¿Por qué somos necesarios y qué son los dispositivos de conmutación de energía?
El dispositivo de conmutación realiza la función principal de controlar el circuito eléctrico: encenderlo y apagarlo. Este tipo de aparatos incluye: interruptores de cuchilla, interruptores, seccionadores.
Los interruptores están diseñados para encender y apagar los circuitos eléctricos "en vivo", es decir, mientras una corriente eléctrica fluye a través del circuito.
Todos los dispositivos eléctricos con partes móviles se pueden dividir en automáticos y no automáticos. Automático: estos son dispositivos que entran en acción a partir de un modo de circuito dado, o máquinas, y no automáticos, cuya acción depende solo de la voluntad del operador.
Los disyuntores son de baja tensión (disponibles para tensión de hasta 1000 V) y de alta tensión (para tensión superior a 1000 V).
El interruptor de bajo voltaje no automático más simple: cambiarcompuesto principalmente por una cuchilla móvil, un contacto fijo y un mango.
El operador enciende o apaga manualmente el interruptor girando la hoja a una posición vertical u horizontal. Los contactos del disyuntor están ubicados solo en el aire.
Un simple interruptor de rublo unipolar
700 rublos en una central hidroeléctrica histórica en Alemania
Fusibles en aparamenta interior en China
Con el aumento en el voltaje y la potencia de funcionamiento, dicho dispositivo ya no puede satisfacer las necesidades del trabajo, y gradualmente aparecen tipos de interruptores cada vez más avanzados.
En instalaciones eléctricas para tensiones hasta 1000 V, son los más utilizados rompedores de aire de diferentes diseños.
Disyuntor de baja tensión Siemens para corriente 16A
Disyuntor de baja tensión de 125 A de Schneider Electric
Interruptores automáticos domésticos en la sala eléctrica (hay una brecha de 30 años entre ellos)
Cuando el circuito está desenergizado entre los contactos deflectores del interruptor se produce un arco electrico a pagar. Para una mejor extinción del arco, se utilizan dispositivos especiales en las máquinas que mejoran el proceso de extinción del arco, los llamados cámaras de extinción de arco diferentes diseños
Cuadro eléctrico de aparamenta cerrada
Para los circuitos de alto voltaje, un simple disyuntor de aire ya no puede cumplir con los requisitos operativos. Lo primero que se hizo para mejorar el diseño del interruptor fue bajar los contactos. en aceite de transformador, lo que resulta en el llamado interruptor de aceite. Actualmente, el rompedor de aceite ya es un dispositivo muy complejo que utiliza muchos logros de la ciencia y la tecnología para su trabajo.
Interruptor de aceite de alto voltaje de la subestación transformadora
El funcionamiento del interruptor de aceite durante la parada se reduce a lo siguiente: por acción de la alta temperatura del arco, el aceite se descompone en gases, cuyo principal componente es el hidrógeno.Así, el arco arde en un medio gaseoso que se encuentra en estado dinámico, se produce una mezcla violenta de partículas ionizadas y no ionizadas, partículas de gas frías y calientes, y en uno de los momentos en que la corriente pasa por cero, debido a la periodicidad, el arco se extingue.
La formación de gas es muy fuerte, se acumula una presión significativa en el interruptor y si el interruptor no está diseñado correctamente, puede explotar.
Con los interruptores automáticos de aceite con cámaras de extinción de arco, la extinción del arco es más indolora y rápida. Aquí, la energía del arco se usa para crear una presión que aumenta considerablemente el movimiento del gas alrededor del arco y, por lo tanto, contribuye a extinguir el arco.
Hay muchos diseños de cámaras y los principios de su funcionamiento son bastante diferentes, pero todos sirven principalmente para uno de dos propósitos:
- o crear movimiento de petróleo y gas en relación con el arco;
- o el arco se mueve en relación con el aceite y las paredes de cámaras especiales.
Para tales interruptores, el accionamiento ya no es una unidad estructural con el interruptor: en la mayoría de los casos, el accionamiento se implementa estructuralmente por separado del interruptor y se conecta a este último mediante mecanismos especiales.
También hay muchos otros tipos de interruptores automáticos de alto voltaje que hace tiempo que reemplazaron a los interruptores automáticos de aceite a granel. Esto, por ejemplo, interruptores de aceite de pequeño volumen, en los que se utilizan depósitos de porcelana y por tanto no se requiere un aislamiento especial de las partes de contacto del depósito y la cantidad de aceite en los mismos es mucho menor.
Interruptor de columna de aceite para tensión 10 kV
A continuación hay que mencionar los «interruptores de aire comprimido», donde el arco se extingue con un chorro de aire comprimido. Estos interruptores tienen una serie de ventajas y reemplazan cada vez más a los interruptores de aceite. El accionamiento para ellos también funciona con aire comprimido, pero el control del accionamiento es eléctrico.
Disyuntor de aire para tensión 110 kV
También se utilizan modernos disyuntores de vacío y SF6.
Disyuntor de vacío
Disyuntor SF6
El diseño de las teclas modernas es muy diverso y puedes leer más sobre ellas aquí:Características comparativas de los interruptores automáticos de aceite, SF6 y vacío de alta tensión
Los seccionadores son también un dispositivo de maniobra de alta tensión, pero no están diseñados para encenderse y apagarse en vivo (salvo en los casos de maniobra de corrientes muy bajas, indicados específicamente para cada tipo de seccionador).
Seccionador de alta tensiónpor regla general, se construye al aire, es decir, con contactos que simplemente están en el aire, ya que uno de los requisitos principales para un seccionador es que sus contactos sean directamente visibles, de modo que sea posible determinar con precisión si el seccionador está Encendido o apagado.
Desconectador
Esencialmente, un seccionador es un dispositivo eléctrico diseñado para conectar (o desconectar) dos secciones metálicas de un circuito cuando la corriente no puede fluir a través de esas secciones.
El diseño del seccionador es muy similar al diseño del interruptor de cuchilla, solo que sus dimensiones, correspondientes a su alto voltaje de funcionamiento, son mucho más grandes y el sistema de accionamiento es mucho más complejo que el del interruptor de cuchilla.
Una serie de otros dispositivos que realizan operaciones de encendido y apagado se pueden atribuir a equipos de conmutación de energía, por ejemplo interruptores de ruptura de carga, separadores y cortocircuitos, pero los dispositivos enumerados en este artículo son los representantes más destacados de los equipos de conmutación.
Ver también: Qué son, cómo se disponen y cómo funcionan las aparamentas de baja tensión