A inovação de interrupção de energia aprimora o interruptor eletromagnético

2 de novembro de 2015

por ETRI

Pesquisadores na Coréia superaram uma limitação tecnológica de 100 anos fabricando o primeiro dispositivo Mott do mundo que reduz o tamanho e melhora o desempenho de interruptores e disjuntores eletromagnéticos tradicionais.

A equipe de pesquisa, liderada pelo Dr. Hyun-Tak Kim, do Instituto de Pesquisa em Eletrônica e Telecomunicações da Coreia, desenvolveu uma tecnologia inovadora de interrupção de energia baseada em um dispositivo Mott metal-isolante de transição (Mott MIT).

O Mott MIT significa o fenômeno de que um isolador Mott é abruptamente convertido em um metal ou vice-versa sem a transição de fase estrutural. A equipe de pesquisa desenvolveu anteriormente um interruptor de temperatura crítica Mott MIT (CTS) (ou dispositivo MIT) que gera uma corrente de controle (ou sinal) a uma temperatura crítica entre 67oC e 85oC como característica única do dióxido de vanádio. Em seguida, os dispositivos do MIT foram aplicados a alguns tipos de interruptores eletromagnéticos que interrompem uma corrente elétrica em caso de sobrecorrente.

Um interruptor eletromagnético tradicional existente que assume o papel de interromper a eletricidade através da comutação mecânica quando conduz uma sobrecorrente é composto por um eletroímã chamado contator magnético, que conecta ou desconecta sinais de energia principal, e o relé de sobrecarga térmica com um on- desligar a função de comutação controlada pela temperatura. O relé de sobrecarga é composto por um interruptor mecânico caro e delicado com um tamanho grande e um bimetal que é feito de dois metais separados com diferentes coeficientes de expansão térmica unidos. O bimetal tem a característica de dobrar em qualquer direção quando o calor é aplicado. A força de flexão do bimetal controla o interruptor mecânico induzindo a comutação on-off; isso foi chamado de 'tecnologia de cem anos de interrupção de energia'; A Westinghouse aplicou o direito de patente do disjuntor de energia usando um bimetal em 1924. No entanto, o bimetal sofre uma alteração na característica de flexão durante um uso prolongado. Portanto, a precisão do relé de sobrecarga cai. Finalmente, o desempenho do interruptor eletromagnético também é deteriorado; este é um problema fatal do interruptor eletromagnético tradicional existente.

Para resolver o problema, a equipe de pesquisa usa o MIT-CTS em vez do bimetal como sensor para o interruptor liga-desliga. Neste caso, a chave mecânica é substituída por um circuito elétrico simples que controla o eletroímã, o que significa que a chave mecânica é transformada em eletrônica. Portanto, o relé de sobrecarga MIT torna-se pequeno em tamanho removendo o grande interruptor mecânico e tem precisão independentemente da temperatura ambiente durante longo prazo. Consequentemente, o interruptor eletromagnético do MIT tem uma característica de comutação eletrônica confiável e precisa.

A equipe de pesquisa confirmou que o interruptor eletromagnético desenvolvido pelo MIT está satisfeito com as condições operacionais do relé de sobrecarga fornecidas em um padrão de tecnologia coreano, Artigo 5.6, KSC 4504 compatível com o padrão internacional 60947-4-1. A equipe também verificou por meio de experimentos que o disjuntor usando o bimetal operado abaixo de AC 1 KV pode ser substituído por aquele feito com a tecnologia de comutação eletromagnética desenvolvida pelo MIT.

Um relatório de mercado sobre "O mercado mundial de equipamentos e sistemas de transmissão e distribuição" (Gould Report, 2013) anunciou que as vendas dos mercados mundiais de interruptores e disjuntores chegarão a aproximadamente US$ 29,5 bilhões em 2016.

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