En el mundo de la electricidad y la electrónica, son muchos los casos en los que se produce un percance. Conducirá a daños severos a edificios, oficinas, casas, escuelas, industrias, etc. El voltaje y la corriente de confianza no son correctos, aunque se toman medidas de seguridad. Una vez instalados los disyuntores, controlará el aumento repentino de voltaje y corriente. Ayudará de cualquier accidente. Los disyuntores son como el corazón del sistema eléctrico. Hay diferentes tipos de disyuntores donde se instalan de acuerdo con la clasificación del sistema. En la casa se utilizan diferentes tipos de disyuntores y para las industrias se utiliza otro tipo de disyuntor. Analicemos en detalle los diferentes tipos de interruptores automáticos y su importancia.
¿Qué es un disyuntor?
Un disyuntor eléctrico es un dispositivo de conmutación que se puede operar automática o manualmente para proteger y controlar el sistema de energía eléctrica . En el sistema de energía moderno, el diseño del disyuntor ha cambiado dependiendo de las enormes corrientes y para evitar el arco durante el funcionamiento.
Cortacircuitos
La electricidad que llega a las casas u oficinas o escuelas o industrias o cualquier otro lugar de las redes de distribución de energía forma un gran circuito. Las líneas que están conectadas a la planta de energía que se forman en un extremo se denominan cable caliente y las otras líneas que se conectan a tierra forman otro extremo. Siempre que la carga eléctrica fluye entre estas dos líneas, desarrolla potencial entre ellas. Para el circuito completo, la conexión de cargas (electrodomésticos) ofrece resistencia al flujo de carga y todo el sistema eléctrico dentro de la casa o industrias funcionará sin problemas.
Funcionan sin problemas siempre que los electrodomésticos tengan suficiente resistencia y no provoquen sobrecorriente o voltaje. Las razones para calentar los cables son demasiada carga que fluye a través del circuito o un cortocircuito o una conexión repentina del cable del extremo caliente al cable de tierra calentaría los cables y provocaría un incendio. El disyuntor evitará situaciones que simplemente cortan el circuito restante.
Funcionamiento básico de tipos de disyuntores
Bueno, somos conscientes de lo que es un disyuntor. . Ahora, esta sección explica principio de funcionamiento del disyuntor .
Como ingeniero eléctrico, es crucial conocer el funcionamiento de este dispositivo, no solo un ingeniero, sino que todas las personas que están en este dominio deben ser conscientes de esto. El dispositivo incluye un par de electrodos donde uno es estático y el otro es móvil. Cuando los dos contactos hacen un contacto, el circuito se cierra y cuando estos contactos no están juntos, el circuito pasa a un estado cerrado. Esta operación depende de la necesidad del trabajador si el circuito debe estar en estado ABIERTO o CERRADO en la fase inicial.
Condición 1: Suponga que el dispositivo está cerrado en la primera etapa para crear un circuito, cuando ocurre algún daño o cuando el trabajador piensa en ABRIR, entonces el indicador lógico estimula el relé de disparo que desconecta ambos contactos al proporcionar movimiento a la bobina móvil que se encuentra alejada de la bobina constante.
Esta operación parece ser tan simple y fácil, pero la verdadera complicación es que cuando un par de contactos están muy juntos, habrá una enorme variación de potencial temporal entre un par de contactos que facilitan la transición de grandes electrones de alto a bajo potencial. Mientras que este espacio temporal entre los contactos funciona como un dieléctrico para que los electrones se muevan de uno a otro electrodo.
Cuando la variación de potencial es mayor que la fuerza de la rigidez dieléctrica, habrá un movimiento de electrones de un electrodo a otro. Esto ioniza el modo dieléctrico que podría conducir a la creación de una gran ignición entre los electrodos. Este encendido se denomina ARCO . Incluso esta ignición permanece por unos pocos microsegundos, tiene la capacidad de dañar todo el dispositivo de interrupción causando daños a todo el equipo y la carcasa. Para eliminar esta ignición, la capacidad dieléctrica que separa los dos electrodos debe extinguirse antes de que el circuito se dañe.
Fenómeno de arco
Durante el funcionamiento de los interruptores automáticos, el arco es el que debe observarse claramente. Entonces el Fenómeno de arco en disyuntores tiene lugar en el momento de los casos defectuosos. Por ejemplo, cuando hay un flujo extenso de corriente a través de los contactos antes de que tenga lugar el enfoque defensivo e inicie los contactos.
En el momento en que los contactos están en condición ABIERTA, entonces el área de contacto disminuye rápidamente y ocurre un incremento en la densidad de la corriente debido a la enorme corriente SC. Este fenómeno se dirige al aumento de temperatura y esta generación de calor es suficiente para ionizar el medio de interrupción. El medio ionizado actúa cuando el conductor y el arco se detienen entre los contactos. El arco crea una ruta de resistencia mínima para los contactos y habrá un flujo de gran corriente durante todo el tiempo que exista el arco. Esta condición daña el funcionamiento del disyuntor.
¿Por qué ocurre el arco?
Antes de conocer los enfoques de terminación del arco, evaluemos los parámetros que son responsables de la ocurrencia del arco. Las razones son:
- La variación potencial que existe entre contactos
- Partículas ionizadas que se encuentran entre contactos
Esta variación potencial que se encuentra entre los contactos es suficiente para la existencia de un arco ya que la distancia del contacto es mínima. Además, el medio de ionización tiene la capacidad de preservar el arco.
Estos son los razones del arco Generacion.
Clasificación de disyuntores
Los diferentes tipos de disyuntores de alto voltaje incluyen los siguientes
- Disyuntor de circuito de aire
- Disyuntor SF6
- Disyuntor de vacío
- Disyuntor de aceite
- Disyuntor de circuito de aire
Tipos de disyuntores
Disyuntor de circuito de aire
Este disyuntor funcionará en el aire, el medio de enfriamiento es un arco a presión atmosférica. En muchos países, el disyuntor de aire se reemplaza por un disyuntor de aceite. Sobre el disyuntor de aceite, lo discutiremos más adelante en el artículo. Por lo tanto, la importancia de ACB sigue siendo una opción preferible para usar un disyuntor de aire de hasta 15KV. Esto se debe a que el disyuntor de aceite puede incendiarse cuando se usa a 15V.
Disyuntor tipo aire
Los dos tipos de disyuntores de aire son
- Disyuntor de aire puro
- Disyuntor de chorro de aire
Disyuntor de aire llano
Un disyuntor de aire puro también se denomina disyuntor de explosión cruzada. En este, el disyuntor está equipado con una cámara que rodea los contactos. Esta cámara se conoce como tolva de arco.
Este arco está hecho para conducir en él. Para lograr el enfriamiento del disyuntor de aire, una rampa de arco ayudará. A partir del material refractario, se fabrica un conducto de arco. Las paredes internas de la rampa de arco están configuradas de tal manera que el arco no sea forzado a acercarse. Conducirá hacia el canal sinuoso proyectado en una pared de tolva de arco.
La rampa de arco tendrá muchos compartimentos pequeños y muchas divisiones que son placas metálicas separadas. Aquí cada uno de los pequeños compartimentos se comporta como un mini-conducto de arco y la placa de separación metálica actúa como divisores de arco. Todos los voltajes del arco serán más altos que el voltaje del sistema cuando el arco se divida en una serie de arcos. Solo es preferible para aplicaciones de bajo voltaje.
Disyuntor de explosión de aire
Los interruptores automáticos de chorro de aire se utilizan para un voltaje de sistema de 245 kV, 420 kV y también más. Los disyuntores de chorro de aire son de dos tipos:
- Rompedor de explosión axial
- Explosión axial con contacto móvil deslizante.
Rompe explosión axial
En el rompedor de chorro axial, el contacto móvil del rompedor de chorro axial estará en contacto. El orificio de la boquilla se fija al contacto de un interruptor en una condición normalmente cerrada. Se produce una falla cuando se introduce alta presión en la cámara. El voltaje es suficiente para sostener el aire a alta presión cuando fluye a través del orificio de la boquilla.
Ventajas del vaso de precipitados del circuito Air-Blast
- Se utiliza cuando se requiere un funcionamiento frecuente debido a la menor energía del arco.
- Está libre de riesgo de incendio.
- De tamaño pequeño.
- Requiere menos mantenimiento.
- El enfriamiento del arco es mucho más rápido
- La velocidad del disyuntor es mucho mayor.
- El tiempo de duración del arco es el mismo para todos los valores de la corriente.
Desventajas del disyuntor de aire comprimido
- Requiere mantenimiento adicional.
- El aire tiene propiedades de extinción de arco relativamente más bajas.
- Contiene un compresor de aire de alta capacidad.
- Desde la unión de la tubería de aire, puede haber una posibilidad de fuga de presión de aire.
- Existe la posibilidad de que se produzca un aumento elevado de la corriente y el corte de voltaje.
Aplicación y usos del disyuntor de aire
- Se utiliza para la protección de plantas, máquinas eléctricas, transformadores, condensadores y generadores.
- También se utiliza un disyuntor de aire en el sistema de distribución de electricidad y GND alrededor de 15Kv
- También se utiliza en aplicaciones de voltaje y corrientes bajas y altas.
Disyuntor SF6
En el disyuntor de SF6, los contactos portadores de corriente funcionan en gas hexafluoruro de azufre que se conoce como disyuntor de SF6. Es una excelente propiedad aislante y alta electronegatividad. Se puede entender que, la alta afinidad de absorber electrones libres. El ion negativo se forma cuando un electrón libre choca con la molécula de gas SF6 y es absorbido por esa molécula de gas. Las dos formas diferentes de unión del electrón con las moléculas de gas SF6 son
SF6 + e = SF6
SF6 + e = SF5- + F
Los iones negativos que se forman serán mucho más pesados que un electrón libre. Por lo tanto, cuando se compara con otros gases comunes, la movilidad general de la partícula cargada en el gas SF6 es mucho menor. La movilidad de las partículas cargadas es la principal responsable de conducir la corriente a través de un gas. Por lo tanto, para partículas cargadas más pesadas y menos móviles en gas SF6, adquiere una rigidez dieléctrica muy alta. Esta buena propiedad de transferencia de calor de gas debido a la baja viscosidad gaseosa. El SF6 es 100 veces más eficaz en medios de extinción de arco que un disyuntor de aire. Se utiliza para sistemas de energía eléctrica de media y alta tensión de 33KV a 800KV.
Disyuntores SF6
Tipos de disyuntores en SF6
- Disyuntor SF6 de un solo interruptor aplicado hasta 220
- Disyuntor SF6 de dos interruptores aplicado hasta 400
- Disyuntor SF6 de cuatro interruptores aplicado hasta 715V
Disyuntor de vacío
Un disyuntor de vacío es un circuito en el que se utiliza vacío para extinguir el arco. Tiene carácter de recuperación dieléctrica, excelente interrupción y puede interrumpir la corriente de alta frecuencia que resulta de la inestabilidad del arco, superpuesta a la corriente de frecuencia de línea.
El principio de funcionamiento de VCB tendrá dos contactos llamados electrodos que permanecerán cerrados en condiciones normales de funcionamiento. Suponga que cuando ocurre una falla en cualquier parte del sistema, entonces la bobina de disparo del interruptor automático se energiza y finalmente, el contacto se separa.
Los contactos de momento del interruptor se abren en el vacío, es decir, de 10-7 a 10-5 Torr se produce un arco entre los contactos por la ionización de los vapores metálicos de los contactos. Aquí el arco se extingue rápidamente, esto sucede porque los electrones, vapores metálicos e iones producidos durante el arco, se condensan rápidamente en la superficie de los contactos CB, lo que resulta en una rápida recuperación de la rigidez dieléctrica.
Ventajas
- Los VCB son fiables, compactos y de larga duración.
- Pueden interrumpir cualquier corriente de falla.
- No habrá riesgos de incendio.
- No se produce ruido
- Tiene una mayor rigidez dieléctrica.
- Requiere menos energía para la operación de control.
Disyuntor de aceite
En este tipo de circuito, se utiliza aceite para interruptores, pero es preferible el aceite mineral. Actúa mejor como propiedad aislante que el aire. El contacto móvil y el contacto fijo están sumergidos dentro del aceite aislante. Cuando se produce la separación de la corriente, entonces los contactos del portador en el aceite, el arco en el disyuntor se inicializa en el momento de la separación de los contactos, y debido a este arco en el aceite se vaporiza y se descompone en gas hidrógeno y finalmente crea un burbuja de hidrógeno alrededor del arco.
Esta burbuja de gas altamente comprimido alrededor y el arco evita que se vuelva a iniciar el arco después de que la corriente alcance los cruces por cero del ciclo. El OCB es el tipo de disyuntor más antiguo.
Diferentes tipos de disyuntores en tipo de aceite
- Disyuntor de aceite a granel
- Disyuntor de aceite mínimo
Disyuntor de aceite a granel (BOCB)
En el BOCB, el aceite se usa para arquear los medios de enfriamiento y también para aislar los medios entre las partes de tierra del interruptor y los contactos que transportan corriente. Se utiliza el mismo aceite aislante de transformador.
El principio de funcionamiento del BOCB dice que cuando se separan los contactos portadores de corriente en el aceite, se genera un arco entre los contactos separados. El arco que se establece producirá una burbuja de gas de rápido crecimiento alrededor del arco. Los contactos móviles se alejarán del contacto fijo del arco y esto hará que la resistencia del arco aumente. Aquí, el aumento de la resistencia provocará un descenso de la temperatura. Por lo tanto, las formaciones reducidas de gases rodean el arco.
Cuando la corriente pasa por el cruce por cero, se produce la extinción del arco en el BOCB. En el recipiente totalmente hermético, la burbuja de gas está encerrada dentro del aceite. El aceite rodeará con alta presión sobre la burbuja, esto da como resultado un gas altamente comprimido alrededor del arco. Cuando se aumenta la presión, también aumenta la desionización del gas, lo que da como resultado el apagado del arco. El gas hidrógeno ayudará a enfriar el enfriamiento del arco en el interruptor de circuito de aceite.
Ventajas
- Buena propiedad de enfriamiento debido a la descomposición.
- El aceite tiene una alta rigidez dieléctrica
- Actúa como aislante entre la tierra y las partes vivas.
- El aceite utilizado aquí absorberá la energía del arco mientras se descompone
Desventajas
- No permitirá una alta velocidad de interrupción.
- Lleva mucho tiempo de arco.
Disyuntor de aceite mínimo
Es un disyuntor que utiliza aceite como medio de interrupción. El disyuntor de aceite mínimo colocará la unidad de interrupción en una cámara aislante en el potencial vivo. Pero hay material aislante disponible en la cámara de interrupción. Requiere menos cantidad de aceite, por lo que se denomina disyuntor de aceite mínimo.
Ventajas
- Requiere menos mantenimiento.
- Es adecuado tanto para funcionamiento automático como manual.
- Requiere un espacio menor
- El costo de romper la capacidad en MVA también es menor.
Desventajas
- El aceite se deteriora debido a la carbonización.
- Existe la posibilidad de explosión e incendio.
- Como tiene una menor cantidad de aceite, aumenta la carbonización.
- Es muy difícil eliminar los gases del espacio entre los contactos.
Además, los disyuntores se clasifican en función de diferentes tipos y son:
Basado en la clase de voltaje
La categorización inicial de los disyuntores depende del voltaje funcional que se utilizará. Existen principalmente dos tipos de interruptores automáticos basados en voltaje y estos son:
- Alto voltaje: se implementará a niveles de voltaje superiores a 1000 V. Estos se dividen en dispositivos de 75 kV y 123 kV.
- Bajo voltaje: se implementará a niveles de voltaje por debajo de 1000 V
Según el tipo de instalación
Estos dispositivos también se dividen según la ubicación de la instalación, lo que significa ubicaciones cerradas o al aire libre. En general, estos funcionan a un nivel extremadamente alto de voltajes. Los disyuntores cerrados están diseñados para usarse internamente en el edificio o aquellos que tienen compuestos impermeables a la intemperie. La variación crucial que se encuentra entre estos dos tipos son las construcciones y los compuestos del empaque, mientras que el diseño interno, como el equipo de retención actual y la funcionalidad, es casi similar.
Basado en el tipo de diseño externo
Dependiendo del diseño constructivo físico, los interruptores automáticos son nuevamente de dos tipos:
Tipo de tanque muerto - Aquí, el equipo de conmutación está ubicado en el recipiente en el potencial base y este está encerrado por el medio de protección y los interruptores. Estos se utilizan principalmente en los estados de EE. UU.
Tipo de tanque vivo - Aquí, el equipo de conmutación está ubicado en el recipiente al máximo potencial y este está encerrado por el medio de blindaje y los interruptores. Estos se utilizan principalmente en Europa y estados asiáticos.
Basado en el tipo de medio de interrupción
Esta es la categorización crucial de los interruptores automáticos. Aquí, los dispositivos se clasifican según el enfoque de destrucción del arco y el medio de interrupción. En general, ambos aparecieron como los parámetros cruciales en la construcción de interruptores automáticos y gobernaron los otros factores constructivos. Principalmente, se utilizan aceite y aire como medios de interrupción. Aparte de estos, también hay hexafluoruro de azufre y vacío que actúan como medios de interrupción. Estos dos son los más usados en estos días.
Disyuntores HVDC
Es un dispositivo de conmutación que obstruye el flujo general de corriente en el circuito. Cuando ocurre algún daño, crea una distancia entre los contactos mecánicos en el dispositivo y por lo tanto el disyuntor se mueve a la condición ABIERTA. Aquí, la interrupción del circuito es algo complicado ya que el flujo de corriente es solo unidireccional y no existe una corriente nula. El uso crucial de este dispositivo es obstruir el rango de alto voltaje de CC en el circuito. Mientras que el circuito de CA obstruye sin problemas el arco en la condición de corriente nula porque la disipación de energía es casi cero. La distancia de contacto necesita recuperar la capacidad dieléctrica para soportar el nivel de recuperación temporal de voltaje.
Operación HVDC
En el caso de los dispositivos de corte de circuito de CC, el problema es más complicado ya que la onda de CC no tendrá corrientes nulas. Y la obstrucción del arco obligado conduce al desarrollo de enormes niveles de voltaje de recuperación transitorios y se reinicia sin obstrucción del arco y causa daño final a los contactos mecánicos. En la construcción de un dispositivo HVDC, en su mayoría uno ha resistido tres problemas y esos son:
- Obstrucción del reinicio del arco
- Intemperancia de la energía almacenada
- Generación de corriente nula artificial
Disyuntores estándar
Estos dispositivos observan de manera crucial la funcionalidad del dispositivo. Estos disyuntores estándar son monopolares y bipolares.
Disyuntores unipolares
Estos dispositivos tienen las características de
- Se utiliza principalmente en aplicaciones domésticas.
- Protege un solo cable energizado
- Estos entregan casi 120 V de voltaje al circuito.
- Tienen la capacidad de administrar 15 amperios a 30 amperios
- Los disyuntores de un solo polo se encuentran en tres variedades y son de tamaño completo (con un ancho de 1 pulgada), medio tamaño (con un ancho de media pulgada) y gemelos (con un ancho de una pulgada que consta de dos interruptores y maneja un par de circuitos).
Disyuntores bipolares
Estos dispositivos tienen las características de
- Estos entregan casi 120 V / 240 V de voltaje al circuito
- Tienen la capacidad de administrar 15 amperios a 30 amperios
- Se utiliza principalmente en grandes aplicaciones como calentadores y secadores.
- Protege dos cables energizados
En este artículo, los diferentes tipos de disyuntores, es decir, disyuntor de aire, disyuntor de SF6, disyuntor de vacío y disyuntor de aceite se han discutido en un breve detalle solo para comprender el concepto básico sobre estos disyuntores . Y su subdivisión también se analiza junto con sus ventajas y desventajas. Hemos discutido cada concepto con mucha claridad. Si no ha entendido alguno de los temas, cree que falta alguna información o si desea implementar algún proyecto eléctrico para estudiantes de ingeniería, no dude en comentar en la siguiente sección.
