Conocimiento del disyuntor de aire

¿Qué es el disyuntor de aire?

Un disyuntor en el que los contactos se abren y cierran en aire a presión atmosférica se define como un disyuntor de aire.

¿Qué significa ACB?

ACB significa disyuntor de aire.

Los desarrollos de disyuntores de aceite descritos anteriormente llevaron a la sustitución casi completa de los diseños anteriores de disyuntores de aire en sistemas de distribución de media tensión por disyuntores de aceite en muchos países.

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Sin embargo, en algunos países, en particular Francia e Italia, el interruptor de circuito de aire se desarrolló y usó para sistemas de hasta 15 kV, pero en general, su uso está restringido a aplicaciones de baja tensión o instalaciones de alta seguridad donde el riesgo de incendio de petróleo o petróleo. la contaminación del medio ambiente es demasiado alta para ser tolerada.
Los países que siguieron la práctica estadounidense utilizaron interruptores automáticos de aire casi exclusivamente para sistemas de hasta 15 kV hasta la llegada de las nuevas tecnologías de vacío y SF6. La imagen muestra las partes principales de un carro de disyuntor de aire.

Los principios de interrupción del arco seguidos en un disyuntor de aire son bastante diferentes de los de cualquier otro tipo de disyuntor. Si bien el objetivo de ambos tipos de disyuntores es el mismo, es decir, evitar la reanudación del arco después de la corriente cero creando una situación en la que el espacio de contacto resistirá el voltaje de recuperación del sistema, el disyuntor de aire lo hace creando un voltaje de arco en exceso de la tensión de alimentación.

Esto se puede hacer de tres formas:
• Enfriamiento intenso del arco de plasma, de modo que el gradiente de tensión sea muy alto.
• Alargando la trayectoria del arco para aumentar el voltaje del arco.
• Dividir el arco en varios arcos en serie.

El primer objetivo generalmente se logra forzando el arco a entrar en contacto con un área lo más grande posible de material aislante. Todos los disyuntores de aire están equipados con una cámara que rodea el contacto y la zona del arco, generalmente denominada "rampa de arco", porque el arco entra ya través de ella.

Si el interior tiene la forma adecuada y el arco puede adaptarse a la forma, las paredes del conducto de arco pueden ayudar a lograr el enfriamiento. Este tipo de conducto de arco debe estar hecho de algún tipo de material refractario, siendo los compuestos de amianto la opción preferida. Sin embargo, debido a la creciente conciencia de los peligros para la salud asociados con el uso de amianto, otros materiales como plásticos de alta temperatura reforzados con fibra de vidrio y cerámica se están utilizando para este propósito. La imagen muestra el enfriamiento del arco en una rampa de arco de placa aislada.

El segundo objetivo se logra al mismo tiempo que el primero, si las paredes de la rampa de arco tienen una forma tal que el arco no solo es forzado en estrecha proximidad con ellos, pero también conducido a un canal serpenteante. El alargamiento del arco y el aumento simultáneo de la caída de voltaje por unidad de longitud pronto conducen a un voltaje de arco alto y una resistencia de arco alta.

Esto cambia el factor de potencia del sistema de modo que el valor instantáneo del voltaje de suministro cuando la corriente se acerca a cero está muy por debajo de su valor pico. Finalmente, el alto valor de resistencia representado por el arco influye en la amortiguación de la oscilación TRV de tal manera que el factor de amplitud se reduce casi a la unidad.

Los párrafos anteriores explican qué se requiere y cómo lograrlo. , pero un arco de corriente fuerte es algo insoluble y una de sus principales tendencias es mantenerse lo más corto posible, ya que eso ayuda a mantener su nivel de ionización y, por lo tanto, su capacidad de transporte de corriente. Por lo tanto, si bien no es difícil diseñar paredes enrevesadas para conductos de arco, ¡tampoco es fácil persuadir al arco para que ingrese en ellos!

La disposición habitual de un disyuntor de aire es colocar el conducto de arco sobre los contactos y permitir que los contactos y las conexiones que conducen a ellos formen un bucle estrecho de modo que se produzca un campo magnético dentro del espacio de contacto que actúa sobre el arco de tal manera que lo impulsa hacia el conducto. En este diseño, el aumento de la corriente de falla da como resultado un aumento del campo magnético que alarga el arco y, por lo tanto, ayuda en el proceso de extinción del arco.

El uso del circuito magnético complica la estructura de contacto, ya que no es aconsejable. para retener elbobinas en circuito continuamente, y se deben hacer arreglos para insertarlas en el arco durante la apertura del disyuntor. Por lo general, esto se logra dividiendo el corredor del arco, una tira de metal que se extiende desde cada contacto para guiar el arco en la ruta requerida de modo que la bobina se inserte automáticamente en el circuito de corriente a medida que el arco corre hacia el conducto. Consulte la Figura que muestra un conducto de arco con bobina magnética.

Cuanto más pesada sea la corriente de falla, más efectivo será el disyuntor de aire, hasta que llegue a ser tan efectivo que el arco pase directamente a través del conducto de arco y se restablezca como un arco corto agradable fuera del conducto, o la presión dentro de la rampa debajo de las placas, creada por el arco, se vuelve tan grande que se evita que el arco suba hacia las placas. Cualquiera de los casos constituye obviamente el límite superior de la capacidad de corte para un conducto de arco dado, que debe estar en un margen respetable por encima de la capacidad nominal diseñada.

Cuando está interrumpiendo la corriente máxima de falla, un disyuntor de aire, con una capacidad nominal típica de 40 kA y 12 kV, emitiría una impresionante bola de fuego desde su conducto de arco, si no se instala un deflector de enfriamiento grande para contenerlo. El resultado es que los disyuntores de aire de alta capacidad constituyen piezas de planta y maquinaria grandes, pesadas y caras. Sin embargo, tienen ventajas para ciertas aplicaciones, particularmente donde los parámetros de conmutación del sistema son severos, ya que la alta resistencia del arco hace que el disyuntor de aire sea prácticamente independiente del arco en el que está conectado.

Sin embargo , la tercera técnica puede facilitar una reducción en la generación de energía mediante el uso de placas divisoras de arco de metal de imagen de referencia en el conducto de arco, lo que no solo aumenta el gradiente de voltaje, sino que también ayuda a introducir una gran cantidad de caídas de voltaje en el ánodo y el cátodo. Se ha diseñado una técnica combinada que utiliza un conjunto de pequeños conductos de arco que son individualmente del tipo de 'enfriamiento y alargamiento', pero que están dispuestos colectivamente de manera que el arco inicial se divide en varios arcos en serie, cada uno en su propio mini tobogán de arco. Este es un diseño más complicado pero adecuado para voltajes de distribución más altos. También tiene otra ventaja, ya que elimina la necesidad de proporcionar componentes adicionales para la creación de un campo magnético con el fin de impulsar el arco hacia el conducto.

Por lo tanto, el arte de diseñar un disyuntor de aire efectivo. requiere la combinación correcta de forma de tolva, desarrollo de campo magnético y soplador de aire para facilitar un rendimiento uniforme de extinción de arco en todo el rango de corriente. Se deben equilibrar varios parámetros para esto, incluidos algunos que aún no se han mencionado, como la altura, la longitud y el área de salida del conducto de arco. Las fuerzas mecánicas desarrolladas en un disyuntor de aire de servicio pesado también son considerables.

Un último punto con respecto a las características del disyuntor de aire es que la técnica de interrupción descrita anteriormente es la única que realmente no dependen de la presencia de un cero actual. Si se puede hacer que el voltaje del arco exceda el voltaje de suministro, el arco se extinguirá, independientemente de si la corriente es de CA o CC, lo que lo hace adecuado para el control y protección de circuitos de CC.

Aunque estos disyuntores se consideran obsoletos para aplicaciones de media tensión, continúan siendo la opción preferida para alta corriente nominal en aplicaciones de baja tensión.