isso porque ele não somente protege instalações elétricas, mas também tem funções de monitoramento e controle para instalações simples ou altamente complexas.

Ele utiliza proteções inteligentes e recursos de digitalização/virtualização para aumentar a eficiência, a aquisição de dados, a segurança e a facilidade de uso.

Modelos de disjuntor de caixa aberta da ABB.

Imagem: Evolução da linha de disjuntores de caixa aberta da ABB.

Soluções em Controle

Os relés eletrônicos de proteção da linha Emax 2 são os componentes que garantem as funcionalidades inovadores ao disjuntor de caixa aberta.

São dispositivos fáceis de programar e ler, e é por meio deles que podemos:

  • Medir diversos dados do circuito elétrico, como correntes, tensões, potências e consumo de energia e transmitir os dados para seu controlador;
  • Controle de demanda: é possível programar parâmetros para determinar qual circuito da planta deve ser desligado pelo disjuntor de caixa aberta Emax 2 numa situação de excesso de demanda, evitando multas da concessionária de distribuição;
  • Comunicar os relés eletrônicos entre si ou com controladores e sistemas supervisórios por módulos como o EKIP COM, que comunica em 7 dos principais protocolos de redes (DeviceNet, Profinet, ModBus RTU, ModBus TCP, Ethernet IP, IEC 61850, Profibus);
  • Ajustar proteções e configurar alarmes para anomalias;
  • Monitoramento da temperatura do disjuntor para manutenção preditiva;
  • Controlar a chave ATS para trocar a fonte de alimentação do circuito em caso de falha na fonte principal;
  • Gerenciamento remoto do disjuntor de caixa aberta pela plataforma ABB Ability. Por meio desse ambiente de digitalização, é possível monitorar remotamente status, valores de medições, desgaste de contatos, e outros, além de receber relatórios e notificações por e-mail.

Produto garante facilidade e segurança

É um disjuntor de caixa aberta que garante facilidade em todos os processos.

Na instalação existem kits de retrofit para repor modelos antigos de disjuntores, tanto da ABB quanto de outros fabricantes.

Além disso os terminais são orientáveis para ajudar no posicionamento no painel, projetados para atender às principais configurações de barramentos.

Na manutenção a tampa frontal permite acesso a componentes internos com facilidade, sem necessidade de removê-los completamente.

O disjuntor na versão extraível é inserido e removido no formato gaveta e sua posição é sinalizada com indicador claro e seguro.

A instalação e substituição de módulos e acessórios e fácil, em várias ocasiões sendo do tipo plug-and-play.

E a configuração de proteções é feita por no relé eletrônico, ou pelo aplicativo “Epic”, ou pelo software Ekip Connect.

Inteiramente conectado e integrado

Esse disjuntor de caixa aberta pode se integrar com qualquer sistema de automação e gerenciamento de energia.

Em primeiro lugar porque é comunicável em Modbus, Profibus, DeviceNet, Modbus TCP, Profinet, IEC 61850 e EtherNet IP usando módulos do tipo cartucho, facilmente instaláveis.

Utilizando esses protocolos de rede, o disjuntor envia dados de consumo de corrente, tensão, potência e energia para o seu banco de dados/supervisório. Mais dados para a gestão da sua produção.

Por fim, é possível acessar as funções do disjuntor pela internet! Recurso de IoT com completa segurança através do sistema supervisor do painel Ekip Link e do painel do operador do Ekip Control Panel.

Softwares para supervisão e controle

A ABB SACE oferece aplicativos que potencializam as funções de controle, aquisição de dados e proteção do disjuntor de caixa aberta Emax 2.

Estes softwares são:

  • Ekip Connect: software utilizável via Ethernet para comissionamento, análise de falhas e testes de barramentos de comunicação.
  • Ekip View: software integrável com dispositivos de marcas terceiras com objetivo de supervisionar e controlar as redes de comunicação.
  • Ekip T&P interface: software para teste de funções de proteção e manutenção normal das unidades de desarme. Contém interface gráfica avançada e gera relatórios de teste.

Performance e Desempenho

Disponível nos modelos E1.2, E2.2, E4.2, E6.2, o produto tem design compacto para diminuir as dimensões no painel e gerar economia em cobre para barramento.

A questão de dimensões se torna algo notável levando em conta as altas correntes de curto-circuito suportadas pelo Emax 2, e sua amplitude de possibilidades de funções. Alta capacidade em pequeno espaço.

Possui modelos especializados em proteção para geradores, com os relés eletrônicos Ekip Touch e Hi Touch na versão G.

E é um disjuntor com diversas certificações nacionais e internacionais, aprovado também por órgãos certificadores de remessa.

Características Elétricas

Algumas de suas notáveis características elétricas:

  • Corrente de curto-circuito: entre 42 kA e 200 kA;
  • Corrente nominal: 250 A a 6300 A;
  • Três ou quatro polos;
  • ICS ou capacidade nominal de interrupção em serviço sob curto-circuito: 100% da corrente de curto circuito no segundo surto, em todos os modelos.
  • Tensão de operação: até 690 V;
  • Tensão de isolamento: até 1000 V.

Relé eletrônico EKIP: o segredo por trás do Emax 2

A linha de relés eletrônicos EKIP é o fator chave da digitalização dos disjuntores ABB, sendo a linha mais tecnológica de sua categoria atualmente.

Estão disponíveis em 3 versões, normalmente também sendo compatíveis com os disjuntores de caixa moldada da linha Tmax XT:

EKIP Touch

Imagem: Relé Ekip Touch LSIG com módulo Ekip Measuring Pro no Disjuntor Emax 2.

É um dispositivo com funções muito além do simples controle de atuação do disjuntor de caixa aberta.

Algumas de suas funções:

  1. Ampla tela sensível ao toque (touch screen) de alta resolução;
  2. LED ligado para sinalização de correto funcionamento (watchdog);
  3. LED de sinalização de pré-alarme;
  4. LED de Alarme;
  5. Botão home para voltar ao menu inicial;
  6. Botão de teste e indicação de proteção atuada;
  7. Conector de teste e programação.

Através do módulo Ekip Measuring faz medição de diversas grandezas elétricas do circuito, como:

  • Corrente: fase, neutro e falha a terra (precisão de 1%);
  • Tensão: fase-fase, fase-neutro, residual (precisão de 0,5%);
  • Potência ativa, reativa e aparente (precisão de 2%);
  • Energia: ativa, reativa e aparente (precisão de 2%);
  • Fator de potência;
  • Frequência e fator de pico.

E todas essas medidas e informações podem ser transmitidas a um PLC de sua preferência utilizando o EKIP COM, módulo de comunicação que permitem integração com diversos protocolos de redes industriais.

Ekip Hi-Touch: O modelo mais avançado!

Uma atualização do Ekip Touch, o Hi-Touch possui funcionalidades similares com alguns acréscimos:

  1. Módulo de medição Ekip Measuring Pro incluso por padrão;
  2. Função Network Analyser para monitoramento da qualidade de energia do circuito.

Ekip DIP

Modelo básico e mais econômico de relé eletrônico para aplicações de menor complexidade.

As configurações são feitas por chaves, com indicações feitas por LED. Confira as funções destacadas:

  1. LED ligado para sinalização de correto funcionamento (watchdog);
  2. LED para sinalização de alarme das proteções L, S, I e G e diagnóstico;
  3. Dip switches para a configuração das proteções;
  4. Dip switches para configuração da proteção de neutro e frequência da rede;
  5. Botão de teste e indicação de proteção atuada;
  6. Conector de teste e programação.

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