Interruptor de circuito

Definición de Interruptor

Un interruptor se define como un dispositivo que abre y cierra contactos eléctricos para proteger los circuitos de fallos.

Por lo tanto, los interruptores deben funcionar de manera confiable sin ningún retraso. Para garantizar esta confiabilidad, el mecanismo de funcionamiento es más complejo de lo que parece a primera vista. La distancia y la velocidad de los contactos móviles durante la apertura y cierre son parámetros de diseño cruciales para los interruptores.

La brecha de contacto, la distancia de desplazamiento de los contactos móviles y su velocidad se determinan por el tipo de medio de extinción del arco, la corriente y el voltaje nominal del interruptor. La operación típica de un interruptor se muestra en una gráfica de curva característica.

En la gráfica, el eje X representa el tiempo en milisegundos y el eje Y representa la distancia en milímetros.

Supongamos que en el tiempo T0, la corriente comienza a fluir a través de la bobina de cierre. Después del tiempo T1, el contacto móvil comienza a desplazarse hacia el contacto fijo. En el tiempo T2, el contacto móvil toca el contacto fijo. En el tiempo T3, el contacto móvil llega a su posición de cierre. T3 – T2 es el período de sobrecarga de estos dos contactos (móvil y fijo). Después del tiempo T3, el contacto móvil rebota un poco y luego vuelve a su posición de cierre fija, después del tiempo T4.

Ahora pasamos a la operación de desconexión. Supongamos que en el tiempo T5, la corriente comienza a fluir a través de la bobina de desconexión del interruptor. En el tiempo T6, el contacto móvil comienza a desplazarse hacia atrás para abrir los contactos. Después del tiempo T7, el contacto móvil finalmente se separa del contacto fijo. El tiempo (T7 – T6) es el período de superposición.

Ahora, en el tiempo T8, el contacto móvil vuelve a su posición final abierta, pero no estará en posición de reposo ya que habrá alguna oscilación mecánica del contacto móvil antes de llegar a su posición final de reposo. En el tiempo T9, el contacto móvil finalmente llega a su posición de reposo. Esto se aplica tanto para los interruptores de control estándar como para los de control remoto.

Requisitos de Operación de Apertura del Interruptor

Un interruptor debe abrirse rápidamente para limitar la erosión de los contactos e interrumpir la corriente defectuosa de inmediato. Sin embargo, la distancia de desplazamiento del contacto móvil también se determina por la necesidad de mantener una brecha de contacto suficiente para resistir las tensiones dieléctricas normales y el voltaje de impulso de rayo cuando el interruptor está abierto.

La necesidad de llevar la corriente continua y resistir un período de arco en el interruptor hace necesario usar dos conjuntos de contactos en paralelo: uno, el contacto principal, que siempre está hecho de materiales altamente conductores como el cobre, y el otro, el contacto de arco, hecho de materiales resistentes al arco como el tungsteno o el molibdeno, que tienen mucha menor conductividad que los contactos principales.

Durante la operación de apertura del interruptor, los contactos principales se abren antes que los contactos de arco. Sin embargo, debido a la diferencia en la resistencia eléctrica y la inductancia de las rutas eléctricas de los contactos principales y de arco, se requiere un tiempo finito para lograr la conmutación total de la corriente, es decir, desde los contactos principales o principales hasta la rama de contacto de arco.

Así, cuando el contacto móvil comienza a desplazarse desde la posición cerrada a la abierta, la brecha de contacto aumenta gradualmente y, después de algún tiempo, se alcanza una posición crítica de contacto que indica la brecha mínima de conducción requerida para prevenir el re-arco después del próximo cero de corriente.

El resto del recorrido es necesario solo para mantener una resistencia dieléctrica suficiente entre la brecha de los contactos y para el propósito de desaceleración.

Requisitos de Operación de Cierre del Interruptor

Durante la operación de cierre del interruptor, se requiere lo siguiente,

El contacto móvil debe desplazarse hacia el contacto fijo a una velocidad suficiente para prevenir el fenómeno de pre-arco. A medida que la brecha de contacto se reduce, el arco puede comenzar antes de que los contactos estén finalmente cerrados.

Durante el cierre de los contactos, el medio entre los contactos se reemplaza, por lo que se debe suministrar potencia mecánica suficiente durante esta operación del interruptor para comprimir el medio dieléctrico en la cámara de arco.

Después de golpear el contacto fijo, el contacto móvil puede rebotar debido a la fuerza repulsiva, lo cual no es deseable en absoluto. Por lo tanto, se debe suministrar energía mecánica suficiente para superar la fuerza repulsiva debido a la operación de cierre en falla.

En el mecanismo de muelle-muelle, generalmente, el muelle de desconexión o apertura se carga durante la operación de cierre. Por lo tanto, también se debe suministrar energía mecánica suficiente para cargar el muelle de apertura.