Descripción dos fenómenos básicos durante a conmutación dos interruptores de circuito nas redes

A terminoloxía do comutador de interruptores pode entenderse considerando un evento real.
As figuras 1 a 3 amosan a traza dunha proba de corrente de fallo trifásica sen terra en cierre-abertura (CA) nun interruptor de vácuo (traza cortesía de KEMA).
Tomando cada figura por orde, a terminoloxía é a seguinte:

Secuencia de disparo do interruptor e cantidades relacionadas

A partir da Figura 1, podemos observar a seguinte secuencia de eventos con todo detalle:

1. Estado inicial:

• O interruptor comeza na posición aberta.

• Aplica-se unha señal de cierre á bobina de cierre para iniciar a operación de cierre.

2. Proceso de cierre:

Despois dun breve retardo eléctrico, o contacto móbil comeza a moverse (como indican a curva inferior do gráfico de desprazamento) e finalmente fai contacto coas contactos estáticos. Este momento denomínase compromiso de contacto ou cierre de contacto. Na práctica, debido ao pre-rompimento entre os contactos, a conexión eléctrica real pode ocorrer levemente antes do contacto mecánico.

O intervalo de tempo entre a aplicación da señal de cierre e o momento do compromiso de contacto coñécese como o tempo de cierre mecánico.

3. Estado pechado e corrente de fallo:

• Unha vez pechado, o interruptor transporta a corrente de fallo. A continuación, aplica-se unha señal de disparo á bobina de disparo, iniciando o proceso de apertura (ou disparo) do interruptor.

• Despois dun breve retardo eléctrico, o contacto móbil comeza a moverse lejos dos contactos estáticos, resultando na súa separación mecánica. Este momento denomínase separación de contactos, separación de contactos ou apertura de contactos.

• O intervalo de tempo entre a aplicación da señal de disparo e o momento da separación de contactos coñécese como o tempo de apertura mecánico.

4. Formación de arco e interrupción de corrente:

• Formase un arco eléctrico entre os contactos a medida que se separan. A corrente intenta interromperse nos puntos de cruce a cero, primeiro na fase b, seguido da fase a, e finalmente con éxito na fase c.

•  A fase c é a primeira fase en lograr a interrupción completa, cunha duración de arco (o tempo entre a separación de contactos e a interrupción de corrente) de aproximadamente media ciclo. O tempo de interrupción (tamén chamado tempo de interruptor) para a fase c é a suma do tempo de apertura mecánico e a duración do arco.

5. Distribución de corrente durante a interrupción:

• No momento da interrupción de corrente na fase c, as correntes nas fases a e b desprázanse 30°, tornándose iguais en magnitude pero opostas en polaridade. A corrente na fase avanzada (fase a) experimenta un semiciclo acortado, mentres que a corrente na fase atrasada (fase b) experimenta un semiciclo prolongado.

• O tempo total de limpeza é a suma do tempo de apertura mecánico e a máxima duración de arco observada na fase a ou na fase b.

Cantidades relacionadas coa corrente de comutación do interruptor:

Pode observarse detalladamente na figura 2 que:

•  Para un fallo iniciado no pico de tensión, a corrente será simétrica. Simétrica significa que cada semiciclo de corrente, tamén chamado bucle de corrente, será idéntico ao semiciclo de corrente anterior. A corrente na fase a é case simétrica debido á iniciación do fallo xusto antes do pico de tensión.

• As correntes nas fases b e c son asimétricas e constan de bucles largos e curtos de corrente, denominados respectivamente bucles maiores e menores.
  A máxima asimetría ocorre cando o fallo se inicia no cruce a cero da tensión.

Cantidades relacionadas coa tensión de comutación do interruptor

A partir da Figura 3, podemos observar a seguinte secuencia de eventos con todo detalle:

Cruces a cero de corrente:
Ocorre un cruce a cero de corrente cada 60 segundos. Despois de que os contactos se separen, o polo máis próximo ao seguinte cruce a cero tentará interromper a corrente primeiro. Neste caso, o polo da fase b, sendo o máis próximo ao primeiro cruce a cero, tentará interromper a corrente.

2. Tentativas iniciais de interrupción de corrente:

O polo da fase b tenta interromper a corrente pero falla debido a que os contactos están demasiado próximos para resistir a Tensión de Recuperación Transitoria (TRV), levando a un reacendrado.
 Posteriormente, o polo da fase a tamén tenta interromper a corrente pero similarmente falla e reacende.

3. Interrupción de corrente exitosa:

 Finalmente, o polo da fase c interrumpe a corrente con éxito, restaurando o sistema á TRV e á tensión de recuperación alternativa (tensión de recuperación AC).

4. Tensión de Recuperación Transitoria (TRV):

•  Definición: A TRV é a oscilación transitoria que ocorre á medida que a tensión no lado de potencia do interruptor se recupera á tensión do sistema previo ao fallo.

• Comportamento: A TRV oscila arredor da tensión de recuperación AC, que actúa como o punto de mira ou eixo de oscilación. O valor máximo da TRV depende da amortización no circuito.

• Duración da oscilación: Como mostra a forma de onda, a TRV oscila durante un cuarto de ciclo de frecuencia de potencia (i.e., 90 graos).

• Impacto nos polos: O primeiro polo en limpar (neste caso, a fase c) está exposto á maior TRV, xa que experimenta a oscilación transitoria completa.

5.    Limpieza de polos subsecuentes:

• Os polos das fases a e b limpian 90 graos despois da fase c.

• Para estes polos, os valores de TRV son menores que os experimentados pola fase c e teñen polaridades opostas.

• A tensión de recuperación AC é a tensión de liña, compartida entre as dúas fases.