Interruptores en Vacio Terminado

7/29/2019 Interruptores en Vacio Terminado

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Interruptores de vacío 2012

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INTRODUCCIÓN

Los interruptores que se usaban antiguamente en los circuitos eléctricos eran,

generalmente, de accionamiento manual y del tipo seccionador (cuchilla). Con el

aumento de las intensidades y de las tensiones requeridas en el sector industrial

resultó que el arco que se formaba al abrir el interruptor dañaba o destruía los

contactos. Entonces se construyeron interruptores que abrían o cortaban

rápidamente los circuitos por medio de un resorte o por la acción de la gravedad,

reduciendo así la duración del arco y la magnitud del deterioro del interruptor.

Colocando el interruptor en posición vertical, con ruptura horizontal, la

corriente de aire por convección, debida al calor del arco, tiende a extender el arco

hacia arriba, alejándolo del interruptor; así mismo, la acción magnética de la espira

formada por el interruptor y el arco tiende a aumentar la longitud del arco

extinguiéndolo.




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INTERRUPTORES DE VACÍO

1. Definición.

Los interruptores de potencia de media tensión antiguos, interrumpen la

corriente extinguiendo el arco que se produce a l separarse los contactos,

mediante el empleo de un medio de extinción que refrigera y deioniza el mismo.

Normalmente el arco se extingue por el paso por cero de la corriente. Como

medio de extinción se emplea preferentemente aceite, aire y hexafluoruro de

azufre. El interruptor de potencia de vacío, se diferencia de esos interruptores,

porque no requiere de un medio de extinción. En contraposición a los arcos de

maniobra en aire, SF6 o aceite, en el vacío falta la materia ionizable necesaria

para la formación de una descarga térmica de gases. Sin embargo, después de

la apertura de los contactos atravesados por una corriente, en el vacío se

genera un arco de vapor metálico, al cual para abreviar, de ahora en adelante

llamaremos arco en vacío.




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2. Características Comparativas de los Interruptores:

Los interruptores se pueden clasificar de acuerdo a sus características

constructivas. Las principales características constructivas de los interruptores

consisten en la forma en que se extingue el arco y a la habilidad mostrada para

establecer la rigidez dieléctrica entre los contactos para soportar en buena

forma (sin reencendido del arco) las tensiones de reignición.

3. Interruptores en Vacío

El interruptor de potencia de vacío, se diferencia de esos interruptores, porque

no requiere de un medio de extinción. En contraposición a los arcos de

maniobra en aire, SF6 o aceite, en el vacío falta la materia ionizable necesaria

para la formación de una descarga térmica de gases. Sin embargo, después de

la apertura de los contactos atravesados por una corriente, en el vacío se

genera un arco de vapor metálico, al cual para abreviar, de ahora en adelante

llamaremos arco en vacío.

El arco en vacío genera por sí mismo, los portadores de carga necesarios para

transmitir la corriente a través del vacío, mediante la vaporización del material

de los contactos.




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4. Arco Eléctrico

Cuando un interruptor abre un circuito con carga o por despejar una falla es

inevitable la presencia del arco eléctrico, la que sin duda es una condición

desfavorable, en la operación de interruptores. Durante la presencia del arco se

mantiene la circulación de corriente en el circuito de potencia. Las

características del arco dependen, entre otras cosas de:

• La naturaleza y presión del medio ambiente donde se induce.

• La presencia de agentes ionizantes o desionizantes.

• La tensión entre los contactos y su variación en el tiempo.

• La forma, separación y estructura química de los contactos.

• La forma y composición de la cámara apaga chispa.

• Sistema de extinción del arco.

La generación del arco se debe a la ionización del medio entre los contactos,

haciéndolo conductor, lo que facilita la circulación de corriente. La presencia de

iones se origina por la descomposición de las moléculas que conforman el

medio entre los contactos, producto de colisiones entre éstas y los electrones

aportados por la corriente. Se puede decir que la emisión de electrones desde

la superficie de los contactos de un interruptor, se debe a las siguientes causas:

• Aumento de temperatura, originando una emisión termo-iónica de electrones.

• Presencia de un alto gradiente de tensión, responsable de la emisión de

electrones por efecto de campo.

La emisión termoiónica de electrones se produce por el aumento en la

resistencia y en la densidad de corriente en la superficie de los contactos,




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al momento de producirse la apertura. De igual forma, el alto gradiente de

potencial existente entre los contactos durante los primeros instantes del

proceso de apertura, origina un proceso de emisión de electrones por efecto de

campo eléctrico. Estos electrones altamente energéticos chocan con las

moléculas del medio, produciendo una reacción química endotérmica o

exotérmica. La energía calórica desarrollada durante el arco es altamente

destructiva y puede calcularse por medio de la ecuación

5. Formas de Extinguir el Arco

En los interruptores de potencia una de las formas de extinguir el arco, es

aumentando la resistencia que ofrece el medio a la circulación de corriente.

La resistencia del arco puede aumentarse enfriando el arco, o bien alargándolo,

o dividiéndolo. El inconveniente de este último método, es que la energía que

debe ser disipada es alta, razón por la cual su uso se limita a aplicaciones en

baja y media tensión tanto en corriente alterna como en continua.

6. Cámara de Vacío

Es una característica propia de los interruptores de vacío que las cámaras de

maniobra posean contactos planos, los que solo se tocan en sus superficies

frontales.

Contactos tan simples como éstos, son posibles debido a que en el vació no es

posible la oxidación o la formación de capas extrañas. Por tal motivo se hace

innecesario el empleo de movimientos de tales capas extrañas como es el caso

en los interruptores con otros medios de extinción.




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7. Ventajas de los Interruptores en Vacío

- Tiempo de operación es muy rápido, en general la corriente se anula a la

primera pasada por cero.

- Rigidez dieléctrica entre los contactos se restablece rápidamente impidiendo la

reignición del arco.

- Son menos pesados y más baratos.

- Prácticamente no requieren mantención y tienen una vida útil mucho mayor a

los interruptores convencionales.

- Especial para uso en sistemas de baja y media tensión.

8. Desventaja de los Interruptores en Vacío

Dificultad para mantener la condición de vacío.

Tienen capacidad de interrupción limitada.




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9. Especificaciones Técnicas de los Interruptores de Potencia

Se solicita según función del interruptor en la subestación, si la subestación es

de tipo interior o intemperie, si es de accionamiento manual o automático. Entre

los datos técnicos que se deben proporcionar se pueden mencionar como

funcionamiento los siguientes:

a) Tensión normal de operación.

b) Corriente nominal.

c) Corriente de ruptura en KA.

d) Capacidad de ruptura en MVA.

e) Capacidad de ruptura para S

SRG, de duración de falla.

10. Selección de Interruptores de Potencia.

El tiempo de cierre del interruptor a una frecuencia de 60 Hz debe ser como

máximo de 0.16 segundos (10 ciclos).

La capacidad de ejecución la tensión nominal para la apertura del interruptor

deberá ser de 0.3 segundos.

La operación de cierre seguida inmediatamente después de una operación de

apertura, sin ningún retraso adiciona debe de ser de 3 minutos.

Los interruptores deben cumplir con no exceder las diferencias en

simultaneidad de tiempos de operación entre el primero y el ultimo polo de

acuerdo a las siguiente condición:

En operación de cierre 3 mlsg y en apertura 2 mlsg como máximo.

Cuando exista más de una cámara de interrupción por polo, se debe verificar de

no exceder las diferencias de simultaneidad de tiempos de operación entre el

primero y el último contacto del mismo polo de acuerdo a las siguiente

condición:

En operación de cierre y apertura a 2 milisegundos, máximo.




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