Em 1923, Hugo Stotz combinou as proteções térmica e magnética em um único dispositivo.
Em 1923 ele começou a desenvolver um “fusível automático” usando sensores elétricos e atuadores mecânicos para proteger circuitos elétricos, evitando o sobreaquecimento dos cabos. Em 1924 patenteou sua invenção e, lançou no mercado, em 1928, o STOTZ-Automat. Hoje, sua invenção, que consiste em um dispositivo que tem como objetivo a proteção contra curto-circuitos e sobrecargas, é mundialmente conhecido como minidisjuntor.
O primeiro minidisjuntor foi um grande sucesso, ele podia ser fixado em soquetes de fusíveis. Em 1928, o primeiro ano de produção de minidisjuntores, a STOTZ desenvolveu o minidisjuntor de curva K, desenvolvido especialmente para aplicações que envolvessem motores, altamente indutivos.
No ano de 1957, com o minidisjuntor Hannover, a STOTZ superou toda a concorrência, oferecendo ao mercado um minidisjuntor que atuava mais rápido, garantindo maior eficiência na proteção combinado com a capacidade de ruptura de até 10 kA de curto-circuito. Isso foi possível devido à característica de hammer trip e outras melhorias construtivas.
1970: um novo padrão foi instituido – hoje conhecido como padrão DIN
Em 1970, o padrão trilho DIN foi introduzido e, desde o início, a STOTZ proveu minidisjuntores no então novo padrão.
Desde 1999 a ABB STOTZ-KONTAKT vem produzindo no padrão pro M Compact as linhas SH200 e S200.
E a história de sucesso continua ainda hoje
A ABB STOTZ-KONTAKT GmbH ainda é uma gigante alemã, com cerca de 1.500 funcionários envolvidos com as partes de desenvolvimento, fabricação e vendas de sistemas altamente modernos e compactos para as mais modernas instalações elétricas, dispositivos para a distribuição de produtos elétricos, para fabricantes de máquinas e para o segmento de automação predial/industrial. Sempre visando ajudar nossos clientes a aprimorar sua produtividade e desempenho, economizar energia e reduzir os impactos ambientais.
Mais segurança para você: um novo dispositivo de limitação e interrupção de corrente
Limitação e interrupção de corrente mediante um minidisjuntor
Quando se produz um curto-circuito é de suma importância que haja um seccionamento do circuito elétrico.
Os minidisjuntores hoje se compõem principalmente de: um desconector de sobrecarga bimetálico; um desconector eletromagnético para uma desconexão por curto-circuito; um mecanismo de comutação com contatos; e um sistema de extinção de arco. A figura 1 mostra os componentes básicos.
Neste artigo, nos concentraremos no dispositivo de desconexão por curto-circuito. O desconector eletromagnético por curto-circuito consiste numa bobina. Nesta bobina há um núcleo de ferro fixo com um transdutor móvel que se mantém em posição graças a uma mola. O desconector se encontra entre o núcleo de ferro e a mola. Quando a corrente supera um valor pré-determinado, a força eletromagnética gerada pela bobina atrai o transdutor contra a força da mola.
Durante a falha, os contatos do minidisjuntor se abrem devido à ativação da descarga magnética que separa os contatos depois de um tempo de atraso devido à inercia mecânica. Segundo a corrente nominal e a curva de atuação, o tempo de delay é de 0,5 ms a 1 ms. Durante esse tempo, a corrente de curto-circuito só se vê limitada pela resistência interna do minidisjuntor. Quando o arco ingressa no sistema de extinção, a tensão do mesmo supera a tensão de fornecimento e a corrente fica limitada.
Requisitos especiais
Para aplicações especiais, por exemplo, sistemas em c.c com cargas eletrônicas, um minidisjuntor normalmente não basta para limitar a corrente de curto-circuito. Muitos sistemas utilizam grandes quantidades de redes em paralelo onde a falha em uma só unidade de fornecimento pode por em risco toda a instalação, a menos que o sistema esteja protegido.
Durante um curto-circuito numa só fonte, a tensão de fornecimento em todos os ramais paralelos desce até um determinado nível. Se esta queda de tensão é muito alta e se mantém durante mais de 10 ms, todo o sistema se perderá devido à perturbação da tensão de fornecimento. Hoje em dia, uma solução é utilizar resistências de “amortecimento” com uma certa limitação da corrente e assegurar a seletividade para manter a máxima variação de tensão, ou seja, queda durante a falha dentro dos valores especificados. Uma segunda solução é o uso de capacitores de retenção com diodos de bloqueio para manter o nível de tensão. Todas estas soluções afetam a confiabilidade do sistema e se faz necessário instalar componentes adicionais.
Além disso, o capacitor de retenção causa perdas de energia e gera calor em condições normais. Para eliminar estas desvantagens, o Centro de Investigação Coorporativo de Vasteras (Suécia) desenvolveu um dispositivo de limitação e interrupção rápidas de corrente para o uso em sistemas de até 60 Vcc.
Princípios básicos do novo dispositivo
Uma ponte de contato que proporciona um par de contatos móveis funciona como ancoragem através de um pequeno espaço (0,6 mm) de ar em um núcleo de ferro. O espaço de ar está pré-magnetizado por meio de uma bobina que cerca o núcleo. O núcleo está formado por lâminas de aço para evitar correntes de Foucault. A direção de corrente principal e as polaridades do campo de pré-magnetização se selecionam com o fim de proporcionar uma força comum que atraia o contato até o centro ou o núcleo de ferro magnético. A limitação de corrente se vê influenciada principalmente pela velocidade. O núcleo lâminado aumenta a aceleração e, como consequência, reduz a magnitude da corrente.
− Unidade de desconexão por curto-circuito com núcleo de aço lâminado (1).
− A corrente de curto-circuito gera o campo magnético; a força de Lorentz resultante atua diretamente sobre a ponte de contato (2).
Um protótipo do dispositivo foi fabricado e provado pela ABB.
A imagem 3 mostra um oscilograma típico de uma prova de curto-circuito.
O oscilograma mostra uma prova com fornecimento de tensão com bateria de 60 Vcc e uma corrente esperada de curto-circuito de 2,2, kAcc.
Foi apresentado o novo dispositivo de limitação e interrupção rápidas de corrente. Os primeiros protótipos foram provados na ABB.
Os experimentos mostram que é possível conseguir uma limitação e interrupção rápidas de correntes que aumentem rapidamente em situações de falha, utilizando um lançamento eletromagnético dos contatos de acordo com a energia presente na corrente principal.
Sobre a ABB
A ABB (www.abb.com.br) é líder em tecnologias de energia e automação, proporcionando aos clientes industriais e de concessionárias a melhoria da sua performance energética, além da redução dos impactos ambientais. O grupo ABB opera em cerca de 100 países e emprega em torno de 150.000 funcionários.