Què és un interruptor de buit?

Què és un aparell de commutació al buit?

Definició d'aparell de commutació al buit

L'aparell de commutació al buit es defineix com un tipus d'aparell de commutació elèctrica que utilitza el buit com a mitjà d'extinció de l'arc, proporcionant una alta fiabilitat i baixa necessitat de manteniment.

Resistència dielèctrica

Per a una separació de contactes donada, el buit proporciona aproximadament vuit vegades més resistència dielèctrica que l'aire i quatre vegades més que el gas SF6 a una barra. Com que la resistència dielèctrica és tan alta, la separació de contactes del disjuntor al buit es pot mantenir molt petita. En aquesta petita separació de contactes, l'extinció de l'arc és segura gràcies a la resistència dielèctrica elevada, i també el buit té una ràpida recuperació de la resistència dielèctrica després de l'interrupció completa de l'arc al seu valor dielèctric total en zero corrent. Això fa que l'aparell de commutació al buit sigui el més adequat per a la commutació de condensadors.

Baixa energia d'arc

L'energia dissipada durant un arc en el buit és aproximadament una desena part de la dissipada en oli i un quart de la dissipada en gas SF6. Aquesta baixa dissipació d'energia s'atribueix al curt temps d'interrupció i a la petita longitud d'arc, ambdós resultants de la petita separació de contactes. Això significa que l'aparell de commutació al buit experimenta una erosió de contactes mínima, fent-lo gairebé sense necessitat de manteniment. Addicionalment, interrompre una corrent requereix menys energia en un disjuntor al buit en comparació amb un disjuntor d'aire i un disjuntor d'oli.

Mecanisme de conducció simple

En els disjuntors de SF6, oli i aire, el moviment dels contactes està altament resistent pel medi altament comprimit de la cambra d'extinció de l'arc. Però en l'aparell de commutació al buit, no hi ha cap medi, i també el moviment dels contactes és bastant menor degut a la petita separació de contactes, per tant, l'energia de conducció requerida és molt menor en aquest disjuntor. És per això que el mecanisme operatiu de molla-simple és suficient per aquest sistema d'aparell de commutació, no calen mecanismes hidràulics ni neumàtics. Un mecanisme de conducció més simple dóna una vida mecànica llarga a l'aparell de commutació al buit.

Extinció ràpida de l'arc

Durant l'obertura dels contactes en condicions de portada de corrent, es produeix vapor metàl·lic entre els contactes, i aquest vapor metàl·lic proporciona un camí a través del qual la corrent elèctrica continua a fluir fins al proper zero de corrent. Aquest fenomen també és conegut com a arc al buit. Aquest arc s'extingeix prop del zero de corrent, i el vapor metàl·lic conductiu es recondensa a la superfície del contacte en matèria de microsegons. S'ha observat que només el 1% del vapor es recondensa a la paret lateral de la cambra d'arc, i el 99% del vapor es recondensa a la superfície del contacte on s'havia vaporitzat.

Després d'aquesta discussió, és gairebé clar que la resistència dielèctrica de l'aparell de commutació al buit es recupera molt ràpidament i l'erosió dels contactes és gairebé negligible.

Fins a 10 kA, l'arc en l'aparell de commutació al buit roman difús, apareixent com a descàrrega de vapor sobre tota la superfície del contacte. Per sobre de 10 kA, l'arc es concentra al centre de la superfície del contacte degut al seu camp magnètic, causant sobrecalentament. Aquest problema es pot resoldre dissenyant les superfícies de contacte per permetre que l'arc vagi a través de la superfície. Els fabricants utilitzen diversos dissenys per aconseguir-ho, assegurant una erosió de contactes mínima i uniforme.