Cómo funciona la extinción de arco en los interruptores automáticos
Tipos de dispositivos de extinción de arco en interruptores automáticos
El disyuntor debe proporcionar extinción de arco en todas las condiciones posibles de la red.
Dos versiones de dispositivos de extinción de arco han encontrado aplicación en interruptores automáticos: semicerrados y abiertos.
En la versión semicerrada, el interruptor automático está cubierto por una carcasa con aberturas para la salida de gases calientes. El volumen de la carcasa es lo suficientemente grande para evitar grandes sobrepresiones en el interior de la carcasa. En la versión semicerrada, la zona de emisión de gases calientes e ionizados suele estar a pocos centímetros de las bocas de escape. Esta solución de diseño se utiliza en interruptores automáticos instalados junto a otros dispositivos, en aparamenta, en máquinas operadas manualmente. Un disyuntor limitador de corriente no supera los 50 kA.
A corrientes de 100 kA y superiores, se utilizan cámaras abiertas con una gran área de descarga en los interruptores automáticos.El diseño semicerrado se usa, por regla general, en máquinas automáticas universales y de ensamblaje, abierto, en máquinas automáticas y de alta velocidad para corrientes de límite altas (100 kA y más) o voltajes altos (más de 1000V).
Métodos de extinción de un arco eléctrico en instalación y disyuntores universales.
En los interruptores automáticos para uso masivo (instalación y universal), se usa ampliamente una rejilla de arco deión hecha de placas de acero. En la medida en que se requiera que los interruptores automáticos funcionen tanto con CA como con CC, el número de placas se selecciona según la condición de disparo. circuito de corriente constante... Cada par de placas debe tener un voltaje de menos de 25 V.
En circuitos de CA con un voltaje de 660 V, dichos dispositivos de arco proporcionan extinción de arco con una corriente de hasta 50 kA. En corriente continua, estos dispositivos funcionan con voltajes de hasta 440 V y cortan corrientes de hasta 55 kA. Con los extintores de arco de placa de acero, el extintor es silencioso, con una liberación mínima de gases ionizados y calentados del extintor de arco.
Tipos de cámaras de arco de interruptor automático
Para corrientes altas, se utilizan cámaras con rendijas laberínticas y cámaras con rendijas longitudinales rectas. El arco se introduce en la ranura mediante soplado magnético con una bobina de corriente.
Una cámara de hendiduras longitudinales puede tener varias hendiduras paralelas de sección transversal constante. Esto reduce la resistencia aerodinámica de la cámara y facilita que el arco de alta corriente entre en las ranuras. Primero, el arco se divide en una serie de fibras paralelas. Pero entonces, de todas las ramas paralelas, sólo queda una, en la que finalmente se produce la extinción. Las paredes de la cámara y los tabiques están hechos de cemento de asbesto.
En la cámara de rendija laberíntica, la entrada gradual del arco en la rendija en zigzag no crea una gran resistencia a altas corrientes. Un espacio estrecho aumenta el gradiente de tensión en el arco, lo que reduce la longitud de arco necesaria para la extinción. La forma en zigzag de la ranura reduce el tamaño de la máquina.
En la cámara con una rendija laberíntica, el arco se enfría intensamente por las paredes de la cámara.Debido al hecho de que el arco emite una gran cantidad de calor en las paredes de la rendija, el material de la cámara debe tener una alta temperatura conductividad y punto de fusión.
Para evitar que la cámara se destruya por la alta temperatura, es necesario mantener el arco en movimiento continuo a alta velocidad. Esto requiere la creación de un potente campo magnético a lo largo de todo el recorrido del arco en la ranura. Si la velocidad es insuficiente, el dispositivo de extinción de arco se destruye.
La cordierita se utiliza como material de la cámara. Los materiales formadores de gas, como las fibras, el vidrio orgánico no se utilizan debido al aumento de la resistencia aerodinámica.
Actualmente, para simplificar el diseño (rechazando potentes y complejos sistemas de detonación magnética), se está retomando la idea de una rejilla de acero desionizado. Las placas de acero con una ranura para contactos de arco crean una fuerza que mueve el arco. A diferencia de una rejilla convencional, el arco está en contacto con placas de acero aisladas: la extinción se produce de la misma manera que en una cámara con tabiques aislantes transversales, pero sin un sistema magnético especial que mueva el arco.
La influencia de un arco eléctrico en los interruptores automáticos de contacto.
La parte más crítica de un disyuntor automático son los contactos.A corrientes nominales de hasta 200 A en modo automático, los interruptores automáticos utilizan un par de contactos, que pueden estar revestidos con cerámica metálica para aumentar la resistencia del arco.
Las corrientes nominales grandes requieren la aplicación automática de interruptores de contacto de dos etapas del tipo de puente móvil o un par de contactos principales y de arco. Los contactos principales de los interruptores automáticos están revestidos de plata o metal-cerámica (plata, níquel, grafito). El contacto de arco fijo está cubierto con cerámica de metal SV-50 (plata, tungsteno), removible SN-29GZ. Cermet y otras marcas se utilizan en interruptores automáticos.
En interruptores automáticos para corrientes nominales altas, se utiliza la inclusión de varios pares paralelos de contactos principales.
En los interruptores automáticos de alta velocidad, para reducir su propio tiempo, solo se utilizan contactos finales con baja inmersión. Los contactos están hechos de cobre y las superficies de contacto son plateadas. Debido al aumento de la corriente nominal y la resistencia de contacto relativamente alta de los interruptores automáticos, actualmente se está trabajando en el enfriamiento artificial de los contactos utilizando un líquido. Esta solución al problema le permite mantener bajo peso y rendimiento. disyuntor y aumentar la corriente continua de 2500 a 10000 A.
Estabilidad de los contactos de los interruptores automáticos en caso de cortocircuito.
Estabilidad de los contactos del interruptor cuando se enciende por cortocircuito depende de la tasa de aumento de presión en los contactos. Cuando la amplitud de la corriente incluida es superior a 30-40 kA, se utilizan máquinas de acción de momento, en las que la velocidad de movimiento de los contactos y la presión en ellos no dependen de la velocidad de movimiento de la manija del interruptor.
En los interruptores automáticos universales selectivos, se crea un retardo de tiempo deliberado cuando fluye una corriente de cortocircuito.
Para evitar la soldadura de los contactos del interruptor, se debe aplicar una compensación electrodinámica. Cuando la corriente fluye en un circuito de arco hacia un conductor que lleva un interruptor de contacto de arco fijo, actúa una fuerza electrodinámica que aumenta la presión sobre los contactos.