¿Qué es un interruptor de circuito de extinción de arco?

Cuando los contactos conductores de un interruptor separan, se forma un arco que persiste brevemente después de la separación de los contactos. Este arco es peligroso debido a la energía térmica que genera, lo que puede producir fuerzas explosivas.

Un interruptor debe extinguir el arco sin dañar el equipo ni poner en peligro al personal. El arco influye significativamente en el rendimiento del interruptor. Interrumpir un arco DC es inherentemente más desafiante que un arco AC. En un arco AC, la corriente alcanza naturalmente cero durante cada ciclo de onda, causando que el arco desaparezca momentáneamente. Este cruce por cero crea una oportunidad para prevenir la reactivación del arco, aprovechando el breve intervalo de ausencia de corriente para desionizar la brecha e inhibir la reencendido.

La conductancia de un arco es proporcional a la densidad de electrones (iones por centímetro cúbico), al cuadrado del diámetro del arco y al inverso de la longitud del arco. Para la extinción del arco, es esencial reducir la densidad de electrones libres (ionización), disminuir el diámetro del arco y aumentar la longitud del arco.

Métodos de Extinción del Arco

Existen dos métodos principales para la extinción del arco en interruptores:

Método de Alta Resistencia

• Principio: La resistencia efectiva del arco se incrementa con el tiempo, reduciendo la corriente a un nivel donde la generación de calor ya no puede sostener el arco, llevando a su extinción.

• Dissipación de Energía: Debido a la naturaleza resistiva del arco, la mayor parte de la energía del sistema se disipa dentro del interruptor, lo cual es una desventaja significativa.

• Técnicas para Aumentar la Resistencia del Arco:

• Enfriamiento: Reduce la movilidad de los iones y la densidad de electrones.

• Aumento de la Longitud del Arco: Separar los contactos aumenta la longitud del camino, elevando la resistencia.

• Reducción de la Sección Transversal: Estrechar el diámetro del arco disminuye la conductancia.

• División del Arco: Dividir el arco en segmentos más pequeños (por ejemplo, a través de rejillas o canales metálicos) aumenta la resistencia total.

Método de Baja Resistencia (Interrupción de Corriente Cero)

• Aplicabilidad: Exclusivo para circuitos AC, aprovechando los cruces naturales por cero de la corriente (100 veces por segundo para sistemas de 50 Hz).

• Mecanismo:

• La resistencia del arco se mantiene a niveles bajos hasta que la corriente llega a cero.

• En el cruce por cero, el arco se extingue naturalmente. La resistencia dieléctrica se restaura rápidamente a través de los contactos para prevenir la reactivación, aprovechando la breve ausencia de corriente para desionizar la brecha.

• Ventaja: Minimiza la disipación de energía dentro del interruptor al utilizar los puntos naturales de cero de la onda AC, lo que lo hace altamente eficiente para la interrupción del arco.