Comprensión del mecanismo de interrupción del disyuntor: cuatro procesos clave en la interrupción de la corriente del disyuntor

¿Por qué no siempre es mejor tener menos arco eléctrico?

Mucha gente piensa instintivamente: 'La formación de arcos es problemática; ¿no sería mejor si no hubiera ningún arco?'.
Sin embargo, en los sistemas de CA la realidad es exactamente lo contrario.

Si los contactos se separaran e interrumpieran con fuerza la corriente , la energía almacenada en la inductancia del circuito se transferiría instantáneamente a capacitancias parásitas. Esto puede generar sobretensiones peligrosas e incluso provocar fenómenos de reencendido..

Un arco controlado se comporta como un interruptor controlable: permite que la energía de la carga se libere de manera ordenada y se retroalimente a la fuente de energía, y luego se extingue en un cruce por cero de corriente favorable . Sólo después de que el disyuntor resista y disipe con éxito el voltaje de recuperación transitorio (TRV), se puede considerar que el sistema está restaurado de manera verdadera y segura.

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Los cuatro procesos clave de la interrupción del cambio

El proceso de interrupción de un dispositivo de conmutación se puede describir mediante las siguientes cuatro etapas:

• Separación de contactos → Iniciación del arco

• Mantenimiento del arco hasta el 'tiempo mínimo de arco'

• Cero actual → Desionización → Extinción del arco

• Apariencia y resistencia de TRV → Caída transitoria hasta tensión de recuperación (RV)

Figura 1: Los cuatro procesos de interrupción

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1. Separación de contactos e iniciación del arco

Cuando los contactos comienzan a separarse, todavía quedan pequeños puentes de contacto. La densidad de corriente local se vuelve extremadamente alta, lo que hace que el material de contacto se funda, se vaporice y se ionice . Se forma un canal de plasma (un arco eléctrico) dentro del medio de extinción del arco (aire, aceite, SF₆ o vapor metálico en el vacío).

Este proceso no indica pérdida de control. En cambio, transfiere energía a un canal conductor manejable , evitando un aumento inmediato de una sobretensión excesiva. El objetivo de esta etapa es crear suficiente espacio de contacto y condiciones de enfriamiento para la posterior extinción del arco.

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2. Mantenimiento del arco y retroalimentación energética

Durante esta etapa, la corriente continúa fluyendo a través del arco. La energía magnética almacenada en la carga (generalmente inductiva) se retroalimenta gradualmente a la fuente de energía a través del arco..

Los disyuntores emplean varias técnicas de control de arco, tales como:

• Chorro de gas o flujo de aceite para eliminar medios ionizados

• Explosión magnética para alargar y dividir el arco.

• Difusión rápida de vapor metálico en ambientes de vacío.

La experiencia y las pruebas muestran que un tiempo mínimo de arco y una separación suficiente de los contactos son esenciales para que el interruptor sea capaz de lograr una verdadera interrupción en el próximo cero de corriente.

Figura 2: Tiempo mínimo de arco de un dispositivo de conmutación trifásico

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3. Extinción del arco de desionización y cero actual

A medida que la corriente alterna se acerca a cero, si el enfriamiento y la separación de los contactos son adecuados, el arco se desioniza rápidamente , la rigidez dieléctrica entre los contactos se recupera rápidamente y el arco se extingue en el cruce por cero. Entonces la corriente se interrumpe realmente.

Es importante señalar que la interrupción no ocurre simplemente cuando los contactos se separan . La verdadera interrupción se logra solo en el momento de la corriente cero con una desionización exitosa . El hecho de que la interrupción pueda completarse en el primer cruce por cero está estrechamente relacionado con el tiempo mínimo de arco en la etapa anterior, la velocidad de apertura del contacto, el diseño del campo de flujo y la selección del material.

Figura 3: RRRV y TRV

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4. Soportar TRV y establecer voltaje de recuperación

Después de la extinción del arco, aparece inmediatamente un voltaje de recuperación transitorio (TRV) a través de los contactos abiertos. Este voltaje se forma mediante la superposición de componentes del lado de la fuente y del lado de la carga y generalmente exhibe una forma de onda oscilatoria de múltiples frecuencias..

El disyuntor debe resistir, dentro de límites normalizados:

• La tasa de aumento del voltaje de recuperación (RRRV)

• El factor de amplificación TRV máximo

De lo contrario, puede ocurrir un nuevo encendido del arco antes de la recuperación dieléctrica completa. A medida que el transitorio se disipa, el voltaje regresa al voltaje de recuperación (RV) de frecuencia industrial . En este punto, el proceso de interrupción se completa y el equipo puede volver a ponerse en servicio inmediatamente.

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Conclusión

La interrupción segura mediante un disyuntor depende de la gestión adecuada del arco y de la capacidad de resistir TRV . Cuando el arco se controla eficazmente, la energía se libera suavemente, se evitan las sobretensiones y el sistema puede volver realmente a una condición operativa segura y estable.

Soy Eric , ingeniero eléctrico del equipo AISIKAI. Compartiré artículos técnicos sobre  interruptores , disyuntores  y otros dispositivos eléctricos. Con 10 años de experiencia en proyectos eléctricos, estoy comprometido a brindar soluciones eléctricas profesionales.