Um fabricante de quadros elétricos pediu-nos, certa vez, para apresentar um orçamento para um alimentador principal de 2000 A sob a forma de um disjuntor em caixa moldada. O preço parecia excelente no papel. O problema era que o mesmo quadro precisava de seletividade total com seis ramificações a jusante, e o quadro de distribuição tinha de permanecer energizado mesmo em caso de falha numa única ramificação. Nenhum disjuntor em caixa moldada lhe iria proporcionar isso. Acabou por optar por um disjuntor de ar, e o quadro funcionou.
Essa é a verdadeira questão por trás de MCCB vs ACB. Raramente se trata de “qual é o melhor” — trata-se de “em que ponto o disjuntor de caixa moldada deixa de ser a ferramenta adequada?” Este guia responde a essa questão com os parâmetros que realmente determinam a escolha: gama de corrente, resistência de curta duração (Icw), categoria de seletividade, capacidade de interrupção e facilidade de manutenção. Também fornece um quadro de referência para a faixa de 630 a 1600 A, onde ambos os dispositivos estão tecnicamente disponíveis e a escolha é verdadeiramente difícil.
Se nos limitarmos a considerar a classificação atual, o limite parece simples. Na prática, a decisão divide-se em três zonas, sendo que é na zona do meio que ocorrem a maioria dos erros de especificação.
| Zona de classificação | Opção predefinida | Porquê |
|---|---|---|
| Até 630 A | MCCB | Compacto, económico e com capacidade de trituração adequada para a maioria das aplicações de alimentação |
| 630–1600 d.C. | Qualquer uma das opções — definir a seletividade, o Icw e a manutenção | Ambas as tecnologias estão disponíveis; são os requisitos de proteção que determinam a escolha |
| Acima de 1600–2000 a.C. | ACB | As estruturas com caixa moldada tornam-se pouco práticas; o ACB é a opção prática e, normalmente, a única escolha |
Repare que a zona intermédia é ampla. Uma entrada principal de 1000 A numa fábrica com requisitos de seletividade rigorosos é um caso para um ACB. Um ramal de 1000 A para uma carga fixa e não crítica, sem um estudo de coordenação subjacente, é frequentemente um caso para um MCCB, e a poupança é real. Os fatores decisivos não se encontram na primeira linha da placa de identificação — estão no comportamento de proteção, que é onde os dois dispositivos divergem.
Ambos os dispositivos estão abrangidos pela mesma norma de produto, a IEC 60947-2, relativa a aparelhagem de baixa tensão. As diferenças residem na construção, na tecnologia de disparo e no que a norma permite que cada um declare.
Um MCCB integra os seus contactos, canais de arco e mecanismo de funcionamento no interior de uma caixa isolante moldada. Trata-se de uma unidade selada: se a unidade de disparo avariar, deve substituir o disjuntor. A maioria dos MCCBs é de montagem fixa, embora existam versões encaixáveis e algumas versões extraíveis.
Um ACB utiliza uma estrutura metálica aberta. Os contactos, os canais de arco, o mecanismo de operação e a unidade de disparo são módulos separados que podem ser inspecionados, submetidos a manutenção e substituídos. A forma de montagem predominante é a extraível, com três posições físicas — ligado, teste e isolado — o que permite retirar um disjuntor da rack para manutenção sem ter de tocar nas barras coletoras.
Os disjuntores MCCB são normalmente fornecidos com unidades de disparo termomagnéticas — um elemento bimetálico para sobrecargas e um elemento magnético para curto-circuitos —, sendo as unidades de disparo eletrónicas uma opção em estruturas maiores ou mais ajustáveis. As unidades termomagnéticas são simples e não necessitam de alimentação externa, mas as suas configurações são fixas ou apenas ajustáveis dentro de limites estreitos.
Os ACBs são quase sempre fornecidos com unidades de disparo eletrónicas baseadas em microprocessadores que oferecem o conjunto completo de funções LSIG: sobrecarga de longa duração, de curta duração com atraso, instantânea e falha à terra. A medição, o registo de eventos e a comunicação são opções padrão e não funcionalidades excêntricas. Se as suas especificações exigirem um limiar ajustável para falha à terra ou monitorização de energia na entrada, está a descrever um ACB.
Esta é a distinção formal e é a que mais importa no que diz respeito à seletividade.
| Característica | Categoria A (normalmente MCCB) | Categoria B (normalmente ACB) |
|---|---|---|
| Atraso intencional de curta duração | Não fornecido | Desde que, normalmente, entre 0,05 e 0,5 s, dependendo da unidade de disparo |
| Icw (resistência de curta duração) | Normalmente não é declarado | Declarado, normalmente entre 25 e 100 kA durante 1 s |
| Método de seletividade | Limitação de corrente e discriminação baseada na energia | Coordenação baseada no tempo |
| Comportamento do disparador em caso de curto-circuito | Viagens o mais rápido possível | Aguarda deliberadamente para que os dispositivos a jusante sejam processados primeiro |
| Função típica | Circuitos de alimentação, subdistribuição e motores | Linhas de alimentação principais, ligações a autocarros, ligações a geradores |
Os dispositivos da categoria A são descritos pela norma IEC 60947-2 como não estando especificamente destinados a garantir seletividade em condições de curto-circuito. Isso não é uma crítica — um disparo rápido e limitador de corrente é exatamente o que se pretende no final de um ramal radial. É simplesmente o comportamento errado na parte superior de um quadro de distribuição.
A corrente de resistência nominal de curta duração (Icw) é a corrente de falha que um disjuntor pode suportar na posição fechada durante um período de tempo especificado — normalmente 0,05 s, 0,1 s, 0,25 s, 0,5 s ou 1 s — sem sofrer danos. É esta característica nominal que torna fisicamente possível a seletividade graduada no tempo.
Eis o mecanismo. Um ACB a montante que aguarda 0,4 s até que um disjuntor de alimentação a jusante elimine a sua falha tem 0,4 s de corrente de curto-circuito total a passar pelos seus próprios contactos e barramentos. Sem capacidade de resistência suficiente, o dispositivo em espera é danificado precisamente pela falha que está a ignorar educadamente. É por isso que a construção de Categoria B utiliza uma elevada pressão da mola de contacto e uma massa térmica elevada: o disjuntor não deve separar os seus contactos enquanto espera.
Os disjuntores MCCB adotam uma abordagem oposta. Os seus contactos são concebidos para se repelirem eletromagneticamente e interromperem o circuito com extrema rapidez, limitando a energia que passa em vez de a suportarem. Isso é excelente para proteger o circuito a jusante, mas inadequado para ocupar o topo de uma cadeia de coordenação.
Consequências práticas a ter em conta em qualquer projeto:
Para conhecer os valores mínimos da IEC aplicáveis aos dispositivos da Categoria B, consulte a edição atual da norma IEC 60947-2 e os dados publicados pelo fabricante; os valores dependem do tamanho da estrutura e não devem ser inferidos a partir de uma tabela de um concorrente.
No que diz respeito ao Icu e ao Ics, as duas tecnologias estão mais próximas do que a maioria das pessoas imagina. Os MCCBs modernos atingem valores de Icu bem acima dos 50 kA a 415 V e, em alguns modelos, valores consideravelmente mais elevados. Os ACBs de grande porte situam-se numa faixa semelhante. A capacidade de interrupção, por si só, raramente determina a escolha de uma tecnologia em detrimento da outra na zona de sobreposição — são o Icw e a seletividade que o determinam.
O que difere é o comportamento durante a falha. Os MCCBs limitam a corrente de forma agressiva, reduzindo drasticamente a energia transmitida (I²t). Os ACBs, em geral, não limitam a corrente; permitem que a corrente total potencial flua até que a unidade de disparo decida agir, o que é o preço deliberado da seletividade graduada no tempo. Se estiver a proteger a resistência térmica de um cabo ou equipamento sensível a jusante numa linha de alimentação rápida, essa diferença favorece o MCCB.
Uma vez que estes dois valores estão interligados, analise os valores de Icu e Ics em conjunto, em vez de os analisar separadamente — um valor elevado de Icu com um rácio baixo de Ics significa que o disjuntor resiste a uma falha grave, mas pode ficar inoperacional a seguir. O nosso guia sobre capacidade de frenagem (Icu/Ics) aborda esse pormenor da seleção de forma exaustiva.
Esta é a zona em que ambos os dispositivos são comparados entre si e em que uma decisão fundamentada requer mais do que apenas uma classificação atual. Analise estas cinco perguntas por ordem.
| Pergunta | Aspectos a ter em conta relativamente ao MCCB | Pontos para a ACB |
|---|---|---|
| Precisa de seletividade com classificação em tempo integral com dispositivos a jusante? | A discriminação básica é aceitável | As falhas a jusante não devem provocar um corte de energia na placa |
| O estudo de coordenação exige a declaração de um Icw? | Não é necessário qualquer atraso, ou o atraso é muito curto | Atraso de 0,2 s ou mais em caso de corrente de falha elevada |
| Consegue aceitar a ideia de substituir o dispositivo na totalidade após uma avaria? | Sim — uma peça sobressalente é barata e o tempo de inatividade é aceitável | Não — é necessário efetuar a manutenção dos contactos ou da unidade de disparo no local |
| Precisa de LSIG, medição ou comunicações nesta função? | Apenas proteção contra sobrecarga e curto-circuito | Falha de ligação à terra, monitorização da alimentação, integração com o BMS |
| Qual é a profundidade do painel e qual é o seu orçamento? | Dimensões reduzidas, custo inicial mais baixo | O espaço disponível e o custo do ciclo de vida determinam a decisão |
Se três ou mais respostas se enquadrarem na coluna da direita, especifique um ACB. Se a carga for fixa, o estudo de falhas não indicar a necessidade de um tempo de atraso e houver um disjuntor sobressalente disponível, um MCCB de 800 A ou 1250 A constitui uma escolha de engenharia acertada — e não um compromisso.
O preço inicial favorece quase sempre o MCCB na zona de sobreposição. O custo ao longo do ciclo de vida é menos unidirecional.
Um quadro de baixa tensão convencional utiliza ambos, numa hierarquia deliberada. Compreender essa hierarquia geralmente resolve a questão da escolha entre MCCB e ACB antes de se proceder a qualquer cálculo.
| Cargo | Dispositivo típico | Emprego |
|---|---|---|
| Entrada principal / secundário do transformador | ACB | Suportar correntes contínuas elevadas, resistir a falhas a jusante, fornecer LSIG e medição |
| Laço de autocarro | ACB | Acoplamento seletivo entre duas secções da placa |
| Gerador ou alimentador de grande porte | ACB ou disjuntor de quadro grande (MCCB) | Depende da classificação e dos requisitos de atraso |
| Canais de subdistribuição | MCCB | Eliminação rápida de falhas com limitação de corrente |
| Circuitos de motores | MCCB ou MPCB com contactor | Proteção contra sobrecarga e curto-circuito dimensionada para a corrente de arranque |
| Circuitos finais | MCB | Proteção de ramificações de curva fixa |
Se ainda estiver a ponderar a parte inferior desse intervalo, a nossa comparação de MCB vs MCCB abrange o intervalo abaixo de 125 A, e o Guia de seleção de MCCB explica o processo de dimensionamento dos alimentadores. No que diz respeito à gama de caixas moldadas de gama alta, o SMO-S7 1600 A e SNS 800–1600 A Os «frames» representam o limite prático do que um dispositivo com caixa moldada consegue fazer bem.
Vale a pena verificar também as funções opcionais. Nos casos em que é necessária uma função de corrente residual numa estrutura com caixa moldada, esta é normalmente fornecida por um módulo opcional e não pelo próprio disjuntor — ver Explicação sobre a proteção contra corrente residual para saber como esses módulos são especificados.
Por vezes. Se a instalação necessitar apenas de proteção contra sobrecarga e curto-circuito, não for necessário qualquer atraso intencional e a substituição em caso de avaria for aceitável, um disjuntor em caixa moldada de 1600 A pode ser a escolha certa. Se o estudo de coordenação exigir que o dispositivo resista a uma falha a jusante durante 0,2 s ou mais, é necessário o valor declarado de Icw de um disjuntor de caixa moldada (ACB).
A maioria não indica esse valor, porque o projeto da Categoria A assenta na interrupção rápida, em vez de na resistência. Alguns disjuntores eletrónicos de maior dimensão indicam um Icw limitado. Nunca o dê como certo — consulte a ficha técnica do disjuntor em questão e compare tanto a duração indicada como o valor.
Não. Em quadros de pequenas dimensões, com um único nível de proteção e sem requisitos de coordenação a jusante, é comum e correto utilizar um disjuntor MCCB de estrutura grande. O disjuntor ACB torna-se necessário quando as exigências em termos de corrente contínua, nível de falha ou seletividade excedem os valores que um dispositivo em caixa moldada pode garantir.
Os disjuntores em caixa moldada estão abrangidos pela norma UL 489, enquanto os disjuntores de potência de baixa tensão — o equivalente funcional de um ACB — estão abrangidos pelas normas UL 1066 e ANSI C37.13. Os ensaios previstos nas normas diferem dos da norma IEC 60947-2, pelo que, em teoria, os dispositivos não são intercambiáveis entre diferentes jurisdições.
É possível obter seletividade parcial, normalmente através de discriminação baseada na energia e de tabelas de coordenação do fabricante que especificam quais as combinações de quadros que se mantêm em funcionamento e até que nível de falha. A seletividade total graduada no tempo é uma função de Categoria B. Se as especificações do projeto indicarem “seletividade total”, deve prever-se a instalação de um ACB a montante.
A escolha entre MCCB e ACB é determinada pelo que o dispositivo tem de fazer durante uma avaria, e não pela intensidade da corrente que conduz. Abaixo dos 630 A, e na faixa de 630 a 1600 A, onde não é necessário qualquer atraso de seletividade, um disjuntor em caixa moldada é mais pequeno, mais barato e mais rápido. Nos casos em que o estudo de coordenação exige um atraso de curta duração, em que o LSIG e a medição são especificados, ou em que a linha de alimentação deve ser reparada sem desligar o quadro, o disjuntor de ar é o único dispositivo que cumpre verdadeiramente essa função.
A WZSMO fabrica disjuntores em caixa moldada de 50 A a 1600 A com unidades de disparo termomagnéticas e eletrónicas, classificação de 690 V CA e conformidade com a norma IEC 60947. Se estiver a especificar o limite superior dessa gama e quiser uma segunda opinião sobre se um disjuntor em caixa moldada se adequará ao seu estudo de coordenação, Envie-nos a sua lista de cargas, os níveis de falha e o diagrama unifilar e iremos analisá-lo consigo.
