Um instalador solar localizado no Arizona entrou em contato com nosso departamento de suporte técnico sobre um desafio com sua instalação que havia interrompido a execução de todo o projeto. Um pequeno sistema de armazenamento de energia em bateria estava pronto para comissionamento e o instalador precisava de um disjuntor de 63 ampères para proteger a saída AC do inversor. O instalador tinha um disjuntor DC na prateleira que era classificado para 63 ampères, configurado para trabalhar com o número de polos necessários, e classificado para operar na tensão correta; ele também se encaixava corretamente no trilho DIN. O instalador instalou o disjuntor, ligou-o e o sistema funcionou corretamente por aproximadamente 3 semanas até o dia em que o disjuntor desarmou sob carga máxima. O instalador reiniciou o disjuntor após ele desarmar e ele desarmou novamente com os contatos do disjuntor fundidos na posição fechada. Após realizar uma investigação mais aprofundada, foi descoberto que o instalador acidentalmente instalou um disjuntor monofásico (DC) em um circuito de corrente alternada. O design dos supressores de arco internos no MCB cujas especificações foram escritas para DC gerou uma condição inaceitável para desligar AC sob carga de maneira aceitável (ou seja, com segurança).
À medida que sistemas DC – solar PV, sistemas de armazenamento de energia em bateria e sistemas off-grid se tornam mais prevalentes e disjuntores classificados para DC começam a estar disponíveis, essa história muitas vezes se repete porque alguns eletricistas e técnicos que trabalharam apenas com eletricidade AC em algum momento de suas carreiras assumem que todos os disjuntores são iguais. Eles não são. A compatibilidade de um MCB DC com um circuito AC é uma questão onde dar a resposta errada pode causar um incêndio em vez de simplesmente ser uma desarmada incômoda.
A Diferença Fundamental Entre Interrupção de Arco AC e DC
Antes que você possa determinar se um MCB DC funcionará corretamente dentro de um circuito AC, você precisa entender como o MCB deve extinguir o arco que se desenvolve quando os contatos do circuito são abertos sob carga (enquanto a corrente está fluindo através do circuito). O arco elétrico criado pela separação dos contatos continuará a conduzir eletricidade enquanto o ar ionizado permanecer condutivo (a energia térmica gerada pelo arco faz com que o ar entre os dois contatos se torne ionizado). Quando o disjuntor abre (ou “desarma”), é importante que o disjuntor extinga o arco antes que o fluxo de corrente através do circuito elétrico se torne danoso; o disjuntor realiza isso extinguindo o arco com base em se você está usando corrente alternada (AC) ou corrente contínua (DC).
Devido à corrente alternada de um ciclo de onda periódico que vai de negativo a positivo através de zero volts 2 vezes por ciclo ou 100/120 vezes por segundo (50/60Hz), em cada cruzamento de zero há uma oportunidade para a energia do arco se dissipar. O chassi do arco (uma série de placas metálicas) aproveita essa pausa ou interrupção natural na continuidade do arco quebrando-o em segmentos menores, resfriando-o e impedindo que ele se reinicie — essencialmente usando o disjuntor AC com seu espaçamento de chassi de arco e geometria de placas que otimiza o potencial de um arco para se extinguir nos próximos cruzamentos de zero (não mais do que 8,3 ms de distância).
Em um circuito DC, a corrente é constante e não há cruzamento de zero. Uma vez que um arco foi iniciado, ele continuará a queimar enquanto houver tensão suficiente para sustentá-lo. Para que um disjuntor DC extinga esse arco, o disjuntor deve exercer força para esticar o arco mais longe das superfícies de contato, resfriá-lo de forma mais eficaz e aumentar a tensão do arco até que a tensão da fonte não o sustente mais. Algumas das maneiras que os disjuntores DC conseguem isso são usando bobinas de sopro magnético mais fortes, espaços mais amplos entre os contatos e chassis de arco com diferentes materiais e formas de placas. Alguns designs também usam ímãs permanentes que empurram o arco para um arco espiral mais longo, que não tem equivalente em um MCB AC padrão.
Um MCB DC pode ser usado em um circuito AC?
A resposta simples é “Não, os MCBs DC padrão (Disjuntores Miniatura) não são adequados para uso em circuitos AC (Corrente Alternada), a menos que o fabricante tenha claramente classificado e certificado o produto para operação (AC) assim como para DC. Devido às propriedades físicas do sistema de extinção de arco DC, o disjuntor DC é projetado para interromper DC; no entanto, o mesmo componente físico pode impedir a operação do disjuntor ao tentar interromper AC. Por exemplo, o campo magnético ao redor do disjuntor DC (usado para esticar o arco DC) pode ter efeitos negativos no sistema de resfriamento do chassi de arco de um disjuntor DC (usado para resfriar o arco AC) e, portanto, pode desacelerar o tempo total de interrupção ou criar uma falha em limpar o circuito.
Ao usar MCBs DC em aplicações diferentes daquelas para as quais foram projetados (por exemplo, circuitos AC), é importante verificar se a polaridade do circuito corresponde à do MCB. Se o MCB for instalado com a polaridade errada, isso pode levar a uma operação incorreta do dispositivo e danos sérios devido a uma falha elétrica. Por exemplo, instalar um MCB DC em um circuito AC com polaridade reversa faria com que os campos magnéticos gerados pelo MCB empurrassem o arco na direção errada durante a meia-ciclo reversa, o que poderia resultar em danos ao MCB ou a qualquer equipamento conectado ao MCB.
Alguns fabricantes produzem disjuntores que são classificados e certificados para AC e DC, ou disjuntores DC “não polarizados” que são menos sensíveis à direção da corrente, mas estes são especificamente projetados e testados para uso duplo. Nossa linha de produtos HUYU MCB DC de 32A , incluindo o HUB9NEZ‑80, é projetada para aplicações puras de DC — arrays PV, bancos de baterias, caixas combinadoras DC — e possui certificação TUV e UL especificamente para serviço DC. Para circuitos AC, fornecemos disjuntores AC padrão e MCCBs que são construídos e certificados de acordo com os padrões AC aplicáveis. Usar o disjuntor correto para o tipo de corrente não é uma sugestão; é a base da proteção segura do circuito. Para uma compreensão mais profunda da estrutura de certificação que rege a seleção de disjuntores, nosso artigo em quais são os disjuntores UL 489 explica os padrões de teste que tanto disjuntores AC quanto DC devem atender.
Disjuntor AC vs. Disjuntor DC: Uma Comparação Lado a Lado
As diferenças entre um disjuntor AC e um MCB DC de 32A não são cosméticas. Elas refletem filosofias de design fundamentalmente diferentes impulsionadas pelos diferentes requisitos de interrupção de arco:
| Característica | disjuntor AC | MCB DC de 32A |
|---|---|---|
| Extinção de arco | Baseia-se na passagem natural pelo zero da corrente; a caixa de arco divide e resfria o arco | Deve forçar a extinção do arco com um blowout magnético mais forte, caminho de arco mais longo e maior espaço entre os contatos |
| Sensibilidade à polaridade | Não polarizado; a direção da corrente inverte a cada meio ciclo | Muitas vezes sensível à polaridade; deve ser conectado com a polaridade correta para uma interrupção segura |
| Espaço entre os contatos | Menor; adequado devido à assistência da passagem pelo zero | Maior; necessário para esticar o arco até a tensão de extinção |
| Classificação de tensão típica | 230/400V AC, até 690V AC para alguns MCCBs | 12V a 1200V DC, dependendo dos polos e conexão em série |
| Disparo magnético | Ajustado para inrush específico de AC (transformadores, motores) | Ajustado para inrush específico de DC (capacitores de inversores, carregamento de baterias) |
| Padrões típicos | IEC 60898, UL 489, CSA C22.2 | IEC 60947‑2 Anexo P, UL 489B, UL 1077 DC |
Essas diferenças importam na prática. Um disjuntor AC que é instalado em um circuito de bateria DC pode falhar em limpar uma falha porque o arco nunca se extingue. Um disjuntor DC instalado em uma carga AC pode limpar as primeiras falhas, mas se degradar rapidamente à medida que os meios ciclos reversos trabalham contra seu design de extinção de arco. Nenhuma das situações é aceitável em um dispositivo de segurança.
O que acontece quando o disjuntor errado é usado
A consequência de usar um disjuntor DC em um circuito AC pode ser demonstrada pela experiência de um instalador solar do Arizona. Neste caso, o campo de blowout magnético pode fazer com que o arco seja empurrado na direção errada durante o meio ciclo reverso devido à instalação incorreta do disjuntor em um circuito AC. Em cada falha antes que isso ocorresse, o disjuntor pode ter operado corretamente e limpado a falha; no entanto, devido à degradação dos contatos causada pela falha inicial, o disjuntor provavelmente falhará na falha subsequente e potencialmente causará danos catastróficos.
Usar um MCB AC em um circuito DC significa que não há cruzamento zero para o arco se extinguir de forma natural. O chassi do arco é projetado para um arco que colapsa duas vezes por ciclo, o que significa que não pode esfriar suficientemente o arco DC contínuo que persistirá, além de superaquecer os contatos, resultando em o disjuntor não interromper o fluxo de corrente ou pegar fogo. As ramificações disso não são apenas teóricas; estão documentadas não apenas em relatórios de teste de produtos, mas também em investigações de falhas no mundo real. Para uma compreensão mais ampla de como os disjuntores interagem com outros dispositivos de proteção em um sistema, nossa comparação de disjuntor vs protetor contra surtos explica a estratégia de proteção em camadas que toda instalação precisa.
Disjuntores de Dupla Classificação: A Exceção à Regra
Alguns pequenos disjuntores podem ser classificados para funcionar tanto com corrente alternada (AC) quanto com corrente contínua (DC). Eles não são apenas seus disjuntores miniatura de corrente alternada regulares com um adesivo dizendo que foram testados e classificados para funcionar com um sistema de corrente contínua. Disjuntores miniatura projetados para classificação dupla passaram por testes separados específicos para a aplicação AC ou DC (ou seja, foram testados de ambas as maneiras) e são então certificados por uma agência de testes apropriada (como a UL) para funcionar conforme pretendido sob ambos os tipos de condições de circuito. A placa de identificação de um disjuntor miniatura de classificação dupla indicará as classificações duplas do disjuntor (por exemplo, 250 volts AC / 60 volts DC para cada polo) além de especificar que o disjuntor foi testado de acordo com os padrões aplicáveis para cada aplicação.
Se você trabalha em um projeto que utiliza tanto circuitos de corrente alternada (AC) quanto de corrente contínua (DC)—como um sistema solar com um inversor AC e um banco de baterias—você pode usar disjuntores de classificação dupla para simplificar as coisas. Apenas certifique-se de que as classificações de tensão e capacidade de interrupção do disjuntor de classificação dupla sejam apropriadas para ambas as aplicações. Disjuntores de classificação dupla devem ser tratados como a exceção e não como a regra. Não assuma que disjuntores classificados para DC ou AC são permissíveis para uso na outra direção sem a aprovação específica do fabricante e marcas de certificação que indiquem claramente o uso apropriado para ambos os tipos de corrente.
Seleção Adequada de Disjuntores para Instalações Mistas AC/DC
Uma solução padrão de solar mais armazenamento consistirá de circuitos elétricos de corrente contínua (DC) e corrente alternada (AC). Os circuitos DC podem consistir do arranjo fotovoltaico (PV), bateria e combinador DC; enquanto os circuitos AC podem incluir a saída do inversor (do inversor para a carga AC), o painel de carga de backup e a conexão à rede. Cada tipo de circuito requer um disjuntor que seja classificado de acordo com o tipo de corrente, tensão e capacidade de interrupção desse circuito específico. Os circuitos DC utilizam disjuntores classificados para DC que estão em conformidade com a certificação UL 489B ou IEC 60947-2 Anexo P; enquanto os circuitos AC utilizam disjuntores classificados para AC que são certificados pela UL 489 ou IEC 60898. Os disjuntores não são intercambiáveis.
Ao escolher um MCB DC para uma aplicação solar ou de bateria, verifique a classificação de tensão DC que será listada como classificações individuais por polo ou como tensões máximas do sistema para múltiplos polos conectados em série. Em seguida, verifique a classificação de capacidade de interrupção (kAIC) (também conhecida como capacidade de interrupção de corrente de curto-circuito) em relação à quantidade de corrente de falha na saída do banco de baterias. Finalmente, se o disjuntor for sensível à polaridade, verifique se ele foi marcado corretamente para polaridade. Para o lado AC da instalação, siga as regras padrão de dimensionamento com base no cálculo da carga. Nosso guia sobre qual tamanho de disjuntor você precisa passa pelo cálculo para cargas gerais e de motor.
Perguntas Frequentes
Podemos usar MCB DC em circuitos AC?
Não use um MCB DC padrão com um circuito AC ou outros sistemas AC. Esses disjuntores têm seu mecanismo de extinção de arco projetado para funcionar com tensão DC e, portanto, não podem interromper com segurança a tensão AC. A proteção magnética usada em conjunto com o campo de explosão e um design sensível à polaridade pode fazer com que uma falha AC não seja eliminada pelo disjuntor. A única vez que você deve usar um MCB DC em um circuito AC é se o fabricante tiver classificado e certificado explicitamente o MCB para serviço AC e DC.
Os MCBs podem ser usados para DC?
O disjuntor de circuito miniatura (MCB) AC pode lidar com segurança com cargas AC. No entanto, se o MCB não foi testado, certificado ou classificado para uso DC, ele não tem a capacidade de interromper DC com segurança. A razão pela qual uma passagem de zero de corrente ocorre em sistemas AC é devido à forma de onda senoidal que é usada em sistemas AC. Como não há passagem de zero de corrente com DC, o MCB é incapaz de extinguir o arco com chaves de arco projetadas para AC, falhando assim em interromper a corrente em uma aplicação DC. Devido a esse problema, o disjuntor deve ter sido especificamente projetado, testado e marcado para aplicação DC com uma tensão DC especificada e capacidade de interrupção.
Qual é a diferença entre MCB AC e MCB DC?
A extinção do arco é uma das principais diferenças entre os dois tipos de Disjuntores Miniatura (MCBs). Um disjuntor de corrente alternada (AC) alcança sua extinção de arco utilizando a passagem natural pelo zero de corrente durante cada meio ciclo. Um disjuntor de corrente contínua (DC) precisa forçar sua extinção de arco com um campo magnético de blowout muito mais forte, uma lacuna de contato mais ampla e um design interno do chaminé de arco que permite o resfriamento do arco após ter sido extinto. Os MCBs projetados para uso com DC geralmente serão sensíveis à polaridade, enquanto os MCBs AC não têm esse requisito. Também existem diferenças nas classificações de tensão, normas de teste e características de disparo entre os dois tipos de MCBs.
Os disjuntores DC e AC são os mesmos?
Disjuntores DC e AC diferem entre si. Cada tipo possui seu próprio meio exclusivo de interromper arcos; eles também são projetados para atender a vários padrões de teste e classificados para operar com segurança em níveis distintos de tensão e capacidade de interrupção. Um disjuntor projetado apenas para o propósito de interromper corrente contínua (DC) não será capaz de interromper com segurança correntes alternadas (AC), portanto, o disjuntor que foi destinado exclusivamente para uso com AC não limitará os perigos se uma tentativa for feita para usá-lo para interromper corrente composta por DC; exceção sendo nos casos em que o fabricante especificou e testou tal equipamento adequado para ambas as aplicações.
A questão de compatibilidade de circuito DC MCB AC é onde os fundamentos de engenharia fornecem uma resposta clara: o disjuntor deve corresponder ao tipo de corrente. Um MCB DC é construído para forçar a extinção do arco contra uma corrente em estado estacionário. Um MCB AC é construído para deixar a passagem natural pelo zero fazer grande parte do trabalho. Usar um no circuito do outro anula a proteção que o disjuntor existe para fornecer. Em uma instalação elétrica — seja um painel residencial, uma caixa combinadora solar ou um gabinete de controle industrial — a etiqueta no disjuntor indica onde ele pertence. Uma classificação DC significa apenas circuitos DC. Uma classificação AC significa apenas circuitos AC. O raro disjuntor com dupla classificação carrega ambas as marcações e ambas as certificações. Respeitar essa etiqueta é a maneira mais simples e eficaz de garantir que, quando ocorrer uma falha, o disjuntor faça exatamente o que foi projetado para fazer: abrir com segurança, eliminar a falha e proteger tudo a jusante.
