Avantatges i aplicacions dels interruptors de circuit baixa tensió a vaixell

Interruptors de corrent baixa sota buit: avantatges, aplicació i reptes tècnics

Degut al seu menor nivell de tensió, els interruptors de corrent baixa sota buit tenen un espai entre contactes més petit en comparació amb els de mitjana tensió. En aquests petits espais, la tecnologia de camp magnètic transversal (CMT) és superior a la de camp magnètic axial (CMA) per interrompre corrents de curt-circuit elevades. Quan s'interrompen grans corrents, l'arc al buit tendeix a concentrar-se en un mode d'arc restringit, on les zones d'erosió localitzades poden arribar al punt d'ebullició del material del contacte.

Sense un control adequat, les àrees sobrecalentades a la superfície del contacte emeten vapor metàl·lic excessiu, el qual pot portar a la ruptura dielèctrica de l'espai entre contactes sota la tensió de recuperació transitoria (TRV) després de zero corrent, resultant en un fracàs de l'interrupció. L'aplicació d'un camp magnètic transversal, perpendicular a la columna d'arc, dins de l'interruptor al buit impulsa l'arc restringit a girar ràpidament a través de la superfície del contacte. Això redueix significativament l'erosió localitzada, preveu un augment excessiu de temperatura a zero corrent i, per tant, millora enormement la capacitat d'interrupció del disjuntor.

Avantatges dels interruptors de corrent baixa sota buit:

• Els contactes no requereixen manteniment

• Longa vida operativa, amb una vida elèctrica gairebé igual a la vida mecànica

• Els interruptors al buit es poden montar en qualsevol orientació

• Operació silenciosa

• Cap risc d'incendi o explosió; l'arc queda completament contingut dins de la cambra al buit sellada, fent-los adequats per a entorns perillosos i antieixidables com les mines de carbó

• El rendiment no es veu afectat per les condicions ambientals circumdantes com la temperatura, el pols, l'humitat, la boira salina o l'altitud

• Capacitat per suportar tensions elevades a través de gabaris de buit molt petits

• Interrupció de la corrent normalment completada a la primera creu de zero corrent

• Amigable amb l'ambient i fàcilment reciclable

Els interruptors de corrent baixa sota buit comparteixen la mateixa protecció integral, les capacitats extensives de mesura i les característiques diagnòstiques riches que els interruptors de corrent d'aire convencionals (ICAs). No obstant això, ofereixen avantatges superiors, incloent-hi una major resistència elèctrica i mecànica, un nombre més gran d'operacions de tall de curt-circuit de ratxa, una major capacitat d'extinció de l'arc i un rendiment real "zero arc flash".

Aquestes característiques els fan especialment adequats per a entorns severos i sistemes de baixa freqüència i alta tensió com AC690V i 1140V en configuracions TN, TT i IT—comuns en aplicacions fotovoltaiques i eòliques. Permiten sistemes de recol·lecció d'alta tensió que reduïxen les pèrdues de transmissió. Més enllà de la protecció de línia, aquests disjuntors també poden protegir motors (que compleixen els requisits GB50055) i generadors (que compleixen els estàndards GB755), proporcionant als usuaris una solució de protecció de distribució de corrent baixa més segura, fiable i completa.

Per què no s'utilitzen més els interruptors de corrent baixa sota buit en aplicacions de corrent baixa?

La raó principal resideix en les significatives demandes energètiques del mecanisme d'operació:

Els interruptors de corrent baixa solen utilitzar mecanismes d'operació lleugers amb components compactes. En contrast, els interruptors de corrent sota buit requereixen substancialment més energia d'operació—especialment aquells dissenyats per a aplicacions d'alta capacitat de tall. Degut al seu petit espai entre contactes, extinguir l'arc requereix una energia intensa. Per resistir les forces electromagnètiques durant l'interrupció de fallida, és essencial una forta pressió de contacte. Per exemple:

• Un interruptor de 31.5kA sota buit requereix aproximadament 3200N de força de contacte.

• Per mantenir una pressió adequada després de l'usura del contacte, cal un recorregut de contacte de 4mm.

• Conseqüentment, l'energia total requerida des de l'engatxament del contacte fins al tancament complet és molt més alta que la dels interruptors de corrent d'aire.

Les especificacions d'energia inclouen:

• 45 joules per a un interruptor de 40kA (força de contacte: 4200N)

• 63 joules per a un interruptor de 50kA (força de contacte: 6200N)

Per tant, el mecanisme d'operació ha de ser reforçat significativament per complir aquests requisits. Per a una aplicació de 100kA de corrent baixa, l'energia requerida per un interruptor al buit excedeix la capacitat dels mecanismes d'operació de corrent baixa estàndard.

És necessari un upgrade complet—muelles de magatzem d'energia més grans, increment de la carrera de compressió de les muelles, etc. Alguns mecanismes existents tenen una compressió mínima (per exemple, només 25mm), i fins i tot augmentant la rigidesa de les muelles no es pot aconseguir suficient energia. En canvi, són necessaris mecanismes amb una carrera més llarga. Com es veu en els interruptors de corrent mitjana sota buit, les muelles conduïdes per cames sovint es dilaten més de 50mm, permetent un magatzem d'energia adequat. A més, la força mecànica general, la duresa i la rigidesa del mecanisme d'operació han de ser millorades per gestionar les forces elevades implicades.