¿Qué es un interruptor de vacío?

¿Qué es un interruptor de vacío?

Definición de interruptor de vacío

El interruptor de vacío se define como un tipo de equipo de conmutación eléctrico que utiliza el vacío como medio de extinción del arco, proporcionando alta confiabilidad y bajo mantenimiento.

Resistencia dieléctrica

Para una separación de contactos dada, el vacío proporciona aproximadamente ocho veces más resistencia dieléctrica que el aire y cuatro veces más resistencia dieléctrica que el gas SF6 a una bar. Dado que la resistencia dieléctrica es tan alta, la separación de los contactos del interruptor de vacío puede mantenerse muy pequeña. En esta pequeña separación de contactos, la extinción del arco es posible de manera segura debido a la alta resistencia dieléctrica, y además el vacío tiene una rápida recuperación de su valor dieléctrico completo después de la interrupción total del arco en el cero de corriente. Esto hace que el interruptor de vacío sea el más adecuado para la conmutación de condensadores.

Baja energía del arco

La energía disipada durante un arco en el vacío es aproximadamente una décima parte de la disipada en aceite y una cuarta parte de la disipada en gas SF6. Esta baja disipación de energía se debe al corto tiempo de interrupción y a la pequeña longitud del arco, ambos resultado de la pequeña separación de los contactos. Esto significa que el interruptor de vacío experimenta una erosión mínima de los contactos, lo que lo hace casi libre de mantenimiento. Además, la interrupción de la corriente requiere menos energía en el interruptor de vacío en comparación con el interruptor de aire y el interruptor de aceite.

Mecanismo de accionamiento simple

En los interruptores de SF6, aceite y aire, el movimiento de los contactos se resiste fuertemente por el medio altamente comprimido de la cámara de extinción del arco. Pero en el interruptor de vacío, no hay medio, y el movimiento de los contactos es bastante menor debido a su pequeña separación, por lo que la energía de accionamiento requerida es mucho menor. Por eso, el mecanismo de operación de muelle-muelle es suficiente para este sistema de equipos, sin necesidad de mecanismos hidráulicos o neumáticos. Un mecanismo de accionamiento más simple proporciona una larga vida mecánica al interruptor de vacío.

Extinción rápida del arco

Durante la apertura de los contactos en condiciones de conducción de corriente, se produce vapor metálico entre los contactos, y este vapor metálico proporciona un camino a través del cual la corriente eléctrica continúa fluyendo hasta el próximo cero de corriente. Este fenómeno también se conoce como arco de vacío. Este arco se extingue cerca del cero de corriente, y el vapor metálico conductor se recondensa en la superficie de contacto en cuestión de microsegundos. Se ha observado que solo el 1% del vapor se recondensa en la pared lateral de la cámara del arco, y el 99% del vapor se recondensa en la superficie de contacto desde donde se vaporizó.

A partir de la discusión anterior, queda claro que la resistencia dieléctrica del interruptor de vacío se recupera muy rápidamente y la erosión de los contactos es casi insignificante.

Hasta 10 kA, el arco en el interruptor de vacío permanece difuso, apareciendo como una descarga de vapor sobre toda la superficie de contacto. Por encima de 10 kA, el arco se concentra en el centro de la superficie de contacto debido a su campo magnético, causando sobrecalentamiento. Este problema se puede resolver diseñando superficies de contacto que permitan que el arco se desplace a lo largo de la superficie. Los fabricantes utilizan diversos diseños para lograr esto, asegurando una erosión mínima y uniforme de los contactos.