entendendo curvas de viagem
introdução
curvas de viagem, também conhecidas como curvas de Corrente de tempo, podem ser um tópico intimidante. O objetivo deste breve artigo é apresentá-lo ao conceito de curvas de viagem e explicar como lê-las e entendê-las.
o que é UL?
Underwriters Laboratories (UL) foi criada em 1894 como o Underwriters Electrical Bureau, um bureau do Conselho Nacional de subscritores de fogo. A UL foi fundada principalmente para fornecer testes e certificação independentes para a segurança contra incêndio de produtos elétricos. Esses produtos incluem dispositivos de proteção de circuito discutidos neste artigo.
dispositivos de proteção de circuito
a proteção de circuito é empregada para proteger fios e equipamentos elétricos de danos em caso de sobrecarga elétrica, curto-circuito ou falha de aterramento. Tempestades de raios, tomadas de energia sobrecarregadas ou uma súbita onda elétrica podem resultar em uma situação perigosa com potencial para causar incêndio, danos ao equipamento ou ferimentos pessoais. A proteção do circuito é projetada para eliminar esse risco antes que ocorra cortando a energia do circuito.
o que é uma curva de viagem?
simplificando, uma curva de viagem é uma representação gráfica do comportamento esperado de um dispositivo de proteção de circuito. Os dispositivos de proteção de circuito vêm em muitas formas, incluindo fusíveis, disjuntores em miniatura, disjuntores de caixa moldada, Protetores suplementares, disjuntores de proteção do motor, relés de sobrecarga, Fusíveis eletrônicos e disjuntores de ar.
as curvas de viagem traçam o tempo de interrupção dos dispositivos de sobrecorrente com base em um determinado nível atual. Eles são fornecidos pelos fabricantes de dispositivos de proteção de circuito para ajudar os usuários a selecionar dispositivos que forneçam proteção e desempenho adequados ao equipamento, evitando tropeços incômodos.
Diferentes Tipos de Curvas de Viagem
Por que precisamos de diferentes curvas de viagem?
os disjuntores devem tropeçar rápido o suficiente para evitar falhas no equipamento ou na fiação, mas não tão rápido a ponto de dar viagens falsas ou incômodas.
para evitar viagens incômodas, os disjuntores precisam ser dimensionados adequadamente para compensar a corrente de entrada. O NEMA define inrush de pico instantâneo como o transiente de corrente momentânea que ocorre imediatamente (dentro de meio ciclo AC) após o fechamento do contato.
Inrush atual é o que faz com que as luzes para escurecer em uma casa quando um motor, como que em um secador de roupa ou aspirador de pó começa.
a Figura 2 (abaixo) é um exemplo da Corrente de entrada para um motor CA.
como mostra o gráfico, a corrente de entrada causada pela ativação do motor é 30A. É muito maior do que o funcionamento, ou corrente de estado estacionário. Os picos de corrente de inrush, em seguida, começa a decair como o motor gira para cima.
precisamos de diferentes curvas de viagem para equilibrar a quantidade certa de proteção contra sobrecorrente contra a operação ideal da máquina. Escolhendo um disjuntor com uma curva de viagem que Viagens muito cedo pode resultar em tropeço incômodo. Escolher um disjuntor que desloque tarde demais pode resultar em danos catastróficos à máquina e aos cabos.
como funciona um MCB?
para entender uma curva de viagem, é útil entender como funciona um disjuntor em miniatura ou dispositivo de proteção contra sobrecorrente. A figura 3 abaixo é uma olhada no interior de um disjuntor em miniatura (MCB).
com uma tira bimetálica (2) e uma bobina magnética/solenóide (6), um disjuntor em miniatura pode ser dois tipos separados de dispositivo de proteção de circuito em um. A tira bimetálica fornece proteção contra sobrecarga em resposta a sobrecorrentes menores, normalmente 10X a corrente de operação. A tira metálica consiste em duas tiras de metais diferentes, formadas juntas, que se expandem a taxas diferentes à medida que são aquecidas. Em uma situação de sobrecarga, a tira bimetálica se dobra e esse movimento aciona um mecanismo de disparo e quebra (Abre) o circuito. A tira converte uma mudança de temperatura em deslocamento mecânico.
a bobina magnética ou solenóide (6) reage a sobrecorrentes rápidas e mais altas causadas por curtos – circuitos, normalmente maiores que 10x a corrente de operação-até dezenas ou centenas de milhares de amperes. A corrente alta faz com que um campo magnético seja gerado pela bobina, movendo o pistão interno rapidamente (dentro de microssegundos) para acionar o mecanismo do atuador e quebrar o circuito.
a curva de viagem
Figura 4 (abaixo) é um gráfico de curva de viagem.
- o eixo X representa um múltiplo da Corrente de operação do disjuntor.
- o eixo Y representa o tempo de disparo. Uma escala logarítmica é usada para mostrar os tempos de .001 segundos até 10.000 segundos (2,77 horas) em múltiplos da Corrente de funcionamento.
a Figura 5 (abaixo) mostra uma curva de deslocamento B sobreposta ao gráfico. Os três principais componentes da curva de viagem são:
- curva de viagem térmica. Esta é a curva de viagem para a tira Bi-metálica, que é projetada para sobrecorrentes mais lentas para permitir em rush/startup, como descrito acima.
- Curva De Viagem Magnética. Esta é a curva de viagem para a bobina ou solenóide. Ele é projetado para reagir rapidamente a grandes sobrecorrentes, como uma condição de curto-circuito.
- A Curva De Viagem Ideal. Esta curva mostra qual é a curva de viagem desejada para a tira bimetálica. Devido à natureza orgânica da tira bimetálica e às mudanças nas condições ambientais, é difícil prever com precisão o ponto exato de disparo.
como uma curva de viagem se relaciona com um disjuntor real?
a Figura 6 (abaixo) mostra como os componentes internos do MCB se relacionam com a curva de viagem.
o topo do gráfico mostra a curva de viagem térmica para a tira bimetálica. Ele nos diz que em 1,5 X a corrente nominal mais rápida o disjuntor irá tropeçar é de quarenta segundos (1). Quarenta segundos a 2x a corrente nominal é a mais lenta que o disjuntor irá tropeçar (2).
a parte inferior do gráfico é para a viagem magnética da bobina / solenóide; 0,02 a 2,5 segundos a 3x a corrente nominal é a mais rápida que o disjuntor irá tropeçar (3). A mesma duração, 0,02 a 2,5 segundos, em 5x a corrente nominal, é a mais longa que levará o disjuntor para tropeçar (4).
a área sombreada no meio é a zona de disparo.
importante: as curvas de deslocamento representam o comportamento previsto de um disjuntor em estado frio (temperatura ambiente ambiente). Um estado frio é quando a tira bimetálica está dentro da temperatura ambiente de operação especificada para o disjuntor. Se o disjuntor tiver experimentado uma viagem térmica recente e não tiver esfriado até a temperatura ambiente, ele pode tropeçar mais cedo.
colocar tudo junto
a Figura 7 (abaixo) coloca esses conceitos em uma imagem mais clara.
tome nota especial da zona de tropeço onde o disjuntor pode ou não tropeçar. Pense nisso como a área do Gato de Schrödinger. Dentro da zona, até que um evento de sobrecorrente aconteça, não sabemos exatamente quando/se o disjuntor vai tropeçar (Gato de Schrödinger = morto) ou se o disjuntor não vai tropeçar (Gato de Schrödinger = vivo).
agora que juntamos tudo, é claro que escolher um disjuntor de curva 10A, B pode resultar em viagens incômodas, pois o disjuntor entra na zona de disparo em 30A. (veja a figura 8, abaixo.) D Os disjuntores são a escolha mais comum para motores elétricos, embora às vezes um disjuntor de curva C possa ser escolhido para aplicações que têm cargas mistas no mesmo circuito.
As três mais comuns curvas de viagem para Disjuntores Miniatura são B, C e D. colocando todos os três em um gráfico (Figura 9, abaixo), podemos ver como a térmica parte das curvas são semelhantes, mas há diferenças em como o magnético (bobina/solenóide) curva, e, assim, o disjuntor de funções.
em resumo:
a proteção do circuito é empregada para proteger fios e equipamentos elétricos de danos em caso de sobrecarga elétrica, curto-circuito ou falha no solo. Tempestades de raios, tomadas de energia sobrecarregadas ou uma súbita onda elétrica podem resultar em uma situação perigosa com potencial para causar incêndios, danos ao equipamento ou ferimentos pessoais. A proteção do circuito é projetada para eliminar esse risco antes que ocorra cortando a energia do circuito.
- os dispositivos de proteção de circuito incluem fusíveis, disjuntores em miniatura, disjuntores de caixa moldada, Protetores suplementares, disjuntores de proteção do motor, relés de sobrecarga, Fusíveis eletrônicos e disjuntores de ar.
- curvas de viagem predizem o comportamento dos dispositivos de proteção do circuito em condições de sobrecorrente menores e mais lentas e mais rápidas em relação às condições atuais.
- escolher a curva de viagem correta para sua aplicação fornece proteção de circuito confiável, enquanto limita o incômodo ou viagens falsas.
este artigo é uma breve visão geral das curvas de viagem. Não se destina a ser a resposta final sobre este tópico. Há muito mais a aprender, incluindo outros tipos de curvas de viagem e coordenação do disjuntor. Com o básico agora coberto, pode-se abordar com confiança esses tópicos.
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