Unidade 06 Disjuntores

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CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS 
ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA 
 EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIDADE DE ENSINO 06 
 
 
DISJUNTORES 
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ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA 
 EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS 
 
CONSIDERAÇÕES INICIAIS 
 
• Uma das grandes dificuldades que sempre se apresentam para uma confiável operação dos 
sistemas elétricos de potência (e que se constituem em um desafio para os cientistas e 
pesquisadores) reside na tecnologia para se manobrar (abrir/ fechar) os circuitos com 
correntes de carga ou de defeito; 
• O grande dificultador é o fenômeno natural que surge durante estas operações, conhecido 
como ARCO ELÉTRICO. 
• Por essas razões, os chamados DISJUNTORES são considerados como os dispositivos da 
maior importância nas situações de manobra e proteção dos sistemas elétricos, uma vez 
que tais equipamentos foram desenvolvidos especificamente com as finalidades de operar 
de forma adequada diante das condições acima mencionadas. 
 
 
ALGUMAS CONSIDERAÇÕES SOBRE O ARCO ELÉTRICO E SUA PRESENÇA 
NA MANOBRA DOS CIRCUITOS 
 
• De acordo com a ABNT NBR-5456: 
 
ARCO ELÉTRICO: Condução em gás auto mantida para a qual a maioria dos portadores de 
carga são elétrons liberados por emissão eletrônica primária. 
 
ou, em outro formato: 
 
ARCO ELÉTRICO: É o resultado da ruptura dielétrica do gás, produzindo uma descarga de 
plasma (similar a uma fagulha instantânea) resultante de um fluxo de corrente em um meio 
normalmente isolante, a exemplo do ar. 
 
• Quando se muda de estado um circuito (abrindo-o ou fechando-o), são reconhecidas as 
dificuldades impostas pelo fenômeno natural representado pelo arco elétrico que surge 
durante a separação ou junção dos contatos; 
• No caso dos disjuntores de potência, este inconveniente deve ser eliminando, uma vez que 
estes equipamentos devem interromper todas as solicitações das correntes elétricas de 
carga ou de defeito, associadas às sobretensões que possam surgir no sistema elétrico; 
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• Ocorre que, no momento da separação dos contatos (fixos e móveis) dos disjuntores, o 
arco elétrico (constituído principalmente de íons e elétrons livres) acompanha a forma de 
onda senoidal da corrente a ser extinta naturalmente, na sua passagem da onda senoidal 
pelo zero do ciclo. 
• Como soluções para se eliminar tal inconveniente, foram desenvolvidas algumas técnicas 
de interrupção do arco elétrico, as quais foram empregadas nos diferentes modelos de 
disjuntores; 
• Seja no entanto qual for a técnica 
utilizada, uma elevada energia é dissipada 
através do arco durante a sua interrupção. 
Portanto, independentemente do tipo de 
disjuntor, procura-se sempre monitorar o 
arco elétrico da melhor forma que for 
possível, evitando as interrupções bruscas 
de corrente e sobretensões, o que podem 
provocar, entre outros inconvenientes, 
gastos excessivos dos contatos e das 
câmaras de arco, deteriorando-as. 
 
Evolução nas Tecnologias de Extinção do Arco Elétrico 
 
 
• Os tipos de arco em torno dos contatos de ocorrência mais usual são os seguintes: 
Deterioração de um contato fixo (a) e de um 
contato móvel (b) de um disjuntor, após várias 
operações.
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A. Fluxo axial B. Fluxo transversal
Contato Fixo Corpo Isolante
Contato 
Fixo
Bocal
Arco
Pressão
Atmosférica
P2
Alta Pressão
de ar P1 Alta Pressão
de ar P1 Arco
Contato 
Fixo
Contato 
Móvel
Contato 
Móvel
 
 
Tanque vivo: quando o arco 
elétrico contribui ele próprio no 
processo de extinção.
Ex.: quando o arco provoca a 
vaporização do óleo e a sua 
rotação no vácuo
Tanque morto: quando o arco elétrico não 
contribui no processo de extinção, o que é
executado apenas pelo dielétrico e pelos 
mecanismos.
Ex.: na extinção do arco no disjuntor
grande volume de óleo, este último se 
presta apenas como isolante e refrigerante.
 
 
CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS 
 
Corrente Nominal (In): Valor RMS da corrente em regime contínuo que o disjuntor deve ser 
capaz de conduzir permanentemente, sem que a elevação de temperatura exceda os valores 
especificados nas condições especificadas na respectiva Norma. 
 
Corrente de Interrupção (kA): Corrente no polo de um disjuntor no instante do início do 
arco durante uma operação de abertura. 
 
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Corrente de Interrupção Simétrica Nominal (Icc): Valor RMS da componente alternada da 
corrente de interrupção nominal em curto-circuito. A corrente de interrupção simétrica é 
utilizada em alternativa à Potência de Interrupção. 
 
Potência de Interrupção (Pcc): A Potência de Interrupção (Pcc) é dada (para os circuitos 
trifásicos) por: Pcc = V . Icc . √3, onde V é a tensão de operação e Icc a corrente de 
interrupção, sendo usuais as grandezas MVA e GVA. 
 
Corrente de Interrupção Assimétrica: A corrente de interrupção assimétrica é dada por: 
Iass = Isim . a, onde a = fator de assimetria obtido conforme indicado abaixo. 
 
 
Porcentagem da Componente Contínua: Relação percentual entre a componente contínua e 
a componente alternada da corrente de interrupção nominal em curto-circuito. 
 
Corrente de Estabelecimento (Ie): Valor de crista do primeiro ciclo de corrente em um polo 
de um disjuntor, durante o período transitório que se segue ao instante do estabelecimento da 
corrente, em uma operação de fechamento. 
 
Corrente Suportável de Curta Duração (kA): Valor RMS da corrente que um disjuntor 
pode suportar na posição fechada, durante um curto intervalo de tempo especificado, nas 
condições prescritas de emprego e de funcionamento. 
 
Tempo da Corrente Nominal de Curto-Circuito (Tcc): A duração nominal da corrente de 
curto-circuito é aquela a qual o disjuntor, quando fechado, pode suportar a corrente de 
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interrupção simétrica nominal. A duração nominal da corrente de curto-circuito dos 
disjuntores é usualmente de 3 segundos. 
 
Tensão Nominal (kV): Valor RMS da tensão para o qual o disjuntor é projetado para operar 
e ao qual são referidos os outros valores nominais. 
 
Nível de Isolamento (kV): Valor da tensão suportável que caracteriza o isolamento de um 
disjuntor em relação a sua capacidade de suportar esforços dielétricos. 
 
Nível de Isolamento em função da Altitude: 
 
• Os valores nominais das tensões suportáveis 
à frequência industrial (60 Hz) e de impulso 
são especificados de acordo com a NBR 
6936 e IEC –Publ. 71 para cada nível de 
tensão de isolamento e são válidos para as 
condições atmosféricas normais referidas ao 
nível do mar, ou seja: 1013 mbar a 20°C e 
umidade do ar 11g/cm³. 
• Como se sabe, a capacidade de isolação de 
um isolamento no ar decresce com o 
aumento da altitude, devido às alterações da densidade do ar. As Normas Técnicas 
costumam desprezar esta redução da capacidade de isolação para altitudes de até 1.000m. 
Para altitudes superiores, deve ser aplicado um fator de correção “k” conforme gráfico 
apresentado ao lado; 
 
• Tensão Suportável à Frequência Industrial(kV): Valor RMS da tensão senoidal de 
frequência industrial (60Hz) que um disjuntor deve suportar, em condições de ensaio 
especificadas (a seco e sob chuva). 
 
• Tensão Suportável de Impulso –TSI (kV): Valor do impulso normalizado, atmosférico 
pleno ou de manobra que um disjuntor suporta, nas condições prescritas nos ensaios. 
 
• Tensão de Restabelecimento (TR): Tensão que surge entre os terminais de um polo do 
disjuntor, após a interrupção da corrente. 
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• Tensão de Restabelecimento Transitória (TRT): Tensão de restabelecimento no 
intervalo de tempo em que ela tem uma característica transitória apreciável. 
 
• Taxa de Crescimento da Tensão de Restabelecimento Transitória (TCTRT): Relação 
entre o valor de crista da TRT e o tempo gasto para atingir esta tensão. 
 
• Tempo de Fechamento (ms): Intervalo de tempo desde o início do comando até o 
fechamento galvânico dos contatos em todos os polos. 
 
• Tempo de Abertura - ou de corte (ms): Intervalo de tempo desde o início do comando 
até a separação galvânica dos contatos em todos os polos. 
 
• Tempo de Interrupção (ms): Intervalo de tempo desde o início da separação galvânica 
dos contatos em todos os polos até a final extinção do arco. 
 
• Tempo de Arco (ms): Intervalo de tempo desde o início do comando até a final extinção 
do arco. 
 
• Capacidade de Interrupção: É a capacidade do disjuntor em suportar as correntes de 
defeito em condições definidas, sem apresentar reignição. É dada em kA, MVA ou GVA. 
 
Evolução na Capacidade de Interrupção dos Disjuntores (GVA) 
 
 
• Algumas das condições de operação nas quais o disjuntor deverá garantir a sua capacidade 
de interrupção: 
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� Manobra de Banco de Capacitores (ou interrupção de correntes capacitivas); 
� Operação em Condições de Tensão de Restabelecimento Transitória; 
� Ciclo de Operação; 
� Operação em Oposição de Fases; 
� Operação em Frequência Própria. 
 
• Condições em que o disjuntor deverá garantir a sua capacidade de interrupção: 
 
� Manobra de Banco de Capacitores (ou de correntes capacitivas): Na manobra de 
capacitores, é imprescindível que o disjuntor seja capaz de interromper a corrente da 
potência mais elevada do banco, sem reacendimento e, conseqüentemente, sem 
sobretensões. Os disjuntores devem ser adequados para manobra de correntes 
capacitivas mais elevadas, sem risco de ocorrer reacendimentos. 
� Operação em Condições de Tensão de Restabelecimento Transitória: Como se 
sabe, mesmo após interrompida a corrente, surge no circuito a “tensão de 
restabelecimento transitória”, cujo valor é fundamental para se determinar a 
capacidade de ruptura do disjuntor. Desta forma, o projeto e a construção do 
equipamento deverão possibilitar a total interrupção do arco elétrico, uma vez 
conhecidos os parâmetros da referida tensão de restabelecimento. 
� Ciclo de Operação: É a sequência nominal de operação estabelecida pela norma, na 
qual deve ser garantida a capacidade de interrupção. Pode ser com ou sem religamento 
rápido do disjuntor. 
 
 Sequência Nominal de Operação sem Religamento Rápido: 
 O-0,3s-CO-3 min-CO - Normas: NBR 7118 (ABNT); IEC56-2 
 Sequência Nominal de Operação com Religamento Rápido: 
 O-0,3s-CO-15 s-CO - Normas: NBR 7118 (ABNT); ANSI C37 
 
 Sendo, 
 
 O = Uma operação de abertura (open); 
 C = Uma operação de fechamento (close); 
 S = Tempo em segundos. 
 
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� Operação em Oposição de Fases: O disjuntor deve operar sem reignição ainda que 
ocorra o desligamento de uma fonte, estando o sistema alimentado por vários 
geradores em paralelo (sistema elétrico em anel). Como os geradores operam em 
sincronismo, pode ocorrer um defasamento de 180º no ângulo das tensões, o que 
significaria surgir nos terminais de abertura do disjuntor durante sua operação uma 
tensão de até duas vezes o valor de sua tensão nominal. 
� Operação em Frequência Própria: Em consequência da presença de indutâncias e 
capacitâncias no sistema elétrico, no instante da interrupção será provocada uma 
oscilação de tensão entre os contatos. Essa oscilação obedece a uma frequência 
designada “frequência própria do sistema elétrico”. Quanto maior for essa 
frequência, mais difíceis serão as condições de interrupção do arco. Isto pelo fato 
destas oscilações submeterem o disjuntor a sobretensões e, sendo estas sobretensões 
rapidamente alcançadas, o tempo disponível para se regenerar o dielétrico entre os 
contatos será muito pequeno. Caso as sobretensões atinjam valores em um tempo 
insuficiente para a regeração do meio dielétrico poderá ocorrer a reignição do arco 
elétrico. 
 
DISJUNTORES DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA 
 
CONCEITUAÇÃO SEGUNDO A NORMA ABNT NBR-5459 
 
DISJUNTOR: 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 
que porventura surjam no circuito, a exemplo 
das correntes de curto-circuito. 
 
 
 
 
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PRINCIPAIS TIPOS DE DISJUNTORES QUE OPERAM NO SISTEMA ELÉTRICO 
DE POTÊNCIA 
 
Os disjuntores são designados de acordo com a técnica de interrupção que cada um deles 
utiliza. Desta forma, são considerados tipos principais: 
 
DISJUNTOR
VÁCUO ARCOMPRIMIDO
GRANDE VOLUME
(GVO)
PEQUENO VOLUME
(PVO)
ÓLEO MINERALSOPROMAGNÉTICO GÁS SF6
 
 
A. DISJUNTORES A SOPRO MAGNÉTICO (OU DISJUNTORES A SECO)
 
 
CONCEITO 
Disjuntor cujos contatos principais operam em um campo magnético produzido pela 
própria corrente que percorre o circuito principal; 
 
• Neste tipo de disjuntor os contatos se abrem no ar, empurrando o arco para dentro das 
câmaras de extinção, onde ocorre a interrupção devido a um aumento na resistência do 
arco e, consequentemente, na sua tensão; 
 
• O aumento da resistência do arco é devido: 
1. Ao alongamento do arco; 
2. À fragmentação do arco em arcos menores, em série, nas várias fendas da câmara de 
extinção; 
3. Ao resfriamento do arco em contato com as paredes da câmara 
 
• Durante o processo de interrupção da corrente, desde a separação dos contatos principais 
até a total extinção do arco, são consideradas três etapas: 
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1ª etapa – Separação dos contatos principais anti-arco; 
2ª etapa – No seu deslocamento de subida espontânea, o arco atinge os defletores da 
câmara; como a corrente atravessa a bobina de sopro, inicia-se a excitação do circuito 
magnético. Neste instante, surge uma força que atua sobre o arco, empurrando 
bruscamente para cima; 
3ª etapa – o efeito da força criada pelo campo magnético introduz o arco no pacote 
cerâmico da câmara. Nesta etapa, ocorre a extinção do arco no instante da primeira 
passagem de corrente pelo zero do ciclo. 
 
ETAPAS DA OPERAÇÃO DURANTE A INTERRUPÇÃO 
 
 
 
Uma análise do comportamento do arco 
elétrico em seus diversos estágios desde 
seu surgimento até a sua total extinção 
pode ser interpretada pelaoscilografia ao 
lado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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PRINCIPAIS COMPONENTES DA CÂMARA DE EXTINÇÃO DE ARCO 
 
 
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ASPECTOS CONSTRUTIVOS 
 
 
1. Pacote cerâmico de resfriamento do arco; 
2. Terminais principais de entrada e saída de 
corrente; 
3. Contatos principais móveis; 
4. Caixa do mecanismo de operação; 
5. Base suporte. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
INSTALAÇÃO DO DISJUNTOR EM PAINEL 
 
 
 
1
2
4
3
5
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CARACTERÍSTICAS / VANTAGENS / DESVANTAGENS NA APLICAÇÃO 
 
� Vida elétrica elevada; 
� Peso e dimensões relativamente grandes, especialmente para tensões mais elevadas; 
� Fácil inspeção; 
� Ausência de sobretensões durante as manobras para qualquer valor de corrente; 
� Corrente nominal, capacidade de interrupção e de fechamento elevadas; 
� Elevada capacidade de interrupção das correntes de curto-circuito quando utilizados 
em instalações no interior de painéis na classe de média tensão. 
� Não produzem grandes surtos de manobra; 
� É recomendável onde as instalações com o óleo isolante são problemáticas (por ser 
este um meio de extinção inflamável); 
 
B. DISJUNTORES A ÓLEO MINERAL
 
 
ÓLEO ISOLANTE MINERAL COMO MEIO DE INTERRUPÇÃO 
 
A utilização do óleo como meio de interrupção se constitui em uma das mais antigas formas 
de operação dos disjuntores. 
O poder de extinção do óleo pode ser explicado da seguinte forma: 
 
• A temperatura do arco sendo elevadíssima, 
decompõe o óleo e libera gases compostos 
basicamente de: 
1. 70% de hidrogênio (H2); 
2. 20% de acetileno (C2H4); 
3. 10% de metano e outros gases. 
 
• Quem predomina nesta queima é o H2; por 
esta razão, diz-se que o arco se queima 
em uma atmosfera de hidrogênio. 
 
• Como este gás tem uma condutividade térmica bastante elevada, a retirada de calor se 
processa de maneira eficiente, resfriando o arco; 
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• Pode-se considerar, portanto, que: 
� A interrupção ocorre com contribuição direta de dois elementos inflamáveis: o 
óleo isolante e o hidrogênio; 
� A interrupção ocorre juntamente com uma elevação de pressão; 
• Durante o processo de interrupção do arco, a pressão dos gases atinge valores da ordem de 
50 a 100 Kgf/cm²; 
• Ocorrida a a interrupção, as bolhas formadas pelos gases saem do disjuntor em direção à 
atmosfera após resfriados; 
• Neste processo, é ainda produzida uma pequena quantidade de substâncias carboníferas, 
que permanecem em suspensão no óleo, reduzindo progressivamente as suas 
características dielétricas. 
 
TIPOS DE DISJUNTORES A ÓLEO ISOLANTE MINERAL 
 
1 - Disjuntores a Grande Volume de Óleo (GVO) 
 
Conceito: Disjuntor cujos contatos principais operam imersos em óleo, em quantidade 
suficiente para isolação entre as partes vivas e a terra. 
 
2 - Disjuntores a Pequeno Volume de Óleo (PVO) 
 
Conceito: Disjuntor cujos contatos principais operam imersos em óleo, que se presta 
essencialmente para extinção do arco entre as partes vivas e a terra. 
 
1 - DISJUNTORES A GRANDE VOLUME DE ÓLEO (GVO) 
 
• Este o mais antigo dos tipos de disjuntores isolados a óleo mineral; 
• As primeiras unidades construídas, consistiam apenas de um tanque metálico, no interior 
do qual eram imersos os contatos, sem nenhuma câmara de extinção (a exemplo das 
chaves a óleo); 
• Inicialmente, colocavam-se os três polos em um único tanque e, posteriormente, cada polo 
foi instalado em tanques independentes (porém com operação tripolar); 
• Embora possuam grande capacidade de interrupção, foram perdendo espaço nos sistemas 
elétricos em função das suas grandes dimensões e do grande volume de óleo a ser tratado; 
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• Foram fabricados até o nível de 230kV. 
 
COMPONENTES DISJUNTOR 1Ø 
1. Bucha isolante de passagem;
2. Indicador de nível de óleo;
3. Abertura para alívio de sobrepressões
4. Haste móvel;
5. Concha guia da haste móvel;
6. Câmara de extinção e contatos fixos;
7. Unidade de controle do arco;
8. Contato paralelo;
9. Resistor;
10. Suporte de movimentação dos contatos 
móveis;
11. Amortecedor de impulso.
 
 
COMPONENTES DISJUNTOR 3Ø 
 
1. Bucha isolante de passagem;
2. Indicador de nível de óleo;
3. Abertura para alívio de sobrepressões
4. Transformador de corrente;
5. Concha guia da haste móvel;
6. Haste móvel;
7. Câmara de extinção e contatos fixos;
8. Resistor de amortecimento;
9. Suporte de movimentação dos contatos 
móveis
 
 
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DETALHE DOS CONTATOS
PRINCIPAIS MÓVEIS
CONTATOS PRINCIPAIS 
DURANTE A OPERAÇÃO
 
 
2 - DISJUNTORES A GRANDE VOLUME DE ÓLEO (GVO) 
 
 
 
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• Estes disjuntores representam a evolução dos 
antigos GVO, na medida em que se procurou 
projetar uma câmara de extinção de arco para 
cada polo, diminuindo, portanto, drasticamente 
o volume de óleo total do equipamento; 
• Neste caso, chegou-se a uma solução na qual 
apenas o volume do polo onde se abrigava a 
câmara de extinção era preenchida com o óleo 
isolante;
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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SEQUÊNCIA NA EXTINÇÃO DO ARCO NA CÂMARA DE UM DISJUNTOR PVO 
 
• A figura ao lado mostra a câmara de 
extinção de arco de um disjuntor PVO na
posição “ligado”, sendo:
 
• A figura ao lado mostra a câmara do mesmo 
disjuntor durante o processo de extinção de
correntes de baixa intensidade;
• Neste caso, o fluxo de óleo independe da 
corrente. Tal fluxo é produzido pelo movimento 
descendente da haste do contato móvel, que 
impulsiona o óleo para cima, agindo sobre a 
base do arco localizada junto à ponta do 
contato móvel.
 
• A figura ao lado mostra a câmara do mesmo disjuntor 
durante o processo de interrupção de correntes elevadas;
• Neste caso, quando o arco ultrapassa o furo que divide as 
câmaras superior e inferior, forma-se na câmara inferior uma 
bolha de gás que é pressionada pelo óleo para cima;
• Como na câmara superior existe um volume de ar, o vapor de 
óleo se condensa e os gases escapam através das válvulas de 
expansão, sendo seu fluxo orientado para que atinja o arco por 
todos os lados com possante jato radial;
• Este tipo de câmara, como visto anteriormente, é designado 
“câmara axial”.
 
 
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OUTRO TIPO DE CÂMARA DE EXTINÇÃO DO ARCO EM UM DISJUNTOR PVO 
 
• Outro tipo de câmara de extinção é
conhecido como “câmara de jatoou 
sopro transversal”;
• Neste caso, o óleo é também injetado 
transversalmente sobre o arco e 
forçado a sair pelas aberturas laterais 
da câmara.
Detalhe do polo completo
Detalhe da câmara
 
1. Válvula de escape de gases;
2. Câmara de expansão de gases;
3. Topo da câmara de extinção;
4. Terminal de conexão;
5. Câmara de extinção;
6. Papel isolante no interior do invólucro;
7. Parte inferior do contato fixo;
8. Selo do óleo;
9. Pistão injetor de óleo;
10. Contato móvel;
11. Válvula de dreno de óleo;
12. Mecanismo de operação.
13. Válvula de dreno de óleo;
14. Compartimento da câmara de extinção;
15. Suporte isolante.
 
 
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INTERRUPÇÃO DE GRANDES CORRENTES DE FALTA 
 
• Quando solicitadas a interromper grandes 
correntes de falta, dependendo das 
características do disjuntor e do circuito a ser 
chaveado, é necessário que se instale mais de 
uma câmara em série;
• Além disto, é comum a existência de “câmaras 
de extinção auxiliares” (circuitos RC, p. ex.) 
que operam em sincronismo com as câmaras 
principais, funcionando como divisores de 
tensão com o objetivo de se obter um melhor 
poder na interrupção do arco.
Câmara de Extinção Principal
Câmara de Extinção Auxiliar
 
 
PRINCIPAIS COMPONENTES DOS 
DISJUNTORES A PVO DE M.T.
DETALHE DO TERMINAL 
DE PRESSÃO
4
2
1
5
3
1.Terminais de Pressão;
2.Câmaras de Extinção;
3.Caixa do Mecanismo de 
Comando;
4.Tomada dos Condutores 
de Controle e Comando;
5.Rodas para Extração do 
Equipamento.
 
 
 
 
 
 
 
 
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PRINCIPAIS COMPONENTES DOS DISJUNTORES A PVO DE A.T. 
1. Caixa do mecanismo de comando – incluem as molas 
de abertura e fechamento pré-carregadas e demais 
componentes do comando do disjuntor;
2. Corpo isolante – constituído de um cilindro de 
porcelana (AT e EAT) e de fibra de vidro (MT). A 
câmara e os contatos se localizam em seu interior;
3. Terminais de corrente – entrada e saída das conexões;
4. Coluna de sustentação do conjunto “corpo isolante”; 
5. Base suporte – estrutura em perfis de aço zincado.
1
2
3
5
4
 
 
ALGUMAS FORMAS CONSTRUTIVAS 
 
 
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ENGENHARIA INDUSTRIAL ELÉTRICA 
 EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS 
 
VANTAGENS 
 
1. A produção de hidrogênio durante o processo de extinção do arco auxilia na sua 
interrupção; 
2. O óleo permite a isolação dos contatos abertos e após a extinção do arco; 
3. O óleo é meio isolante entre as partes vivas e o potencial de terra do invólucro; 
4. Particularmente, no disjuntor a PVO: 
� Peso e dimensões reduzidas; 
� Custo razoável; 
� Construção simples; 
� Comando com pequena energia de armazenamento; 
� Suporta sobretensões (p.ex.: em manobras de bancos de capacitores); 
� É construído segundo as mais variadas versões (fixo, móvel etc.). 
 
DESVANTAGENS 
 
1. Necessitam manutenção com certa frequência; 
2. O óleo é inflamável e pode causar acidentes. Se o disjuntor falhar durante a 
interrupção, o mesmo pode até explodir; 
3. O hidrogênio formado durante o processo de extinção do arco, quando combinado 
com o ar, pode formar uma mistura explosiva; 
4. Durante o arco, o óleo decomposto se torna poluído pelas partículas carbonizadas, as 
quais reduzem seu poder dielétrico. Isto requer ensaios, tratamento e, em alguns casos, 
a substituição do óleo; 
5. A tecnologia do PVO perdeu espaço nos últimos anos para o vácuo e o SF6. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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C. DISJUNTORES A VÁCUO
 
 
Conceito: Disjuntor cujos contatos principais operam em um vácuo especificado. 
 
CONSIDERAÇÕES SOBRE A EXTINÇÃO DO ARCO ELÉTRICO NO VÁCUO 
 
Esta expressão pode, à primeira vista, parecer contraditória uma vez que a existência de um 
arco elétrico pressupõe a presença de íons positivos e elétrons os quais, por assim dizer, 
servem de veículo para o referido arco. 
No vácuo não existe, a princípio, a possibilidade de se encontrar estas partículas. Nos 
disjuntores a vácuo, no entanto, os íons positivos e elétrons surgem a partir de uma nuvem de 
partículas metálicas em forma de plasma proveniente da evaporação dos contatos, criando um 
meio para a existência do arco. Após a interrupção da corrente, estas partículas tornam a se 
depositar rapidamente na superfície dos contatos, fazendo com que a rigidez dielétrica entre 
os mesmos seja recuperada. 
Esta recuperação da rigidez dielétrica se processa de forma muito rápida nos disjuntores a 
vácuo, o que lhes permitem altas capacidades de ruptura com câmaras de interrupção de 
dimensões relativamente reduzidas. 
 
MOVIMENTAÇÃO DO ARCO ELÉTRICO 
NOS DISJUNTORES A VÁCUO
Arco Elétrico Difuso
É o tipo de arco que surge quando são 
interrompidos pequenos valores de 
corrente (aproximadamente até 10kA).
Arco Elétrico Contraído
A partir de 10kA, o arco se contrai e é
possível localizar um foco de emissão 
iônica de alguns “mm” sobre os contatos.
Arco Elétrico em Contração
Estágio intermediário
 
 
 
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 EQUIPAMENTOS DO SISTEMA ELÉTRICO DE POTÊNCIA – NOTAS DE AULAS 
 
A EXTINÇÃO DO ARCO ELÉTRICO NOS DISJUNTORES A VÁCUO 
 
• Quando os contatos fixo e móvel se separam, uma 
descarga em forma de um plasma de vapor metálico é
estabelecida pela corrente a ser interrompida, a qual flui 
através deste plasma até a próxima passagem por zero;
• O arco então se extingue e o vapor metálico condutivo se 
condensa sobre as superfícies metálicas em poucos 
micro-segundos, restabelecendo rapidamente a rigidez 
elétrica entre os contatos;
• Os contatos são projetados de tal modo que o campo 
magnético gerado pelo próprio arco provoque uma 
rotação do mesmo, evitando o sobreaquecimento 
excessivo em um determinado ponto do contato quando 
eles estiverem interrompendo correntes elevadas.
 
 
• Para que a descarga em forma de vapor metálico seja mantida, é necessária uma 
determinada corrente mínima (correntes que não atingirem este nível serão cortadas antes 
da passagem pelo zero); 
• Por outro lado, a corrente de corte deve ser limitada aos valores mínimos possíveis, de 
modo a se evitar sobretensões inadmissíveis ao se abrirem cargas indutivas; 
• A rapidez no restabelecimento da rigidez dielétrica entre os contatos possibilita uma 
extinção segura do arco, mesmo quando a separação dos mesmos ocorre imediatamente 
antes da passagem da corrente pelo zero do ciclo; 
• O arco que se forma nos disjuntores a vácuo não é resfriado. O plasma de vapor metálico 
é altamente condutivo, daí resultando a chamada “tensão de arco”, de valor muito baixo 
(entre 20 e 200V). Por este motivo, e devido à pequena duração do arco, a energia 
dissipada na região da extinção é muito pequena. Isso explica a elevada expectativa de 
vida elétrica dos contatos nos disjuntores a vácuo. 
• Em consequência do alto vácuo (cerca 10-8 Torr) as câmaras de extinção, distâncias de 6 e 
20 mm entre os contatos são suficientes para se obter umaelevada rigidez dielétrica. 
 
 
 
 
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ASPECTOS CONSTRUTIVOS DE UMA CÂMARA DE EXTINÇÃO A VÁCUO 
 
 
 
CORRENTE E TENSÃO EM UMA FASE DURANTE A INTERRUPÇÃO 
 
 
 
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PRINCIPAIS COMPONENTES 
 
1
4
2
3
5
1. Suporte Isolante
2. Câmara de Extinção;
3. Terminais de Corrente;
4. Alavanca de Remoção do Disjuntor;
5. Caixa do mecanismo de comando.
Detalhe dos contatos na câmara de extinção
 
Vista Traseira do Disjuntor Vista da Caixa do Mecanismo de Comando
 
 
VANTAGENS 
 
1. Grande segurança na operação, uma vez que não necessitam de suprimento de gases 
ou líquidos (a exemplo de outras tecnologias de interrupção) e não emitem chamas ou 
gases; 
2. Praticamente não requerem manutenção, possuindo uma vida útil extremamente longa 
em termos de número de operações a plena carga e em curto-circuito; 
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3. A relação capacidade de ruptura / volume é grande, o que os torna bastante 
apropriados para o uso no interior de painéis; 
4. Devido a ausência de meio extintor gasoso ou líquido, permitem religamentos 
automáticos múltiplos; 
5. Possuem peso e dimensões reduzidas. 
 
DESVANTAGENS 
 
1. Seu limite de tensão econômico situa-se até a classe de distribuição; 
2. Custo elevado; 
3. Difícil controle do vácuo; 
4. Tendência a provocar sobretensões. 
 
D. DISJUNTORES A AR COMPRIMIDO
 
 
Conceito: Disjuntor cujos contatos principais operam sob um jato de ar comprimido. 
 
CONSIDERAÇÕES SOBRE A TÉCNICA DE EXTINÇÃO NO AR COMPRIMIDO 
 
O princípio de extinção, em si, é bastante simples, ou seja, consiste em se criar um fluxo de ar 
sob pressão adequada na direção do arco, descarregando-o após a extinção para a atmosfera. 
 
 
 
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• A atuação do disjuntor é feita a partir de um mecanismo pneumático, o qual deve exercer 
simultaneamente duas funções: 
a) Efetuar a propulsão mecânica da abertura e fechamento dos contatos principais e 
b) Efetuar a extinção do arco elétrico quando da passagem da corrente pelo zero do ciclo. 
Para tal, deve ser fornecido ao processo ar à pressão e nas quantidades necessárias. 
 
 
 
Praticamente todos os disjuntores a ar comprimido utilizam o chamado “sopro axial” onde o 
ar é “esticado” e “soprado” axialmente em relação aos bocais e contatos. Existem, na prática, 
dois sistemas de sopro de ar comprimido. São eles: 
 
a) Sopro unidirecional (“monoblast”):
Neste sistema, um dos contatos é oco, o 
que permite a saída de ar após a extinção 
do arco em um caminho único.
a) Sopro bidirecional (“dualblast”):
Neste sistema, ambos os contatos são ocos, 
o que permite a saída de ar em duas 
direções após a extinção do arco.
R = Suprimento de ar comprimido; E = válvula de escape (jusante); B = válvula de sopro (montante)
 
 
 
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PRINCIPAIS COMPONENTES DO CONJUNTO 
 
Vista Lateral Vista Frontal
1
2
3
3
45
6
7
Vista Lateral Vista Frontal
1
2
3
3
45
6
7
1. Reservatório de ar comprimido;
2. Coluna suporte de isoladores;
3. Terminais de conexão (entrada e 
saída da corrente elétrica);
4. Câmara de extinção principal;
5. Câmara de extinção auxiliar;
6. Caixa do mecanismo de operação 
pneumática;
7. Tubulação pneumática.
 
 
PRINCIPAIS COMPONENTES DAS CÂMARAS DE EXTINÇÃO 
 
Contatos
Auxiliares
Terminal de
Conexão
Terminal de
Conexão
Resistores
Ar comprimido fornecido
pelo reservatório
Contato Fixo Contato Móvel
Mola
Pistão
Câmara
Auxiliar
Câmara
Principal
Coluna suporte
isolante
 
 
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DETALHE DOS 
CONTATOS PRINCIPAIS
CONTATOS PRINCIPAIS 
DURANTE A OPERAÇÃO
Contatos 
de Arco
Contato Fixo
Contatos 
Principais
Contato Móvel
 
 
O SUPRIMENTO DE AR COMPRIMIDO 
 
• Como foi visto, cada disjuntor, individualmente, incorpora seu reservatório de ar comprimido, 
o qual será utilizado no momento da operação (abertura ou fechamento);
• Considerando que, após a operação do disjuntor, 
o volume / pressão do ar comprimido no 
reservatório individual se tornam reduzidos, é
necessário que se faça sua imediata reposição. 
• A solução consiste em se instalar uma central de 
ar comprimido composta de compressores, 
desumidificadores, tubulações pneumáticas, 
manômetros, filtros, etc., destinados a repor de 
imediato o volume / pressão nos reservatórios 
individuais dos disjuntores que tenham operado.
• Observa-se que, mesmo tendo sido instalado um único disjuntor, a central de ar comprimido 
(neste caso para um atendimento individual) é obrigatória.
 
 
 
 
 
 
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VISTAS DE INSTALAÇÕES DE DISJUNTORES A AR COMPRIMIDO 
 
 
 
 
 
 
 
 
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VANTAGENS 
 
1. Podem ser usados em toda a gama de tensões (encontram sua grande aplicação nas 
altas e exta-altas tensões, ou seja, a partir de 245kV); 
2. Rapidez na operação (abertura e fechamento); 
3. Excelentes propriedades extintoras e isolantes do ar comprimido; 
4. Interrompem expressivos valores de correntes (da ordem de até 80kA); 
5. Operação segurança, uma vez que o meio extintor não é inflamável; 
6. Disponibilidade total do meio extintor (ar atmosférico); 
7. Mobilidade do meio extintor, que também funciona como energia de acionamento; 
8. A capacidade de interrupção pode ser ajustada, variando-se a pressão operativa. 
 
DESVANTAGENS 
 
1. Somente são economicamente viáveis no caso da existência de um grande número de 
unidades uma vez que, além da instalação do equipamento em si, requerem ainda a 
instalação de uma central de ar comprimido; 
2. Alto custo do sistema de geração do ar comprimido (central de operação); 
3. A distribuição do ar comprimido desde a central até os disjuntores requer uma 
instalação cuja manutenção é dispendiosa e permanente; 
4. Em locais junto ou próximos a áreas residenciais (onde normalmente existe a 
limitação do nível de ruído), sua instalação é problemática pois requer silenciadores. 
 
E. DISJUNTORES A GÁS SF6
 
 
Conceito: Disjuntor cujos contatos principais operam em hexafluoreto de enxofre (SF6). 
 
CONSIDERAÇÕES SOBRE A EXTINÇÃO DO ARCO ELÉTRICO NO GÁS SF6 
 
• Nas últimas décadas, as vantagens técnicas e econômicas dos equipamentos isolados a 
gás SF6 em relação ao óleo isolante mineral e ao ar comprimido no domínio das altas 
tensões tornaram-se bem claras, podendo mesmo a se afirmar que, neste momento, o 
SF6 domina o mercado deste tipo de equipamento; 
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• Como meio de extinção do arco, suas boas propriedades estão vinculadas à velocidade 
com a qual a condutibilidade diminui quando a temperatura do plasma se reduz e a 
rapidez em readquirir sua rigidez dielétrica; 
 
PROPRIEDADES FÍSICAS 
 
• O SF6 possui uma série de propriedades física e químicas que o torna um meio 
isolante e extintor por excelência. Senão vejamos: 
� Incombustível (não inflamável); 
� Não-tóxico, incolor e inodoro; 
� Inerte até cerca de 5.000 ºC (comporta-se como um gás nobre); 
� Isento de umidade por toda vida útil do equipamento (por garantia, incorpora 
filtros desumidificadores); 
� Peso específico de 6,14 g/l; 
� 5 vezes mais pesado em relação ao ar atmosférico; 
� Calor específico 3,7 (permite dissipar rapidamente o calor produzido pelo arco 
elétrico); 
� Rigidez dielétrica à pressão atmosférica cerca de 2,5 vezes a do ar. 
 
TÉCNICAS DE INTERRUPÇÃO 
 
INTERRUPÇÃO
DO ARCO NO SF6
AUTOEXPANSÃO ARCOROTATIVO
AUTOCOMPRESSÃO
(AUTOPNEUMÁTICO)
SISTEMA
MISTO
 
 
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AUTOCOMPRESSÃO
(AUTOPNEUMÁTICO)
AUTOEXPANSÃO
Consiste na extinção do arco por sopro axial forçado de 
SF6. Isso ocorre a partir da ação de um pistão que 
comprime o gás, forçando a haste móvel na direção do 
contato fixo (e, consequentemente, do arco), fazendo-o 
fluir e provocando a interrupção da corrente.
Baseia-se no princípio da expansão térmica, na qual a 
própria energia térmica produzida pelo arco aquece um 
determinado volume de SF6, criando uma sobrepressão a 
qual, expandida, provoca o sopro necessário à extinção 
do arco.
 
Nesta técnica, o resfriamento do arco é obtido pela sua 
rotação no meio do SF6. Tal rotação se consegue pela ação 
de um campo magnético gerado pela própria corrente a ser 
interrompida, agindo sobre uma bobina que é inserida num 
circuito de corrente quando da abertura do disjuntor. A força 
eletromotriz (cuja intensidade é proporcional à corrente) 
provoca a rotação do arco e seu alongamento no SF6, 
resfriando-o e extinguindo-o.
Consiste na associação das tecnologias da autocompressão 
e do arco rotativo, resultando em uma interrupção eficaz de 
vários níveis de corrente de falta.
ARCO ROTATIVO
SISTEMA MISTO
 
A INTERRUPÇÃO DO ARCO EM 4 ESTÁGIOS – AUTOCOMPRESSÃO E CORTE 
SIMPLES 
DISJUNTOR FECHADO INÍCIO DA ABERTURA EXTINÇÃO DO ARCO DISJUNTOR ABERTO
 
 
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DESCRIÇÃO OPERACIONAL DA INTERRUPÇÃO DO ARCO NA TÉCNICA DO SF6 
 
 
 
 
PRINCIPAIS COMPONENTES – CÂMARA DE EXTINÇÃO SIMPLES 
 
 
 
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PRINCIPAIS COMPONENTES – CÂMARA DE EXTINÇÃO DUPLA 
 
 
CONTATOS PRINCIPAIS 
 
Contatos de Arco
Contato Fixo
Contatos 
Principais
Contato Móvel
 
 
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VISUALIZAÇÃO INTERNA DA CÂMARA DE EXTINÇÃO 
 
 
CÂMARA DE EXTINÇÃO DO ARCO – CORTE DUPLO 
 
1. Câmara de extinção principal;
2. Capacitor de equalização;
3. Cabeçote de distribuição;
4. Reservatório de SF6 em alta pressão;
5. Válvula de sopro;
6. Mola de abertura;
7. Haste isolante.
Corte simétrico nas duas direções
 
 
 
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ENSAIO EM UM DISJUNTOR SF6 
 
 
 
VANTAGENS 
 
Algumas considerações: 
Os disjuntores a SF6 representam, sem dúvida, a tendência mais atual para interrupção do 
arco elétrico nos sistemas de alta e extra alta tensões. A comprovação mais evidente disso, 
está no fato de que todos os fabricantes de disjuntores de alta tensão, incluíram na sua linha de 
produtos os disjuntores a gás SF6. 
 
Podemos enumerar como vantagens no uso do gás SF6 nos disjuntores: 
1. Vida elétrica elevada; 
2. Fácil inspeção; 
3. Ausência de sobretensões durante as manobras para qualquer valor de corrente; 
4. Corrente nominal, capacidade de interrupção e capacidade de fechamento elevadas; 
5. Utilizados em instalações no interior de painéis na média tensão; 
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6. Não produz substâncias carboníferas; 
7. Consumo de gás é relativamente pequeno; 
8. Tensões nominais elevadas; 
9. Custo médio; 
10. Bom comportamento frente às sobretensões. 
 
DESVANTAGENS 
 
Podemos enumerar como desvantagens o uso do disjuntores a gás SF6: 
 
1. No caso de vazamento, faz-se necessário o uso de proteção (sensores de gás), uma vez 
que o gás é inodoro e invisível; 
2. Peso e tamanho relativamente grandes especialmente para as tensões mais elevadas; 
3. Custo de manutenção elevado; 
4. Necessita de mão de obra especializada para substituição / monitoramento do gás. 
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MECANISMOS DE OPERAÇÃO DOS DISJUNTORES EM GERAL 
 
• Para as operações de abertura e fechamento dos disjuntores, a tecnologia mais 
utilizada é a das molas pré-carregadas; 
• Utilizam-se dois conjunto de molas instaladas na caixa do mecanismo de operação, 
sendo um para a abertura do disjuntor e outro para o fechamento; 
• A seguir estão apresentados os esquemas de operação das molas de abertura e 
fechamento no sistema de comando dos disjuntores: 
 
P/ fases B e C
P/ fases B e C
Mola de abertura
Mola de fechamento
Disjuntor aberto Disjuntor fechado
P/ fase A P/ fase A
 
 
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Ø A
Ø B
Ø C
 
 
• As molas operam armazenando uma energia mecânica quando na sua posição 
“estendida” ou “comprimida”, o que é conseguido usualmente através de um motor 
elétrico específico, também instalado na caixa do mecanismo ou pelo carregamento 
manual, utlizando-se uma manivela; 
• Em alguns casos, são também utilizados outros recursos para o carregamento das 
molas, a exemplo do sistema eletro-pneumático, onde um pistão aciona as molas 
impulsionado por um compressor de ar comprimido ou de um sistema hidráulico, 
operando através de pressostatos, moto-bombas e eletroválvulas; 
• Tais molas são, portanto, mantidas na posição estendida (ou comprimida) e travadas 
através de chaves fins-de-curso estrategicamente localizadas, chaves essas operadas 
via bobinas eletromagnéticas (solenóides) que as destrava. 
 
 
 
 
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DISJUNTORES A GÁS SF6 
 
IDENTIFICAÇÃO DOS PRINCIPAIS COMPONENTES OPERACIONAIS 
 
Os itens 15 a 23 
referem-se à carga de 
molas de abertura e 
fechamento.
 
 
CAIXA DO MECANISMO DE OPERAÇÃO 
 
Cada disjuntor operando no SEP requer uma caixa de comando e controle. No seu interior, 
usualmente estão instalados os seguintes componentes principais: 
� Molas de abertura efechamento; 
� Bobinas de abertura e fechamento; 
� Botoeiras liga e desliga; 
� Relé anti-bombeamento 
� Chaves fim-de-curso das molas; 
� Iluminação e tomadas de corrente; 
� Fiação interna completa até a régua de bornes; 
� Contatos auxiliares e réguas de bornes terminais; 
� Sistema auxiliar de aquecimento via termostato; 
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� Chaves de transferência local-remoto; 
� Sistema manual e motorizado de carga de molas. 
 
 
 
CAIXA DO MECANISMO DE OPERAÇÃO 
 
1
4
6
1. Mola de Abertura;
2. Mola de Fechamento;
3. Bobina de Abertura;
4. Bobina de Fechamento;
5. Botoeira de Fechamento;
6. Indicador de Posição;
7. Sistema Hidráulico;
8. Contador de Operações;
9. Botoeira de Abertura;
10. Contatos Auxiliares;
11. Motor;
12. Carregamento Manual;
13. Chave Local Remoto;
2
Vista traseira Vista frontal
3
5
7
8
9
10
11
12
13
 
 
 
 
 
 
 
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TOPOLOGIA DA OPERAÇÃO DOS DISJUNTORES 
ABERTURA / FECHAMENTO 
INTENCIONAL (MANUAL)
ABERTURA EM CONDIÇÕES 
DE DEFEITO (PROTEÇÃO)
 
 
ESQUEMA TÍPICO DE COMANDO DOS DISJUNTORES 
 
 
 
 
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ALGUNS FABRICANTES NO BRASIL 
 
� AREVA; 
� ABB; 
� SIEMENS; 
� SCHNEIDER ELECTRIC BRASIL; 
� TRAFO; 
� CAMARGO CORRÊA 
 
NORMALIZAÇÃO 
 
� ABNT NBR 7118 
� ABNT NBR 6936 
� ABNT NBR 5456 – Terminologia 
� ABNT NBR 5459 
� IEC – Publ. 71 
� IEC56-2 
� ANSI C.37