¿Son confiables los actuadores PM? Compare tipos y beneficios

El rendimiento de los mecanismos de operación de interruptores es decisivo para un suministro eléctrico fiable y seguro. Aunque diversos mecanismos tienen sus propias ventajas, la aparición de un nuevo tipo no reemplaza completamente a los tradicionales. Por ejemplo, a pesar del auge de la aislación con gases ecológicos, las unidades de anillo de aislamiento sólido aún representan alrededor del 8% del mercado, lo que demuestra que las nuevas tecnologías rara vez desplazan por completo las soluciones existentes.

El actuador de imán permanente (PMA) consta de imanes permanentes, una bobina de cierre y una bobina de apertura. Elimina los enlaces mecánicos, los mecanismos de disparo y bloqueo encontrados en los mecanismos accionados por resortes, resultando en una estructura simple con muy pocas piezas. Solo un componente móvil principal opera durante el conmutado, proporcionando una alta confiabilidad. Utiliza imanes permanentes para mantener la posición del interruptor, perteneciendo a la categoría de actuación electromagnética con bloqueo magnético permanente y control electrónico. Sin embargo, debido a la alta energía electromagnética requerida para el cierre y la apertura, generalmente se necesita un condensador de almacenamiento de energía de gran capacidad.

Los mecanismos PMA se clasifican en diferentes tipos, principalmente estables únicos y biestables, y configuraciones de una o dos bobinas, sin una clara superioridad entre ellos.

Un mecanismo de imán permanente biestable utiliza imanes permanentes tanto en la posición de cierre como en la de apertura para el bloqueo. Las acciones de cierre y apertura se logran energizando bobinas de excitación separadas para impulsar el núcleo de hierro móvil. Bajo las mismas condiciones, el tipo biestable tiene una corriente pico de cierre más baja. Corrientes menores simplifican la electrónica de control, mejoran la confiabilidad y reducen el riesgo de daño al controlador. Además, se requiere una capacidad de condensador menor—típicamente, un condensador electrolítico de 100V/100,000μF puede soportar operaciones de recierre. Sin embargo, la velocidad inicial de apertura de un interruptor de vacío PMA biestable es menor que su velocidad promedio durante todo el recorrido de contacto.

Un mecanismo de imán permanente estable único utiliza un imán permanente para el bloqueo en la posición de cierre, mientras que un resorte mantiene la posición abierta. El cierre se logra energizando la bobina de cierre para impulsar el núcleo móvil, al mismo tiempo que se almacena energía en el resorte de apertura. La apertura se logra liberando la energía almacenada en el resorte.

Dado que el PMA estable único depende de un resorte para la apertura, su velocidad inicial de apertura y su velocidad promedio de apertura son superiores a las del tipo biestable, lo que se ajusta mejor a las características de la fuerza de contrarresto del interruptor. Sin embargo, porque se debe almacenar energía en el resorte de apertura durante el cierre, la corriente pico de cierre es significativamente mayor que en un mecanismo biestable bajo condiciones comparables.

El interruptor de vacío accionado por imán permanente AMVAC tiene un voltaje nominal máximo de 27kV. El modelo de 15kV soporta una corriente nominal de hasta 3000A, una corriente de interrupción de cortocircuito de 50kA y una corriente de conexión de cortocircuito de 130kA.

¿Por qué no se ha adoptado ampliamente?

1. Costo-efectividad (Relación calidad-precio)

Los interruptores PMA tienen menos partes móviles, una estructura más simple y características de fuerza electromagnética bien adaptadas a los interrumpidores de vacío. Ofrecen una resistencia mecánica que supera las 100,000 operaciones—significativamente mayor que las 30,000 operaciones típicas de los mecanismos de resorte. Esto los hace ideales para aplicaciones de conmutación frecuente y alto número de operaciones. Su control electrónico también facilita la automatización. Sin embargo, los interruptores PMA de alta calidad son significativamente más caros. Como resultado, se utilizan principalmente en aplicaciones premium en el extranjero, como en plantas petroquímicas y plataformas offshore, donde la operación sin mantenimiento, la alta confiabilidad y la mejora de la continuidad del suministro de energía son críticas.

2. Preocupaciones de calidad

Los interruptores PMA requieren componentes de extremadamente alta calidad, incluyendo condensadores, imanes permanentes, electroimanes y circuitos electrónicos. Comparar interruptores PMA de gama baja con mecanismos de resorte estándar es injusto y engañoso. El uso de condensadores inferiores u otros componentes compromete la calidad general del producto. A diferencia de los mecanismos accionados por resortes, que permiten el reemplazo y reparación de componentes individuales, los mecanismos PMA son difíciles y costosos de reparar. Este alto costo de reemplazo dificulta aún más la adopción generalizada de los interruptores PMA.