¿Qué es la Teoría de Interrupción del Arco?

¿Qué es la Teoría de Interrupción del Arco?

Definición de la Teoría de Interrupción del Arco

La teoría de interrupción del arco se define como el proceso de detener los arcos eléctricos que ocurren cuando los contactos del circuito se abren.

Métodos de Interrupción del Arco

Existen dos métodos principales: el método de alta resistencia, que aumenta la resistencia hasta alcanzar una corriente cero, y el método de baja resistencia, que utiliza el punto natural de cero de la corriente alterna.

Tensión de Reencendido

La tensión de reencendido es la tensión entre los contactos del interruptor en el momento en que se extingue el arco.

Teoría del Balance de Energía

Cuando los contactos del interruptor de circuito están a punto de abrirse, la tensión de reencendido es cero, por lo que no se genera calor. Cuando están completamente abiertos, la resistencia es infinita, nuevamente sin generar calor. Por lo tanto, el calor máximo se genera entre estos puntos. La teoría del balance de energía establece que si la disipación de calor entre los contactos es más rápida que la generación de calor, el arco puede extinguirse mediante enfriamiento, alargamiento y división del arco.

Teoría de la Carrera de Tensión

El arco se debe a la ionización del espacio entre los contactos del interruptor de circuito. Por lo tanto, la resistencia en la etapa inicial es muy pequeña, es decir, cuando los contactos están cerrados, y a medida que los contactos se separan, la resistencia comienza a aumentar. Si eliminamos los iones en la etapa inicial, ya sea recombiniéndolos en moléculas neutras o insertando aislamiento a una velocidad mayor que la de ionización, el arco puede interrumpirse. La ionización en corriente cero depende de las tensiones conocidas como tensión de reencendido.

Definamos una expresión para la tensión de reencendido. Para un sistema sin pérdidas o ideal, tenemos,

Aquí, v = tensión de reencendido.

V = valor de la tensión en el instante de la interrupción.

L y C son el inductor en serie y la capacitancia en paralelo hasta el punto de falla.

Así, a partir de la ecuación anterior, podemos ver que cuanto menor sea el valor del producto de L y C, mayor será el valor de la tensión de reencendido.

La variación de v frente al tiempo se representa a continuación:

Ahora consideremos un sistema práctico, o supongamos que hay pérdidas finitas en el sistema. Como se muestra en la figura a continuación, en este caso, la tensión de reencendido se atenúa debido a la presencia de alguna resistencia finita. Aquí se asume que la corriente se retrasa respecto a la tensión por un ángulo (medido en grados) de 90. Sin embargo, en situaciones prácticas, el ángulo puede variar dependiendo del momento en el ciclo en que ocurra la falla.

Consideremos el efecto de la tensión del arco, si se incluye la tensión del arco en el sistema, hay un incremento en la tensión de reencendido. Sin embargo, esto se compensa por otro efecto de la tensión del arco, que se opone al flujo de corriente y cambia la fase de la corriente, acercándola más a la fase de las tensiones aplicadas. Por lo tanto, la corriente no está en su valor pico cuando la tensión pasa por cero.

Tasa de Ascenso de la Tensión de Reencendido (TAR)

Se define como la relación entre el valor pico de la tensión de reencendido y el tiempo necesario para alcanzar ese valor pico. Es uno de los parámetros más importantes, ya que si la tasa a la que se desarrolla la resistencia dieléctrica entre los contactos es mayor que la TAR, entonces el arco se extinguirá.