Interruptor de corrente de ar

Nun un interructor de aire, o arco inicia e extingue en aire estático substancialmente mentres o arco se move. Estes interruptores úsanse para baixas voltaxes, xeralmente ata 15 kV, con capacidades de ruptura de 500 MVA. Como medio de extinción de arcos, os interruptores de aire ofrecen varias vantaxes sobre o óleo, incluíndo:

• Eliminación dos riscos e mantemento asociados ao uso de óleo.

• Ausencia de estrés mecánico causado pola presión do gas e o movemento do óleo.

• Eliminación dos custos da substitución regular de óleo debido ao deterioro do óleo por operacións sucesivas de ruptura.

Nos interruptores de aire, a separación do contacto e a extinción do arco ocorren no aire á presión atmosférica, empregando o principio de alta resistencia. O arco expandese mediante conductores de arco e cales, mentres que a resistencia do arco aumenta a través da división, refrigeración e alargamento.

A resistencia do arco aumenta ata que a caída de tensión a través do arco supere a tensión do sistema, extinguindo o arco no punto cero da onda AC.

Os interruptores de aire úsanse en circuitos DC e AC ata 12.000 V. Tipicamente de tipo interior, instálanse en paneis verticais ou armarios extraíbeis interiores, ampliamente aplicados en armarios de media e baixa tensión para sistemas AC.

Interrutor de Aire de Tipo Simples

A variante máis simple presenta dous contactos en forma de chifre. O arqueo inicialmente ocorre a través da menor distancia entre os chifres e é constantemente impulsionado cara arriba por correntes de convección do aire aquecido polo arco e a interacción de campos magnéticos e eléctricos. Cando os chifres se separan completamente, o arco estende desde a punta a punta, logrando alargamento e refrigeración.

O proceso relativamente lento e o risco de propagación do arco a componentes metálicos adxacentes limitan a súa aplicación a aproximadamente 500 V e circuitos de baixa potencia.

Interrutor de Aire de Tipo Sopro Magnético

Usado en circuitos con voltaxes ata 11 kV, a extinción do arco en algúns interruptores de aire realiza-se mediante un campo magnético de bobinas de sopro conectadas en serie co circuito interrompido. Estas bobinas moven o arco a cales, non extinguindo o arco por si mesmas. Nas cales, o arco alángase, refrixérase e extinguese. Os escudos de arco prevén a propagación do arco a redes adxacentes.

Polaridade, Cales de Arco e Detalles Operativos dos Interruptores de Aire
Importancia da Polaridade das Bobinas

A polaridade correcta das bobinas é crítica para dirigir o arco cara arriba, aproveitando as forzas electromagnéticas para mellorar o movemento do arco. Este principio torna-se máis efectivo con correntes de fallo máis altas, permitindo que tales interruptores logren maiores capacidades de ruptura.

Funcionalidade dos Cales de Arco

Un cales de arco é un dispositivo clave para a extinción de arcos no aire, realizando tres roles interrelacionados:

• Confinamento do Arco: Restringe o arco a un espazo definido, prevenindo a propagación descontrolada.

• Control Magnético: Guía o movemento do arco a través de campos magnéticos para facilitar a extinción dentro do cales.

• Refrigeración Rápida: Desioniza os gases do arco a través de un intenso resfriamento, asegurando a extinción do arco.

Deseño de Interrutor de Aire de Cales de Aire

Para circuitos de baixa e media tensión, este interruptor presenta:

• Dobles Conxuntos de Contactos:

• Contactos Principais: Baseados en cobre, recubertos de prata para baixa resistencia, conduciendo a corrente normal na posición pechada.

• Contactos Auxiliares (Arcantes): Aleación de cobre resistente ao calor, deseñada para soportar o arco durante a interrupción de fallos. Pechan antes e abren despois dos contactos principais para protexer os contactos principais de danos.

• Mecanismo de Sopro: Inserciones de acero nos cales de arco crean campos magnéticos que aceleran o movemento do arco cara arriba. Estas placas dividen o arco en series de arcos curtos, aumentando a caída total de tensión (caídas anódica + catódica) a través dos arcos. Se esta suma supera a tensión do sistema, o arco extinguse rapidamente.

• Acción de Refrigeración: O contacto do arco con placas de acero frío refrixera e desioniza o arco rapidamente, axudado por forzas de sopro natural ou magnético.

Principio de Funcionamento

• Ocorrência de Fallo: Os contactos principais separan primeiro, desprazando a corrente aos contactos auxiliares.

• Formación do Arco: Cando os contactos auxiliares se separan, un arco atrai entre eles.

• Movemento do Arco: As forzas electromagnéticas e térmicas impulsan o arco cara arriba a través de conductores de arco.

• División e Extinción do Arco: O arco divide por placas divisoras, alángase, refrixérase e desionízase, levando á extinción.

Aplicacións

• Auxiliares de Centrais Eléctricas e Plantas Industriais: Adequados para entornos que requiren mitigación de riscos de incendio/explosión.

• Sistemas DC: Empregan alargamento de arco, conductores e sopro magnético para interruptores ata 15 kV.

Limitación

• Ineficiencia a Baixa Corrente: Os cales de arco son menos efectivos a baixas correntes debido a campos electromagnéticos máis débiles, causando un movemento do arco máis lento cara o cales e posiblemente unha interrupción retardada.

Este deseño equilibra simplicidade e fiabilidade para aplicacións de media/baixa tensión, aínda que o seu rendemento varía con a magnitude da corrente.