Tipos de disyuntores y su importancia.

En el mundo de la electricidad y la electrónica, hay muchos casos de accidentes. Provocará graves daños a edificios, oficinas, casas, escuelas, industrias, etc. Confiar en el voltaje y la corriente no es correcto, aunque se toman medidas de seguridad. Una vez que se instalan los disyuntores, controlará el aumento repentino de voltaje y corriente. Esto ayudará a cualquier accidente. Los disyuntores son como el corazón del sistema eléctrico. Existen diferentes tipos de disyuntores donde estos se instalan dependiendo de la potencia 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 de forma automática o manual para proteger y controlar el sistema de energía eléctrica. En los sistemas de energía modernos, el diseño de los interruptores automáticos ha cambiado para adaptarse a grandes corrientes y evitar la formación de arcos durante el funcionamiento.

La electricidad que llega a los hogares, oficinas, escuelas, industrias o cualquier otro lugar desde las redes de distribución eléctrica 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 conectadas a tierra forman otro extremo. Siempre que la carga eléctrica fluye entre estas dos líneas, se desarrolla un potencial entre ellas. Para el circuito completo, la conexión de las cargas (dispositivos) proporciona 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 dispositivos sean lo suficientemente fuertes y no causen sobrecorriente o voltaje. Los motivos por los que los cables se calientan son que circula demasiada carga por el circuito, o que un cortocircuito o una conexión repentina del cable del extremo caliente al cable de tierra calentarían los cables y provocarían un incendio. El disyuntor evitará tales situaciones que simplemente rompen el circuito restante.

Funcionamiento básico de los tipos de interruptores automáticos

Bueno, sabemos lo que es un disyuntor.. Ahora esta sección explica sobre principio de funcionamiento del disyuntor.

Como ingeniero eléctrico, es crucial saber cómo funciona este dispositivo, no solo un ingeniero, sino que todas las personas que trabajan en este campo deben conocerlo. El dispositivo consta de un par de electrodos, uno de los cuales es estático y el otro móvil. Cuando los dos contactos hacen contacto, el circuito se cierra y cuando estos contactos no están juntos, el circuito pasa al estado cerrado. Esta operación depende de la necesidad del operario si el circuito debe estar en estado ABIERTO o CERRADO en la fase inicial.

Condición 1: suponga que el dispositivo se cierra en el primer paso para crear un circuito, cuando ocurre un daño o cuando el trabajador piensa ABRIR, entonces el indicador lógico energiza el relé de disparo que desconecta los dos contactos proporcionando movimiento a la bobina de voz que está lejos de la bobina constante.

Esta operación parece tan simple y fácil, pero la verdadera complicación es que cuando algunos contactos se alejan entre sí, habrá un gran cambio de potencial temporal entre dos contactos que facilita una gran transición de electrones de alto potencial a bajo. potencial. Mientras que este espacio temporal entre los contactos opera un dieléctrico para que los electrones se muevan de un electrodo a otro.

Cuando la variación de potencial es mayor que la rigidez dieléctrica, entonces 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 llama ARCO. Incluso esta ignición permanece por unos pocos microsegundos, tiene la capacidad de dañar todo el dispositivo del interruptor automático, 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 se dañe el circuito.

fenómeno del arco

Al operar los interruptores automáticos, el arco es el que debe observarse claramente. Por lo tanto, los fenómeno de arco en interruptores automáticos tiene lugar en casos defectuosos. Por ejemplo, cuando hay un gran flujo de corriente a través de los contactos antes de que tenga lugar el acercamiento defensivo e inicie los contactos.

En el momento en que los contactos están en estado ABIERTO, el área de contacto disminuye rápidamente y hay un aumento en la densidad de corriente debido a la enorme corriente SC. Este fenómeno conduce al aumento de la temperatura y esta generación de calor es suficiente para ionizar el medio de interrupción. El medio ionizado funciona cuando el conductor y el arco quedan retenidos entre los contactos. El arco crea una ruta de resistencia mínima para los contactos y habrá un tremendo flujo de corriente a lo largo de la vida útil del arco. Esta condición daña el funcionamiento del interruptor automático.

¿Por qué se produce el arco?

Antes de conocer los enfoques de terminación del arco, evaluemos los parámetros responsables de la ocurrencia del arco. Las razones son:

• La variación potencial que existe entre los contactos
• Partículas ionizadas las que se encuentran entre los contactos

Esta variación de potencial entre los contactos es suficiente para la existencia de un arco porque la distancia de contacto es mínima. Además, el medio de ionización tiene la capacidad de preservar el arco.

He aquí los razones de arco generación.

Clasificación de interruptores automáticos

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

disyuntor de circuito de aire

Este disyuntor operará en el aire; el medio de extinción es un arco a presión atmosférica. En muchos países, el disyuntor de aire se reemplaza por un disyuntor de aceite. Sobre el interruptor automático de aceite, lo discutiremos más adelante en el artículo. Por lo tanto, la importancia de ACB es siempre una opción preferible para usar un disyuntor de aire de hasta 15KV. Esto se debe al hecho; El disyuntor de aceite puede incendiarse cuando se opera a 15V.

Los dos tipos de disyuntores de aire son

• Disyuntor de aire ordinario
• Disyuntor de aire comprimido

Disyuntor de aire ordinario

Un disyuntor de aire ordinario también se denomina disyuntor de explosión cruzada. En este, el interruptor automático está equipado con una cámara que rodea los contactos. Esta cámara se conoce como rampa de arco.

Este arco está hecho para conducir allí. Para lograr el enfriamiento del disyuntor de aire, una rampa de arco ayudará. Del material refractario, se hace una rampa de arco. Las paredes internas de la cámara de interrupción están formadas de modo que el arco no se cierre a la fuerza. Se hundirá en el canal sinuoso proyectado sobre una pared de rampa de arco.

La tolva de arco tendrá muchos compartimentos pequeños y muchas divisiones que son placas de metal separadas. Aquí, cada uno de los pequeños compartimentos actúa como un mini conducto de arco y la placa divisoria de metal actúa como divisores de arco. Todos los voltajes del arco serán más altos que el voltaje del sistema cuando el arco se rompa en una serie de arcos. Solo se prefiere para aplicaciones de bajo voltaje.

Disyuntor de chorro de aire

Los disyuntores de aire se utilizan para sistemas de tensión de 245 kV, 420 kV e incluso superiores. Los disyuntores de aire comprimido son de dos tipos:

• Disyuntor de explosión axial
• Deflagración axial con contacto móvil deslizante.

Disyuntor de explosión axial

En el interruptor automático axial, el contacto móvil del interruptor automático axial entrará en contacto. El orificio de la boquilla está unido al contacto. de un interruptor automático en un estado normalmente cerrado. Se produce una falla cuando se introduce alta presión en la cámara. La tensión es suficiente para mantener el aire a alta presión a medida que pasa por el orificio de la boquilla.

Beneficios del vaso de precipitados Air-Blast Circuit

• Se utiliza cuando se requiere un funcionamiento frecuente debido a la menor energía del arco.
• Es seguro contra incendios.
• Corto.
• Requiere menos mantenimiento.
• La extinción del arco es mucho más rápida.
• La velocidad del disyuntor es mucho mayor.
• La duración del arco es la misma para todos los valores actuales.

Desventajas del disyuntor de aire soplado

• Requiere mantenimiento adicional.
• El aire tiene propiedades de extinción de arco relativamente pobres
• Contiene un compresor de aire de gran capacidad.
• Desde la unión de la manguera de aire, puede haber riesgo de fuga de presión de aire.
• Existe el riesgo de un gran aumento en la tasa de ruptura actual y el voltaje de reinicio.

Aplicación y usos del disyuntor de aire

• Se utiliza para la protección de instalaciones, máquinas eléctricas, transformadores, condensadores y generadores.
• El disyuntor de aire también se usa en el sistema de distribución de energía y GND de aproximadamente 15Kv
• También se utiliza en aplicaciones de tensión y corriente baja y alta.

disyuntor SF6

En el disyuntor de SF6, los contactos que transportan corriente operan en gas de hexafluoruro de azufre llamado disyuntor de SF6. Es una excelente propiedad aislante y alta electronegatividad. Se entiende que la alta afinidad de absorción de los electrones libres. El ion negativo se forma cuando un electrón libre choca con la molécula de gas SF6; es absorbida por esta molécula de gas. Las dos formas diferentes de unión de electrones con 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, en comparación 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 el gas SF6, adquiere una rigidez dieléctrica muy alta. Este gas tiene una buena propiedad de transferencia de calor debido a su baja viscosidad. El SF6 es 100 veces más eficaz en los medios de extinción de arcos que un disyuntor de aire. Se utiliza para sistemas de suministro de energía de media y alta tensión de 33KV a 800KV.

Tipos de disyuntores en SF6

• Interruptor automático de interruptor único de SF6 aplicado hasta 220
• Interruptor automático de dos interruptores de SF6 aplicado hasta 400
• Disyuntor de cuatro interruptores SF6 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 resultante de la inestabilidad del arco, superpuesta a la corriente de frecuencia de línea.

El principio de funcionamiento del VCB tendrá dos contactos llamados electrodos los cuales permanecerán cerrados en condiciones normales de funcionamiento. Supongamos que cuando ocurre una falla en cualquier parte del sistema, se energiza la bobina de disparo del interruptor automático y finalmente se separa el contacto.

Cuando los contactos del interruptor automático se abren en el vacío, es decir, 10-7 a 10-5 Torr, se produce un arco entre los contactos por ionización de los vapores metálicos de los contactos. Aquí el arco se extingue rápidamente, esto sucede porque los electrones, los vapores metálicos y los 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 tienen una larga vida útil
• Pueden interrumpir cualquier corriente de falla.
• No habrá riesgo de incendio.
• No se produce ruido
• Tiene una mayor rigidez dieléctrica.
• Requiere menos potencia para el funcionamiento del control.

disyuntor de aceite

En este tipo de circuito se utiliza aceite de disyuntor, pero se prefiere el aceite mineral. Actúa mejor propiedad aislante que el aire. El contacto móvil y el contacto fijo están sumergidos en el aceite aislante. Cuando se produce la separación de corriente, entonces los contactos portadores en el aceite, el arco en el interruptor automático 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 eventualmente crea una burbuja de hidrógeno alrededor del arco.

Esta burbuja de gas altamente comprimido alrededor del arco evita que el arco vuelva a encenderse después de que la corriente haya alcanzado 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 el arco del medio extintor y también para el aislamiento del medio entre las partes de tierra del interruptor automático y los contactos portadores de corriente. Se utiliza el mismo aceite aislante del transformador.

El principio de funcionamiento del BOCB establece que cuando los contactos que llevan corriente en el aceite se separan, se genera un arco entre los contactos separados. El arco que se establezca producirá una burbuja de gas de rápido crecimiento alrededor del arco. Los contactos móviles se alejarán del contacto de arco estacionario, lo que provocará un aumento en la resistencia del arco. Aquí, el aumento de la resistencia hará que la temperatura baje. Por lo tanto, formaciones de gas reducidas rodean el arco.

Cuando la corriente pasa por el cruce por cero, se produce la extinción del arco en el BOCB. En el recipiente completamente hermético, la burbuja de gas está encerrada dentro del aceite. El aceite rodeará la burbuja a alta presión, lo que dará como resultado un gas altamente comprimido alrededor del arco. A medida que aumenta la presión, también aumenta la desionización del gas, lo que hace que el arco se extinga. El gas hidrógeno ayudará a enfriar la extinción del arco en el interruptor automático 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 usado aquí absorberá la energía del arco mientras se descompone

Desventajas

• No permitirá una alta velocidad de interrupción
• Toma un largo tiempo de arco.

Disyuntor de aceite mínimo

Este es un disyuntor que utiliza aceite como medio de interrupción. El disyuntor de aceite mínimo colocará la unidad de interrupción en una cámara aislante a potencial vivo. Pero un material aislante está disponible en la cámara de ruptura. Requiere menos 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 más pequeño.
• El coste de la capacidad de corte en MVA también es menor.

Desventajas

• El aceite se deteriora debido a la carbonización.
• Existe riesgo de explosión e incendio.
• Al tener menor cantidad de aceite, la carbonización aumenta.
• Es muy difícil eliminar los gases del espacio entre los contactos.

Además, los interruptores automáticos se clasifican según diferentes tipos y estos son:

Basado en la clase de voltaje

La categorización inicial de los interruptores automáticos depende de la tensión funcional a utilizar. Existen principalmente dos tipos de tipos de disyuntores basados ​​en voltaje y estos son:

• Alto voltaje: se implementará a niveles de voltaje superiores a 1000 V. Estos son entonces divididos en dispositivos de 75kV y 123kV.
• Bajo voltaje - Para ser implementado en niveles de voltaje por debajo de 1000 V

Según el tipo de instalación

Estos dispositivos también se dividen según la ubicación de instalación, es decir, ubicaciones interiores o exteriores. En general, estos operan a un nivel de voltaje extremadamente alto. Los disyuntores cerrados están diseñados para usarse dentro del edificio o aquellos que tienen compuestos resistentes a la intemperie. La diferencia crucial entre estos dos tipos está en las construcciones y los compuestos de acabado, mientras que el diseño interno, como el mecanismo de sujeción actual y la funcionalidad, es casi similar.

Basado en el tipo de diseño externo

De acuerdo con el diseño de la construcción física, los interruptores automáticos son nuevamente de dos tipos:

tipo de tanque muerto – Aquí, el equipo de conmutación se encuentra en el contenedor en el potencial base y este está rodeado por los medios de blindaje y los interruptores. Estos se utilizan principalmente en los estados de EE. UU.

Tipo de tanque vivo – Aquí, el equipo de conmutación se encuentra en el contenedor a su máximo potencial y este está rodeado por los medios de blindaje y los interruptores. Estos se utilizan principalmente en Europa y los 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 extinción del arco y el medio de interrupción. En general, estos dos elementos aparecían como los parámetros cruciales en la construcción de los interruptores automáticos y dominaban a los demás factores de construcción. La mayoría de las veces, el aceite y el aire se utilizan 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 utilizados hoy en día.

Disyuntores HVDC

Es un dispositivo de conmutación que obstruye el flujo general de corriente en el circuito. En caso de daño, esto crea una distancia entre los contactos mecánicos en el dispositivo y, por lo tanto, el interruptor automático pasa al estado ABIERTO. Aquí, la ruptura del circuito es algo complicada porque el flujo de corriente es solo unidireccional y no existe corriente cero. El uso crucial de este dispositivo es obstruir el rango de alto voltaje de la corriente continua en el circuito. Mientras que el circuito de CA obstruye de forma transparente el arco en la condición de corriente cero porque la disipación de energía es casi cero. La distancia de contacto debe recuperar la capacidad dieléctrica para soportar el nivel de voltaje de recuperación temporal.

En el caso de los dispositivos de corte de circuito de CC, el problema es más complicado porque la onda de CC no tendrá corrientes cero. Y la obstrucción obligatoria del arco conduce al desarrollo de niveles elevados de voltaje de recuperación transitorio y se vuelve a encender sin obstrucción del arco y causa daño final a los contactos mecánicos. Al construir un dispositivo HVDC, la mayoría de las veces, se han resistido tres problemas y estos son:

• Obstrucción de reinicio de arco
• Intemperancia de la energía almacenada
• Generación de corriente cero artificial

Disyuntores estándar

Estos dispositivos observan de manera crucial la funcionalidad del dispositivo. Estos disyuntores estándar son unipolares y bipolares.

Disyuntores unipolares

Estos dispositivos tienen las características de

• Utilizado principalmente en aplicaciones domésticas.
• Protege un solo cable vivo
• Estos proporcionan casi 120 V de voltaje al circuito.
• Tienen la capacidad de manejar de 15 amperios a 30 amperios
• Los disyuntores unipolares vienen en tres variedades y son de tamaño completo (con un ancho de 1 pulgada), medio tamaño (con un ancho de media pulgada) y doble (con un ancho de una pulgada que consta de dos interruptores y manijas un par de circuitos).

Disyuntores de doble polo

Estos dispositivos tienen las características de

• Estos suministran casi 120V/240V de voltaje al circuito
• Tienen la capacidad de manejar de 15 amperios a 30 amperios
• Se utiliza principalmente en grandes aplicaciones como radiadores y secadores.
• Protege dos cables vivos.

En este artículo, los diferentes tipos de interruptores automáticos, es decir, interruptores automáticos de aire, interruptores automáticos de SF6, interruptores automáticos de vacío e interruptores automáticos de aceite, se han discutido en detalle solo para comprender el concepto básico de estos interruptores automáticos. Y su subdivisión también se discute con pros y contras. Discutimos cada concepto muy claramente. Si no entendió alguno de los temas, siente que falta información o desea implementar proyectos eléctricos para estudiantes de ingeniería, no dude en comentar en la sección a continuación.