Descripció dels fenòmens bàsics durant la commutació dels interruptors en les xarxes

La terminologia de commutació dels disjuntores es pot entendre considerant un esdeveniment real.
Les figures 1 a 3 mostren la traça d'un test de corrent de falla trifàsica sense terra en un disjuntor de buit (traça cortesia de KEMA).
Considerant cada figura per ordre, la terminologia és la següent:

Seqüència de trencament del disjuntor i quantitats relacionades

De la Figura 1, podem observar la següent seqüència d'esdeveniments amb detall:

1. Estat inicial:

• El disjuntor comença en posició oberta.

• S'aplica una senyal de tancament a la bobina de tancament per iniciar l'operació de tancament.

2. Procés de tancament:

Després d'una breu demora elèctrica, el contacte mòbil comença a moure's (tal com indica la corba inferior del gràfic de desplaçament) i finalment entra en contacte amb els contactes estacionaris. Aquest moment s'anomena engatxament o tancament del contacte. En la pràctica, degut a la pre-desintegració entre els contactes, la connexió elèctrica real pot produir-se lleugerament abans del contacte mecànic.

L'interval de temps entre l'aplicació de la senyal de tancament i el moment de l'engatxament del contacte s'anomena temps de tancament mecànic.

3. Estat tancat i corrent de falla:

• Un cop tancat, el disjuntor porta la corrent de falla. S'aplica una senyal de trencament a la bobina de trencament, iniciant el procés d'obertura (o trencament) del disjuntor.

• Després d'una breu demora elèctrica, el contacte mòbil comença a allunyar-se dels contactes estacionaris, resultant en la seva separació mecànica. Aquest moment s'anomena separació, partiment o obertura del contacte.

• L'interval de temps entre l'aplicació de la senyal de trencament i el moment de la separació del contacte s'anomena temps d'obertura mecànica.

4. Formació d'arc i interrupció de la corrent:

• Es forma un arc elèctric entre els contactes quan es separen. La corrent intenta interrompre als punts de creuament zero, primer en la fase b, seguit de la fase a, i finalment amb èxit en la fase c.

•  La fase c és la primera fase que assolix una interrupció completa, amb una durada de l'arc (el temps entre la separació del contacte i la interrupció de la corrent) d'aproximadament mig cicle. El temps d'interrupció (també anomenat temps de trencament) per a la fase c és la suma del temps d'obertura mecànica i la durada de l'arc.

5. Distribució de la corrent durant la interrupció:

• En el moment de la interrupció de la corrent en la fase c, les corrents en les fases a i b es desplacen 30°, tornant-se iguals en magnitud però amb polaritat oposada. La corrent en la fase avançada (fase a) experimenta un mig cicle acurtat, mentre que la corrent en la fase retardada (fase b) experimenta un mig cicle al·largat.

• El temps total de neteja és la suma del temps d'obertura mecànica i la màxima durada de l'arc observada en la fase a o la fase b.

Quantitats relacionades amb la corrent de commutació del disjuntor:

Es pot veure amb deteniment en la figura 2 que:

•  Per a una falla iniciada en un pic de tensió, la corrent serà simètrica. Simètrica significa que cada mig cicle de la corrent, també conegut com a bucle de corrent, serà idèntic al mig cicle de corrent anterior. La corrent en la fase a és gairebé simètrica com a resultat de l'inici de la falla just abans del pic de tensió.

• Les corrents en les fases b i c són asimètriques i consisteixen en bucles llargs i curts de corrent, anomenats respectivament bucles majors i menors.
  La màxima asimetria es produeix quan la falla s'inicia en un creuament zero de tensió.

Quantitats relacionades amb la tensió de commutació del disjuntor

De la Figura 3, podem observar la següent seqüència d'esdeveniments amb detall:

Creuaments zero de la corrent:
Els creuaments zero de la corrent ocorren cada 60 segons. Després que els contactes es separen, el pol més proper al següent creuament zero intentarà interrompre la corrent primer. En aquest cas, el pol de la fase b, sent el més proper al primer creuament zero, intenta interrompre la corrent.

2. Primers intents d'interrupció de la corrent:

El pol de la fase b intenta interrompre la corrent, però fracassa degut a que els contactes estan massa propers per suportar la Tensió de Recuperació Transient (TRV), provocant una reil·luminació.
 Posteriorment, el pol de la fase a també intenta interrompre la corrent, però també fracassa i es reil·lumina.

3. Interrupció exitosa de la corrent:

 Finalment, el pol de la fase c interromp la corrent amb èxit, restablint el sistema a la TRV i la tensió de recuperació alternativa (tensió de recuperació AC).

4. Tensió de Recuperació Transient (TRV):

•  Definició: La TRV és l'oscil·lació transitori que ocorre quan la tensió del costat de potència del disjuntor es recupera fins a la tensió del sistema pre-falla.

• Comportament: La TRV oscil·la al voltant de la tensió de recuperació AC, que serveix com a punt de referència o eix d'oscil·lació. El valor màxim de la TRV depèn de l'amortització en el circuit.

• Durada de l'oscil·lació: Com es mostra en la forma d'ona, la TRV oscil·la durant un quart de cicle de freqüència de potència (és a dir, 90 graus).

• Impacte en els pols: El primer pol a netejar (en aquest cas, la fase c) està exposat a la TRV més alta, ja que experimenta l'oscil·lació transitori completa.

5.    Neteja dels pols posteriors:

• Els pols de les fases a i b es netegen 90 graus després de la fase c.

• Per a aquests pols, els valors de TRV són inferiors als experiments per la fase c i tenen polaritats oposades.

• La tensió de recuperació AC és la tensió de línia, compartida entre les dues fases.