A história incomum de um disjuntor convencional

A evolução do dispositivo de proteção: da época de Edison até o presente

O disjuntor é tão familiar para nós que parece que não há nada de interessante nele. Mas antes que o switch adquirisse sua aparência moderna e se instalasse em todas as casas, escritórios, escolas, shopping centers e empresas, passou por uma longa evolução.

1836-1899

O primeiro disjuntor de linha foi inventado pelo americano Charles Grafton Page. Em 1838, ele criou um disjuntor - na verdade, um tanque de mercúrio com uma haste de contato. À medida que a corrente aumentava, um campo eletromagnético apareceu, fazendo a haste subir do mercúrio. O circuito se abriu e, quando o campo magnético desapareceu, todos os elementos retornaram aos seus lugares.

Protótipos posteriores de fusíveis apareceram. Seu dispositivo foi patenteado por Thomas Edison em 1880: um inserto fusível feito de papel alumínio ou arame foi colocado em um frasco de vidro. Externamente, o fusível se assemelhava a uma lâmpada familiar, mas com aparente primitividade, fornecia uma quebra de rede durante a sobrecarga: a pastilha queimava - o circuito era aberto.

No final do século 19, os disjuntores apareceram com proteção automática contra curto-circuito. Era um dispositivo com contatos de mola, que eram mantidos no lugar por uma trava. Sob a influência de um eletroímã, ele abriu e acionou uma mola de ruptura. Esse princípio se mostrou tão eficaz que ainda é usado em disjuntores industriais.

Metralhadora Charles Grafton Page

1900-1910

No início do século XX, um verdadeiro boom de disjuntores começou na Europa. Na Exposição Mundial em Paris, Electric b. Schukkert in Nuremberg ”introduziu um gerador trifásico com um novo disjuntor.

A revista "Eletricidade", em 1902, relatou: "A comutação secundária de um disjuntor após a queda do circuito é possível somente quando a causa do curto-circuito ou outros danos tiver sido realmente eliminada. O dispositivo é muito sensível. Sempre funciona na mesma corrente. Por meio de um parafuso especial, o dispositivo pode ser entregue a qualquer número de ampères até 2000 ”.

Em 1910, um interruptor com dois relés apareceu. O dispositivo desconectou a rede instantaneamente apenas com um grande congestionamento. Se a energia da rede aumentasse um pouco, o switch disparava com um atraso ajustável.

No mesmo período, os inventores estão pensando em como resolver o problema do arco elétrico, formado quando os contatos se abrem e destroem os elementos do disjuntor. Mikhail Dolivo-Dobrovolsky inventa um dispositivo de arco: uma grade metálica de material isolante com fendas estreitas apaga um arco elétrico esmagando-o em pequenas partes.

Disjuntores no início do século XX

1911-1920

Em 1911, o primeiro disjuntor a óleo foi apresentado em uma exposição em Turim. Os franceses demonstraram duas opções ao mesmo tempo: trifásica a 25 kV e monofásica a 45 kV, com capacidade de 10 kVA. As entradas, os sistemas de contato e arco de um interruptor foram colocados em um reservatório aterrado com óleo, que estava sob pressão. O tanque de óleo serviu não apenas para extinguir o arco, mas também para isolar partes vivas.

Simples, confiáveis ​​e baratos, esses disjuntores também apresentavam algumas desvantagens significativas: eles podiam explodir, eram perigosos ao fogo e tinham dimensões muito impressionantes.

Em 1914, o mesmo Dolivo-Dobrovolsky inventou uma treliça deiônica com eletroímãs especiais para desenhar um arco elétrico no espaço da câmara de arco. A tecnologia ajuda a extinguir o arco da maneira mais eficiente possível.O princípio aplicado há 105 anos ainda é usado em disjuntores.

1921-1945

Os engenheiros alemães Hugo Stotz e Heinrich Schachtner fizeram uma revolução: eles combinaram unidades de disparo térmicas e magnéticas em uma única unidade reutilizável. Como resultado, os dispositivos começaram a proteger não apenas contra sobrecargas (como seus antecessores fizeram com uma liberação térmica), mas também contra curtos-circuitos. Agora, o inserto não precisava ser alterado após cada operação - bastava pressionar um botão e reiniciar o interruptor.

Disjuntor Hugo Stotz

Os alemães obtiveram uma patente para a invenção em 1924 e, quatro anos depois, o primeiro disjuntor modular do mundo apareceu no mercado, que foi produzido sem alterações estruturais por quase 30 anos.

Publicidade de disjuntores Hugo Stotz nos anos 20 - 30 do século XX

Na década de 1930, surgiram câmaras de arco para extinguir faíscas que ocorrem quando o dispositivo é acionado e também surgiram almofadas de contato feitas de materiais contendo prata.

De acordo com Denis Nikitin, engenheiro especialista, um dos principais fabricantes e fornecedores de equipamentos elétricos e de iluminação, atualmente a prata pura não é usada na fabricação de disjuntores devido ao baixo ponto de fusão e à rápida destruição durante a queima do arco.

Em dispositivos modernos, uma liga de prata com uma substância refratária (metálica ou não metálica) é usada para aumentar a resistência do grupo de contato. Por exemplo, os comutadores em série usam soldas feitas de material contendo prata, o que aumenta a resistência ao desgaste do grupo de contatos e reduz a resistência à transição. Consequentemente, a vida útil do disjuntor aumenta, sua confiabilidade aumenta.

Patente Hugo Stotz para disjuntor

Publicidade de switches Stotz em cartões postais

1946-1975

Na Rússia, o desenvolvimento da tecnologia seguiu um caminho ligeiramente diferente. No período pós-guerra, os disjuntores AB25 foram amplamente utilizados. Os lançamentos neles eram apenas térmicos, portanto, esses dispositivos protegiam com segurança apenas contra sobrecargas.

Curtos-circuitos se tornaram um problema: a rede elétrica deve ser aberta instantaneamente, mas a placa bimetálica da liberação térmica precisa de tempo para aquecer e operar. O disjuntor de corrente de curto-circuito com essa liberação, é claro, desconectou-se, mas um incêndio na fiação poderia começar mais cedo.

Quanto às câmaras de arco dos disjuntores soviéticos das décadas de 1950-1960, elas continham um pequeno número de placas. A eficiência da extinção de arco, neste caso, é baixa devido ao pequeno esmagamento.

Há muito mais placas nas câmaras de arco modernas, enquanto os engenheiros estão tentando encontrar o equilíbrio ideal entre o aumento do número de placas para eficiência de arco e a compacidade dos disjuntores.

Disjuntores na primeira metade do século XX

Interruptor automático STOTZ-KONTAKT de 1952 de lançamento

Disjuntor ABB

Publicidade de disjuntores na Alemanha nos anos 70 do século XX

1976-1991

Nos próximos 20 anos, o vetor de desenvolvimento de disjuntores no mundo mudou para melhorar o desempenho, melhorar os sistemas de arco e contato e o surgimento de acionamentos. Mas em nosso país, esse período foi marcado pela proliferação de switches AE1031.

Interruptor automático AE1031

Sua liberação ainda era apenas térmica, mas havia também uma diferença fundamental - a ausência de uma câmara de arco.

Quando o dispositivo é acionado, seus contatos divergem a uma distância maior que os dispositivos da geração anterior, e o arco se apaga. Tais interruptores lidam com sua tarefa e ainda são encontrados em painéis de apartamentos de prédios residenciais.

Interruptor AE1031 desmontado

“É melhor substituir esse comutador por um moderno, equipado com uma liberação eletromagnética e uma câmara de arco. As cargas aumentaram significativamente e as correntes de curto-circuito aumentaram ”, explica Denis Nikitin (IEK GROUP). - Para garantir a segurança das redes elétricas, os disjuntores requerem operação e velocidade confiáveis. Os dispositivos modernos operam com um curto-circuito quase instantaneamente - em 0,1 segundos ".

Câmara de arco ampliada do disjuntor VA47-60 IEK®

Desde a década de 1990 nos dias de hoje

Nos anos 90 A Rússia fez uma tremenda inovação no design e fabricação de disjuntores, adotando as melhores práticas de empresas estrangeiras e introduzindo suas próprias tecnologias que atendem às demandas do mercado doméstico.

A maioria dos disjuntores domésticos modernos possui liberações térmicas e eletromagnéticas, protegendo a rede ao mesmo tempo contra sobrecargas e curtos-circuitos.

Para eles, os fabricantes produzem módulos adicionais que expandem a funcionalidade dos disjuntores.

Por exemplo, são inventadas unidades de disparo que podem ser controladas remotamente. Eles permitem que você abra o circuito à distância e são indispensáveis ​​durante um incêndio, quando você precisa desligar a ventilação ou abrir a trava eletromagnética da porta, mas não há acesso à blindagem.

Moderno BA47-60M IEK®

O impulso do sistema de proteção contra incêndio é alimentado com uma liberação independente e libera o disjuntor. Um exemplo é a montagem sem parafusos com uma faixa de tensão operacional de 161–253 V, que é usada para acionar um, dois, três ou quatro pólos dos disjuntores das séries BA47-29 e BA47-100 IEK®.

A resistência ao desgaste mecânico dos disjuntores modernos foi projetada para não menos de 20.000 ciclos e a elétrica para não menos que 6000. Os principais fabricantes conseguiram alcançar indicadores impressionantes graças ao design especial da caixa com transferência de calor aprimorada e sua proteção adicional contra queima por trás do arco ( o calor é removido através de placas de plástico e metal).

A evolução das câmaras de arco continua: o número de placas aumenta, são instaladas grades duplas de extinção na saída, o que aumenta a segurança contra incêndio do aparelho, impedindo a descarga dos produtos da queima do arco.

Os sistemas de controle automático de características (dependendo das condições de trabalho) estão sendo cada vez mais introduzidos nos dispositivos modernos, os microprocessadores estão sendo cada vez mais usados ​​para modelagem de arco e o aparecimento de máquinas trifásicas com um tempo de resposta de 1 ms. A evolução do disjuntor continua.

Material preparado pelo serviço de imprensa do IEK GROUP