Tipus d’interruptors i la seva importància

Al món elèctric i electrònic, hi ha molts casos en què es produeix un contratemps. Conduirà a danys greus a edificis, oficines, cases, escoles, indústries, etc. Confiar en la tensió i el corrent no són correctes, tot i que es prenen mesures de seguretat. Un cop instal·lats els interruptors automàtics, controlarà l’augment sobtat de tensió i corrent. Us ajudarà de qualsevol accident. Els interruptors automàtics són com el cor del sistema elèctric. Hi ha diferents tipus d’interruptors automàtics on s’instal·len segons la qualificació del sistema. A la casa s’utilitzen diferents tipus d’interruptors i per a les indústries s’utilitza un altre tipus d’interruptors. Analitzem detalladament els diferents tipus d’interruptors i la seva importància.

Què és un interruptor automàtic?

Un interruptor elèctric és un dispositiu de commutació que es pot accionar automàticament o manualment per protegir i controlar el sistema d’energia elèctrica . En el sistema d’energia modern, el disseny del disjuntor ha canviat en funció de les enormes corrents i per evitar l’arc durant el funcionament.

Tallacircuits

L'electricitat que arriba a les cases, oficines, escoles o indústries o a qualsevol altre lloc de les xarxes de distribució d'energia forma un gran circuit. Les línies que estan connectades a la central elèctrica que es formen per un extrem s’anomenen filferro calent i les altres línies que es connecten a terra formant un altre extrem. Sempre que la càrrega elèctrica flueix entre aquestes dues línies es desenvolupa potencial entre elles. Per al circuit complet, la connexió de càrregues (electrodomèstics) ofereix resistència al flux de càrrega i tot el sistema elèctric a l'interior de la casa o de les indústries funcionarà sense problemes.

Funcionen sense problemes sempre que els aparells siguin prou resistents i no causin cap sobrecorrent o tensió. Les raons per escalfar els cables són una càrrega excessiva que circula pel circuit o un curtcircuit o una connexió sobtada del cable extrem calent al cable de terra escalfaria els cables, provocant un incendi. El disjuntor evitarà aquestes situacions que simplement tallaran el circuit restant.

Funcionament bàsic dels tipus de disjuntors

Bé, som conscients del que és un interruptor automàtic . Ara, aquesta secció explica principi de funcionament del disjuntor .

Com a enginyer elèctric, és fonamental conèixer el funcionament d’aquest dispositiu, no només un enginyer, sinó que tota la gent es dedica a aquest domini, sinó que n’han de ser conscients. El dispositiu inclou un parell d’elèctrodes on un és estàtic i l’altre és mòbil. Quan els dos contactes fan un contacte, el circuit es tanca i, quan aquests contactes no estan junts, el circuit passa a un estat tancat. Aquesta operació depèn de la necessitat del treballador si el circuit ha d’estar en estat OPEN o CLOSE en la fase inicial.

Condició 1: suposem que el dispositiu està tancat a la primera fase per crear un circuit, quan es produeix algun dany o quan el treballador pensa obrir, l'indicador lògic estimula el relé de sortida que desconnecta els dos contactes proporcionant moviment a la bobina mòbil allunyada de la bobina constant.

Aquesta operació sembla ser tan senzilla i fàcil, però la veritable complicació és que quan un parell de contactes estiguin molt junts, hi haurà una enorme variació temporal del potencial entre un parell de contactes que facilitin la transició d’electrons de gran potencial a baix. Mentre que aquesta bretxa temporal entre els contactes funciona dielèctricament per als electrons per passar d'un elèctrode a un altre.

Quan la variació de potencial és més que la força de la força dielèctrica, hi haurà un moviment d’electrons d’un elèctrode a un altre. Això ionitza el mode dielèctric que podria dirigir-se a la creació d'una enorme ignició entre els elèctrodes. Aquest encès es denomina ARC . Fins i tot aquest encès es manté durant uns quants microsegons, té la capacitat de danyar tot el dispositiu de trencament causant danys a tot l’equip i la carcassa. Per eliminar aquesta ignició, cal extingir prèviament la capacitat dielèctrica que separa els dos elèctrodes perquè el circuit es danyi.

Fenomen Arc

Durant el funcionament dels interruptors automàtics, l’arc és el que cal observar clarament. Doncs el fenomen d'arc en els interruptors automàtics té lloc en el moment de casos defectuosos. Per exemple, quan hi ha un flux de corrent extens a través dels contactes abans que es produeixi l'enfocament defensiu i iniciï els contactes.

En el moment en què els contactes estan en estat OBERT, l’àrea de contacte disminueix ràpidament i es produeix un augment de la densitat de corrent a causa de l’enorme corrent SC. Aquest fenomen es dirigeix ​​cap a la pujada de la temperatura i aquesta generació de calor és suficient per al medi d'interrupció ionitzant. El medi ionitzat funciona a mesura que el conductor i l'arc es mantenen entre els contactes. L'arc crea un recorregut de resistència mínim per als contactes i hi haurà un flux d'enorme corrent durant tot el temps que existeix l'arc. Aquesta condició danya el funcionament del disjuntor.

Per què Arc Happens?

Abans de conèixer els enfocaments de terminació d'arc, avaluem els paràmetres que són responsables del succés de l'arc. Els motius són:

• La variació potencial que existeix entre els contactes
• Partícules ionitzades que es troben entre els contactes

Aquesta variació potencial que hi ha entre els contactes és suficient per a l'existència d'un arc, ja que la distància del contacte és mínima. A més, el medi d’ionització té la capacitat de preservar l’arc.

Aquests són els raons de l'arc generació.

Classificació dels interruptors automàtics

Els diferents tipus d’interruptors d’alta tensió inclouen els següents

• Interruptor automàtic d'aire
• Disjuntor SF6
• Interruptor de buit
• Disjonctor d’oli
• Interruptor automàtic d'aire

Tipus d’interruptors automàtics

Interruptor automàtic d'aire

Aquest interruptor automàtic funcionarà a l'aire, el mitjà de sufocació és un arc a pressió atmosfèrica. En molts països, l'interruptor automàtic d'aire és substituït per un interruptor automàtic d'oli. Sobre l’interruptor automàtic d’oli, en parlarem més endavant a l’article. Per tant, la importància de l'ACB continua sent una opció preferible per utilitzar un interruptor automàtic d'aire de fins a 15KV. Això es deu al fet que l’interruptor automàtic d’oli pot prendre foc quan s’utilitza a 15V.

Interruptor automàtic tipus aire

Els dos tipus de disjuntors d’aire són

• Disjonctor d'aire pla
• Interruptor automàtic Airblast

Disyuntor d'aire normal

Un interruptor automàtic d’aire normal també s’anomena disjuntor transversal. En això, l’interruptor està equipat amb una cambra que envolta els contactes. Aquesta cambra es coneix com a canal d’arc.

Aquest arc està fet per conduir-hi. En aconseguir la refrigeració del disjuntor d’aire, ajudarà un canal d’arc. A partir del material refractari, es fa una canaleta d’arc. Les parets internes de la canaleta de l'arc tenen forma de tal manera que l'arc no es veu obligat a la proximitat. Conduirà cap al canal sinuós projectat sobre una paret de canal.

El canal de l'arc tindrà molts compartiments petits i té moltes divisions que són plaques metàl·liques separades. Aquí, cadascun dels petits compartiments es comporta com un mini-canal i la placa de separació metàl·lica actua com a separadors d’arc. Totes les tensions de l’arc seran superiors a la tensió del sistema quan l’arc es dividirà en una sèrie d’arcs. Només és preferible per a aplicacions de baixa tensió.

Interruptor automàtic d’aire

Els interruptors automàtics Airblast s’utilitzen per a una tensió del sistema de 245 kV, 420 kV i fins i tot més. Els interruptors automàtics Airblast són de dos tipus:

• Trencador axial
• Explosió axial amb contacte mòbil lliscant.

Trencador d’explosió axial

En el triturador axial, el contacte mòbil del triturador axial estarà en contacte. L'orifici de la tovera es fixa al contacte d'un interruptor en un estat normalment tancat. Es produeix un error quan s’introdueix alta pressió a la cambra. La tensió és suficient per mantenir l'aire d'alta pressió quan flueix a través de l'orifici de la tovera.

Tipus d'explosió d'aire

Avantatges del got de circuit Air-Blast

• S'utilitza quan es requereix un funcionament freqüent a causa de la menor energia de l'arc.
• És lliure de risc de foc.
• De mida petita.
• Requereix menys manteniment.
• L’apagat de l’arc és molt més ràpid
• La velocitat de l’interruptor és molt superior.
• La durada del temps de l'arc és la mateixa per a tots els valors del corrent.

Desavantatges de l’Interruptor automàtic Air-Blast

• Requereix un manteniment addicional.
• L’aire té propietats d’extinció d’arc relativament inferiors
• Conté un compressor d’aire d’alta capacitat.
• Des de la unió de la canonada d’aire, pot haver-hi una possibilitat de filtració de pressió d’aire
• Hi ha la possibilitat que hi hagi un augment elevat de la velocitat de picar el corrent i el voltatge.

Aplicació i usos del disjuntor d'aire

• S'utilitza per a la protecció de plantes, màquines elèctriques, transformadors, condensadors i generadors
• També es fa servir un interruptor automàtic d’aire al sistema de repartiment d’electricitat i al GND d’uns 15Kv
• També s’utilitza en aplicacions de baixa i alta corrent i tensió.

Disjuntor SF6

A l’interruptor automàtic SF6, els contactes que transporten corrent funcionen en gas hexafluorur de sofre, es coneix com a interruptor automàtic SF6. És una propietat aïllant excel·lent i una elevada electro-negativitat. Es pot entendre que, l’alta afinitat d’absorbir electrons lliures. L’ió negatiu es forma quan un electró lliure xoca amb la molècula de gas SF6 i és absorbit per aquesta molècula de gas. Les dues maneres diferents de fixar l’electró amb les molècules de gas SF6 són

SF6 + e = SF6
SF6 + e = SF5- + F

Els ions negatius que es formaran seran molt més pesats que un electró lliure. Per tant, si es compara amb altres gasos comuns, la mobilitat global de la partícula carregada al gas SF6 és molt menor. La mobilitat de les partícules carregades és la principal responsable de la conducció del corrent a través d’un gas. Per tant, per a les partícules carregades de gas SF6 més pesades i menys mòbils, adquireix una força dielèctrica molt elevada. Aquest gas té una bona propietat de transferència de calor a causa de la baixa viscositat gasosa. El SF6 és 100 vegades més eficaç en el mitjà de supressió d’arc que un interruptor automàtic d’aire. S’utilitza tant per a sistemes d’energia elèctrica de mitjana com d’alta tensió des de 33KV fins a 800KV.

Disjuntors SF6

Tipus d’interruptors automàtics a SF6

• Interruptor automàtic SF6 d'un sol interruptor aplicat fins a 220
• Dos interruptors SF6 interruptors aplicats fins a 400
• Quatre interruptors SF6 de quatre interruptors aplicats fins a 715V

Interruptor de buit

Un interruptor automàtic de buit és un circuit en què s’utilitza un buit per extingir l’arc. Té un caràcter de recuperació dielèctrica, una interrupció excel·lent i pot interrompre el corrent d’alta freqüència resultant de la inestabilitat de l’arc, superposat al corrent de freqüència de línia.

El principi de funcionament de VCB tindrà dos contactes anomenats elèctrodes que romandran tancats en condicions normals de funcionament. Suposem que quan es produeix un defecte en qualsevol part del sistema, la bobina de trencament del disjuntor s’energia i, finalment, el contacte es separa.

Interruptor de buit

En el moment en què els contactes de l’interruptor s’obren al buit, és a dir, de 10-7 a 10-5 Torr es produeix un arc entre els contactes per la ionització dels vapors metàl·lics dels contactes. Aquí l’arc s’extingeix ràpidament, això passa perquè els electrons, els vapors metàl·lics i els ions produïts durant l’arc es condensen ràpidament a la superfície dels contactes CB, cosa que provoca una ràpida recuperació de la força dielèctrica.

Avantatges

• Els VCB són fiables, compactes i de llarga durada
• Poden interrompre qualsevol corrent de fallada.
• No hi haurà riscos d'incendi.
• No es produeix cap soroll
• Té una força dielèctrica superior.
• Requereix menys energia per al control del funcionament.

Disjonctor d’oli

En aquest tipus de circuits, s’utilitza oli interruptor, però és preferible l’oli mineral. Actua millor aïllant la propietat que l'aire. El contacte mòbil i el contacte fix estan immersos a l’interior de l’oli aïllant. Quan es produeix la separació del corrent, els contactes portadors a l’oli, l’arc del disjuntor s’inicialitza en el moment de la separació dels contactes, i a causa d’aquest arc el petroli es vaporitza i es descompon en hidrogen gasós i finalment crea un bombolla d’hidrogen al voltant de l’arc.

Aquesta bombolla de gas altament comprimida al voltant i l'arc evita el cop de l'arc després que el corrent arribi a zero creus del cicle. L’OCB és el tipus d’interruptors més antic.

Diferents tipus d’interruptors automàtics en tipus d’oli

• Disjonctor d’oli a granel
• Interruptor mínim d’oli

Disjonctor d’oli a granel (BOCB)

Al BOCB, s’utilitza oli per arcar el mitjà de refredament i també per aïllar el medi entre les parts de terra del disjuntor i els contactes que transporten corrent. S’utilitza el mateix oli aïllant del transformador.

El principi de funcionament del BOCB diu que quan es separen els contactes que transporten corrent a l'oli, es genera un arc entre els contactes separats. L'arc que s'estableix produirà una bombolla de gas que creix ràpidament al voltant de l'arc. Els contactes mòbils s’allunyaran del contacte fix de l’arc i això augmenta la resistència de l’arc. Aquí l'augment de la resistència provocarà la reducció de la temperatura. Per tant, les reduïdes formacions de gasos envolten l’arc.

Quan el corrent passa a través de la travessia zero, es produeix l'apagament de l'arc al BOCB. En el recipient totalment hermètic, la bombolla de gas està tancada dins del petroli. El petroli s’envoltarà amb una pressió elevada sobre la bombolla, cosa que provoca gas altament comprimit al voltant de l’arc. Quan augmenta la pressió, la desionització del gas també augmenta, cosa que provoca la reducció de l'arc. El gas hidrogen ajudarà a refredar l'aturada de l'arc al disjuntor de petroli.

Avantatges

• Bona propietat de refrigeració a causa de la descomposició
• El petroli té una elevada resistència dielèctrica
• Actua com a aïllant entre la terra i les parts actives.
• L'oli que s'utilitza aquí absorbirà l'energia de l'arc mentre es descomposa

Desavantatges

• No permetrà una alta velocitat d’interrupció
• Es necessita un llarg temps d'arc.

Interruptor mínim d’oli

És un interruptor automàtic que utilitza oli com a mitjà d’interrupció. El disjonctor mínim d’oli col·locarà la unitat d’interrupció en una cambra aïllant al potencial actiu. Però hi ha material aïllant disponible a la cambra d’interrupció. Requereix menys quantitat d’oli, per la qual cosa s’anomena interruptor automàtic d’oli.

Avantatges

• Requereix menys manteniment.
• És adequat tant per al funcionament automàtic com per al manual.
• Requereix un espai més reduït
• El cost de la capacitat de trencament en MVA també és menor.

Desavantatges

• El petroli es deteriora a causa de la carbonització.
• Hi ha possibilitat d’explosió i incendi
• Com que té una quantitat menor de petroli, augmenta la carbonització.
• És molt difícil eliminar els gasos de l’espai entre els contactes.

A més, els interruptors automàtics es classifiquen en funció de diferents tipus i són:

Basat en la classe de tensió

La classificació inicial dels interruptors automàtics depèn de la tensió funcional que s’hagi d’utilitzar. Hi ha principalment dos tipus de interruptors automàtics basats en la tensió:

• Alta tensió: s’implementarà a nivells de tensió superiors a 1000V. Aquests es divideixen en dispositius de 75kV i 123kV.
• Baixa tensió: s’implementarà a nivells de tensió inferiors a 1000V

Basat en el tipus d’instal·lació

Aquests dispositius també es divideixen en funció de la ubicació de la instal·lació, que significa ubicacions tancades o a l'aire lliure. En general, funcionen a un nivell de tensions extremadament alt. Els interruptors automàtics tancats estan dissenyats per utilitzar-se internament a l'edifici o aquells que tinguin compostos impermeables a la intempèrie. La variació crucial que hi ha entre aquests dos tipus són les construccions d’embalatge i els compostos, mentre que el disseny intern, com ara l’equip de retenció actual i la funcionalitat, és gairebé similar.

Basat en el tipus de disseny extern

Segons el disseny físic de la construcció, els interruptors automàtics tornen a ser de dos tipus:

Tipus de tanc mort - Aquí, els equips de commutació es troben a la nau al potencial base i estan tancats pel mitjà de protecció i els interruptors. Aquests s’utilitzen principalment als estats dels Estats Units.

Tipus de tanc viu - Aquí, els equips de commutació es troben al buc al màxim potencial i estan tancats pel mitjà de protecció i els interruptors. Aquests s’utilitzen majoritàriament a estats europeus i asiàtics

Basat en el tipus de mitjà d'interrupció

Aquesta és la categorització crucial dels interruptors automàtics. Aquí, els dispositius es classifiquen en funció de l'enfocament de destrucció de l'arc i del mitjà d'interrupció. En general, tots dos van aparèixer com a paràmetres crucials en la construcció d’interruptors i van governar els altres factors constructius. Sobretot, el petroli i l’aire s’utilitzen com a mitjans d’interrupció. A part d'aquests, també hi ha hexafluorur de sofre i buit que actuen com a mitjans d'interrupció. Aquests dos són els més utilitzats actualment.

Interruptors automàtics HVDC

És un dispositiu de commutació que obstrueix el flux general de corrent al circuit. Quan es produeix algun dany, es crea una distància entre els contactes mecànics del dispositiu i, per tant, el disjuntor passa a estat OBERT. Aquí, el trencament de circuits és una mica complicat, ja que el flux de corrent només és unidireccional i no existeix corrent nul. L’ús crucial d’aquest dispositiu és obstruir el rang d’alta tensió de corrent continu al circuit. Tot i que el circuit de corrent altern obstrueix l’arc a l’estat del corrent nul perquè la dissipació de l’energia és gairebé nul·la. La distància de contacte ha de recuperar la capacitat dielèctrica per suportar el nivell de recuperació temporal de la tensió.

Operació HVDC

En el cas dels dispositius de trencament de circuits de CC, el problema és més complicat, ja que l’ona de CC no tindrà corrents nuls. I l’obstrucció obligatòria de l’arc condueix al desenvolupament d’enormes nivells de voltatge de recuperació transitòria i torna a provocar sense obstrucció de l’arc i provoca danys finals als contactes mecànics. En la construcció de dispositius HVDC, la majoria ha resistit tres problemes i són:

• Obstrucció de la restricció de l’arc
• Intemperància de l’energia emmagatzemada
• Generació de corrent nul artificial

Interruptors estàndard

Aquests dispositius observen fonamentalment la funcionalitat del dispositiu. Aquests interruptors de circuit estàndard són de pol i bipolar.

Interruptors unipolar

Aquests dispositius tenen les funcions de

• S'utilitza principalment en aplicacions domèstiques
• Protecció de filferro amb energia única
• Aquests subministren gairebé 120 V de tensió al circuit
• Tenen la capacitat de gestionar de 15 a 30 amperes
• Els interruptors unipolars són de tres varietats i són de mida completa (amb una amplada d’1 polzada), de mida mitjana (amb una amplada de mitja polzada) i bessons (amb una amplada d’una polzada que consisteixen en dos interruptors i gestiona un parell de circuits).

Interruptors automàtics de doble pol

Aquests dispositius tenen les funcions de

• Aquests subministren gairebé 120V / 240V de tensió al circuit
• Tenen la capacitat de gestionar de 15 a 30 amperes
• S'utilitza principalment en aplicacions enormes com escalfadors i assecadors
• Protegeix dos cables amb energia

En aquest article, els diferents tipus de disjuntors automàtics, és a dir, disjuntors d’aire, disjuntors SF6, disjuntors al buit i disjuntors d’oli, s’han comentat amb un petit detall per entendre el concepte bàsic sobre aquests interruptors automàtics . I la seva subdivisió també es discuteix juntament amb avantatges i desavantatges. Hem discutit tots els conceptes amb molta claredat. Si no heu entès cap dels temes, creieu que falta informació o per implementar algun projecte elèctric per a estudiants d'enginyeria, no dubteu a fer comentaris a la secció següent.