Cómo extinguir un arco eléctrico en aparatos eléctricos
La interrupción del circuito eléctrico del aparato es un proceso de transición del cuerpo de conmutación del aparato del estado de conductor de corriente eléctrica al estado de no conductor (dieléctrico).
Para que el arco se extinga, es necesario que los procesos de desionización superen los procesos de ionización. Para extinguir el arco, es necesario crear condiciones en las que la caída de tensión en el arco supere la tensión suministrada por la fuente de alimentación.
movimiento de aire forzado
La extinción del arco en una corriente de aire comprimido producida por un compresor es muy eficaz. Tal extinción no se usa en dispositivos de bajo voltaje, ya que el arco se puede extinguir de manera más simple sin el uso de equipos especiales para comprimir aire.
Para extinguir el arco, especialmente en corrientes críticas (cuando se dan las condiciones para extinguir el arco eléctrico, se denominan críticas), se utiliza un golpe de aire forzado creado por las partes del sistema en movimiento cuando se mueven durante el proceso de disparo.
Apagar un arco en un líquido, por ejemplo en aceite de transformador, es muy efectivo, porque los productos gaseosos resultantes de la descomposición del aceite a la alta temperatura del arco eléctrico desionizan intensamente el cilindro del arco. Si los contactos del dispositivo de desconexión se colocan en aceite, entonces el arco que se produjo durante la apertura conduce a una intensa formación de gas y evaporación del aceite. Se forma una burbuja de gas alrededor del arco, que consiste principalmente en hidrógeno. La rápida descomposición del aceite conduce a un aumento de la presión, lo que contribuye a una mejor refrigeración y desionización del arco. Debido a la complejidad del diseño, este método de extinción de arco no se usa en dispositivos de bajo voltaje.
El aumento de la presión del gas facilita la extinción del arco porque aumenta la transferencia de calor. Se encontró que las características del voltaje del arco en diferentes gases a diferentes presiones (más altas que la atmosférica) serán las mismas si estos gases tienen los mismos coeficientes de transferencia de calor por convección.
La extinción bajo presión elevada se realiza en fusibles de cartucho cerrado sin relleno de la serie PR.
Efecto electrodinámico en el arco. A corrientes superiores a 1 A, las fuerzas electrodinámicas que se producen entre el arco y las partes vivas adyacentes tienen una gran influencia en la extinción del arco.Es conveniente considerarlos como el resultado de la interacción de la corriente del arco y el campo magnético creado por la corriente que pasa por las partes vivas. La forma más sencilla de crear un campo magnético es colocar correctamente los electrodos entre los que arde el arco.
Para un endurecimiento exitoso, es necesario que la distancia entre los electrodos aumente gradualmente en la dirección de su movimiento. Con corrientes bajas, ninguno, incluso los pasos muy pequeños (1 mm de altura) son indeseables, ya que el arco puede retrasarse en su borde.
Relleno magnético. Si no es posible lograr el enfriamiento mediante la disposición adecuada de las partes conductoras de corriente usando soluciones de contacto aceptables, entonces, para no aumentar demasiado, se usa el llamado enfriamiento magnético. Para hacer esto, en el área donde arde el arcoíris, crea campo magnético por medio de un imán permanente o un electroimán cuya bobina de extinción de arco está conectada en serie con el circuito principal.A veces, el campo magnético creado por el bucle de corriente es amplificado por piezas especiales de acero. El campo magnético dirige el arco en la dirección deseada.
Con una bobina de extinción de arco conectada en serie, un cambio en la dirección de la corriente en el circuito principal no da como resultado un cambio en la dirección del recorrido del arco. Con un imán permanente, el arco se moverá en diferentes direcciones dependiendo de la dirección de la corriente en el circuito principal. Normalmente, el diseño de la cámara de arco no permite esto. Entonces el dispositivo puede funcionar en una dirección de la corriente, lo cual es un inconveniente significativo. Esta es la principal desventaja del diseño de imán permanente, que es más simple, compacto y económico que el diseño de bobina de arco.
La forma de extinguir el arco usando una bobina conectada en serie es que la fuerza de campo más alta debe crearse en corrientes críticas que son pequeñas. El campo de extinción del arco se vuelve grande solo a altas corrientes, cuando es posible prescindir de él, ya que las fuerzas electrodinámicas se vuelven lo suficientemente significativas como para apagar el arco.
El silenciamiento magnético se usa ampliamente en aparatos diseñados para presiones atmosféricas normales. En los interruptores automáticos de aire para voltajes de hasta 600 V (excepto alta velocidad), no se utilizan bobinas de extinción de arco, ya que estos son principalmente dispositivos operados manualmente y es fácil crear un espacio de contacto suficientemente grande para ellos. Sin embargo, a menudo se utiliza el refuerzo de campo con abrazaderas de acero que cubren las partes activas. Las bobinas de extinción de arco se utilizan en contactores electromagnéticos unipolares corriente continua porque la solución de contacto debe reducirse mucho para evitar usar un electroimán retráctil demasiado grande.