¿Cuáles son los tipos y tipos de disyuntores en las redes eléctricas?

La principal diferencia entre estos dispositivos de conmutación de todos los demás dispositivos similares es la combinación compleja de capacidades:

1. mantener la carga nominal en el sistema durante mucho tiempo debido a la transmisión confiable de poderosas corrientes de electricidad a través de sus contactos;

2. para proteger el equipo operativo de daños accidentales en el circuito eléctrico desconectando rápidamente la fuente de alimentación del mismo.

En condiciones normales de funcionamiento del equipo, el operador puede cambiar manualmente la carga con los interruptores automáticos, siempre que:

• diferentes esquemas de poder;

• cambiar la configuración de la red;

• retirar el equipo de operación.

Las situaciones de emergencia en los sistemas eléctricos se producen de forma inmediata y espontánea. Una persona no puede reaccionar rápidamente a su apariencia y tomar medidas para eliminarlos. Esta función se asigna a los dispositivos automáticos integrados en el interruptor automático.

En electricidad se acepta la división de los sistemas eléctricos por tipo de corriente:

• permanente;

• sinusoidal alterna.

Además, existe una clasificación de equipos según la magnitud de la tensión para:

• bajo voltaje: menos de mil voltios;

• alto voltaje, todo lo demás.

Para todos los tipos de estos sistemas, se han creado sus propios interruptores automáticos diseñados para operación repetida.

circuitos de CA

Esta categoría de llaves tiene una gran variedad de modelos producidos por fabricantes modernos. Se clasifica por tensión de red y carga de corriente.

Equipos eléctricos hasta 1000 voltios

Según la potencia de la electricidad transmitida, los interruptores automáticos en circuitos de corriente alterna se dividen convencionalmente en:

1. modulares;

2. en estuche moldeado;

3. aire comprimido.

Diseños modulares

El diseño específico en forma de pequeños módulos estándar con un ancho múltiplo de 17,5 mm determina su nombre y diseño con posibilidad de montaje en carril Din.

La estructura interna de uno de estos interruptores automáticos se muestra en la foto. Su cuerpo está hecho enteramente de un material dieléctrico duradero que elimina descarga eléctrica a una persona.

Los cables de alimentación y salida están conectados al bloque de terminales superior e inferior respectivamente. Para el control manual del estado del interruptor, se instala una palanca con dos posiciones fijas:

• el superior está diseñado para suministrar corriente a través de un contacto de alimentación cerrado;

• a continuación: proporciona una interrupción en el circuito de alimentación.

Cada una de estas máquinas está diseñada para un funcionamiento continuo a un valor determinado Corriente nominal (Ying). Si la carga aumenta, el contacto de potencia se rompe. Para ello, en el interior de la caja se colocan dos tipos de protección:

1. liberación térmica;

2. interrupción actual.

El principio de su funcionamiento permite explicar la característica tiempo corriente, que expresa la dependencia del tiempo de funcionamiento de la protección con respecto a la corriente de carga o de defecto que la atraviesa.

El gráfico que se muestra en la foto corresponde a un interruptor automático específico cuando la zona límite de operación se selecciona a 5 ÷ 10 veces la corriente nominal.

En caso de sobrecarga inicial, liberación térmica de placa bimetálica, que con un aumento de corriente se calienta gradualmente, se dobla y actúa sobre el mecanismo de apagado no de inmediato, sino con cierto retraso.

Así, permite que pequeñas sobrecargas asociadas a una conexión de corta duración de los usuarios se autoeliminen y eliminen apagados innecesarios. Si la carga proporciona un calentamiento crítico del cableado y el aislamiento, el contacto de alimentación se rompe.

Cuando ocurre una corriente de emergencia en el circuito protegido, capaz de quemar el equipo con su energía, entonces entra en acción una bobina electromagnética. Con un impulso, debido al aumento de carga que se ha producido, lanza el núcleo sobre el mecanismo de disparo para detener inmediatamente el modo fuera de límites.

El gráfico muestra que cuanto más altas son las corrientes de cortocircuito, más rápido son disparadas por la liberación electromagnética.

El protector de vapor automático doméstico funciona con los mismos principios.

Cuando se interrumpen grandes corrientes, se crea un arco eléctrico, cuya energía puede quemar los contactos. Para eliminar su efecto, se utiliza una cámara de extinción de arco en los interruptores automáticos, que divide la descarga del arco en pequeñas corrientes y las apaga debido al enfriamiento.

Múltiples recortes de estructuras modulares

Los viajes magnéticos se ajustan y combinan para trabajar con cargas específicas porque crean diferentes transitorios cuando comienzan. Por ejemplo, cuando se encienden varios dispositivos de iluminación, la corriente de entrada a corto plazo debido a la resistencia cambiante del filamento puede acercarse a tres veces el valor nominal.

Por lo tanto, para el grupo de enchufes de apartamentos y circuitos de iluminación, se acostumbra elegir interruptores automáticos con una característica de tiempo de corriente del tipo «B». Eso es 3 ÷ 5 pulgadas.

Los motores de inducción, cuando giran un rotor accionado, provocan corrientes de sobrecarga mayores. Para ellos, elija máquinas con característica «C» o — 5 ÷ 10 In. Debido a la reserva creada en tiempo y corriente, permiten que el motor gire y se garantiza que entren en el modo de funcionamiento sin paradas innecesarias.

En la producción industrial, en las máquinas y mecanismos de corte de metales, hay unidades cargadas conectadas a motores que crean sobrecargas más elevadas. Para ello se utilizan interruptores automáticos de característica «D» con un calibre de 10 ÷ 20 In. Han demostrado su eficacia al trabajar en circuitos con cargas activo-inductivas.

Además, las máquinas tienen tres tipos más de características estándar de tiempo-corriente que se utilizan para propósitos especiales:

1. "A": para cableado largo con carga activa o protección de dispositivos semiconductores con un valor de 2 ÷ 3 In;

2. "K" — para cargas inductivas expresadas;

3. «Z» — para dispositivos electrónicos.

En la documentación técnica de diferentes fabricantes, el valor límite para los dos últimos tipos puede diferir ligeramente.

Disyuntores de caja moldeada

Esta clase de dispositivos puede cambiar corrientes más altas que los diseños modulares. Su carga puede alcanzar valores de hasta 3,2 kiloamperios.

Se producen de acuerdo con los mismos principios que las estructuras modulares, pero teniendo en cuenta los mayores requisitos para transmitir la mayor carga, intentan darles dimensiones relativamente pequeñas y alta calidad técnica.

Estas máquinas están diseñadas para un funcionamiento seguro en instalaciones industriales. Según el valor de la corriente nominal, se dividen condicionalmente en tres grupos con la capacidad de cambiar cargas de hasta 250, 1000 y 3200 amperios.

Diseño estructural de su cuerpo: modelos tripolares o tetrapolares.

Interruptores de aire de potencia

Trabajan en instalaciones industriales y soportan corrientes muy fuertes de hasta 6,3 kiloamperios.

Son los dispositivos más complejos para maniobrar dispositivos de baja tensión, se utilizan para la operación y protección de sistemas eléctricos como dispositivos de entrada y salida para sistemas de distribución de alta potencia y para la conexión de generadores, transformadores, condensadores o potentes motores eléctricos.

En la foto se muestra una representación esquemática de su estructura interna.

Aquí ahora se usa la desconexión doble del contacto de suministro y se instalan cámaras de extinción de arco con rejillas a cada lado de la desconexión.

El algoritmo de funcionamiento incluye la bobina de cierre, el resorte de cierre, el accionamiento motorizado de la carga del resorte y los elementos de automatización. Se integra un transformador de corriente con bobina protectora y de medición para monitorear las cargas de corriente.

Equipos eléctricos de más de 1000 voltios

Los interruptores automáticos para equipos de alta tensión son dispositivos técnicos muy complejos y se fabrican estrictamente de forma individual para cada clase de tensión. Se utilizan comúnmente de subestaciones transformadoras.

Se les imponen requisitos:

• alta fiabilidad;

• seguridad;

• productividad;

• facilidad de uso;

• relativo silencio durante el funcionamiento;

• precio óptimo.

Las cargas que se rompen disyuntores de alto voltaje en caso de parada de emergencia acompañada de un arco muy fuerte. Se utilizan varios métodos para extinguirlo, incluido romper el circuito en un entorno especial.

Este interruptor incluye:

• sistema de contacto;

• dispositivo de extinción de arco;

• partes vivas;

• vivienda aislada;

• mecanismo de manejo.

Uno de estos dispositivos de conmutación se muestra en la foto.

Para una operación de alta calidad del circuito en tales estructuras, además del voltaje de operación, considere:

• el valor nominal de la corriente de carga para su transmisión confiable en el estado encendido;

• corriente máxima de cortocircuito en eff. valor que puede soportar el mecanismo de apagado;

• componente admisible de la corriente aperiódica en el momento de la falla del circuito;

• capacidades de recierre automático y dos ciclos AR.

De acuerdo con los métodos de extinción del arco durante el disparo, los interruptores se clasifican en:

• manteca;

• vacío;

• aire;

• gas SF6;

• autogás;

• electromagnético;

• autoneumático.

Para un funcionamiento fiable y cómodo, están equipados con un mecanismo de accionamiento que puede utilizar uno o varios tipos de energía o sus combinaciones:

• resorte levantado;

• carga levantada;

• presión de aire comprimido;

• pulso electromagnético del solenoide.

Dependiendo de las condiciones de uso, se pueden crear con la capacidad de trabajar con voltajes de uno a 750 kilovoltios inclusive. Naturalmente, tienen un diseño diferente. dimensiones, capacidades automáticas y de control remoto, configuraciones de protección para una operación segura.

Los sistemas auxiliares de dichos interruptores automáticos pueden tener una estructura ramificada muy compleja y ubicarse en paneles adicionales en edificios técnicos especiales.

circuitos de CC

Estas redes también tienen una gran cantidad de conmutadores con diferentes capacidades.

Equipos eléctricos hasta 1000 voltios

Los dispositivos modulares montables en riel DIN modernos se presentan masivamente aquí.

Complementan con éxito las clases de máquinas antiguas de este tipo. AP-50, AE y similares, que se fijaron en las paredes de los paneles con uniones atornilladas.

Los diseños modulares de CC tienen la misma estructura y principio operativo que sus contrapartes de CA. Pueden ser realizados por una o varias unidades y se seleccionan según la carga.

Equipos eléctricos de más de 1000 voltios

Los disyuntores de CC de alta tensión se utilizan en plantas de electrólisis, instalaciones industriales metalúrgicas, transporte ferroviario y urbano electrificado y plantas de energía.

Los principales requisitos técnicos para el funcionamiento de tales dispositivos corresponden a sus contrapartes de corriente alterna.

Disyuntor híbrido

Los científicos de la empresa sueco-suiza ABB lograron desarrollar un disyuntor de CC de alto voltaje que combina dos estructuras de potencia en su dispositivo:

gas 1.SF6;

2. vacío.

Se denomina híbrido (HVDC) y utiliza la tecnología de extinción de arco secuencial en dos medios a la vez: hexafluoruro de azufre y vacío. Para este propósito, se ensambla el siguiente dispositivo.

El voltaje se aplica a la barra superior del interruptor automático de vacío híbrido y se retira de la barra inferior del interruptor automático de SF6.

Las fuentes de alimentación de los dos dispositivos de conmutación están conectadas en serie y controladas por sus unidades separadas. Para que funcionen simultáneamente, se creó un dispositivo de control de operación coordinada sincronizada, que transmite comandos a un mecanismo de control alimentado de forma independiente a través de un canal óptico.

Gracias al uso de tecnologías de alta precisión, los diseñadores pudieron lograr la coordinación de las acciones de los accionamientos de los dos accionamientos, que cabe en un intervalo de tiempo de menos de un microsegundo.

El interruptor automático está controlado por una unidad de protección de relé integrada en la línea de alimentación a través de un repetidor.

El interruptor automático híbrido hizo posible aumentar significativamente la eficiencia de las estructuras compuestas de SF6 y vacío al explotar sus características combinadas. Al mismo tiempo, fue posible darse cuenta de las ventajas sobre otros análogos:

1. la capacidad de apagar de manera confiable las corrientes de cortocircuito a alto voltaje;

2. la posibilidad de pequeños esfuerzos para realizar la conmutación de los elementos de potencia, lo que permitió reducir significativamente las dimensiones y, en consecuencia, el precio del equipo;

3. la disponibilidad de cumplir con diferentes estándares para crear estructuras que funcionen como parte de un interruptor automático separado o dispositivos compactos de una subestación;

4.la capacidad de eliminar los efectos del estrés que aumenta rápidamente durante la recuperación;

5. Capacidad para formar un módulo básico para trabajar con voltajes de hasta 145 kilovoltios y más.

Una característica distintiva del diseño es la capacidad de romper un circuito eléctrico en 5 milisegundos, lo que es casi imposible de hacer con dispositivos de alimentación de otro diseño.

El interruptor automático híbrido fue clasificado entre los diez mejores desarrollos del año por la Revisión de tecnología del MIT (Instituto de Tecnología de Massachusetts).

Otros fabricantes de equipos eléctricos se dedican a investigaciones similares. También lograron ciertos resultados. Pero ABB está por delante de ellos en este asunto. Su gerencia cree que la transmisión de CA está causando sus grandes pérdidas. Estos pueden reducirse en gran medida mediante el uso de circuitos de alto voltaje de voltaje directo.