MANIOBRAS EN LA RED ELECTRICA
En la red eléctrica es necesario ejecutar maniobras, variar su configuración, su topología.
Ciertas maniobras son necesarias para simplemente conectar cargas, se debe establecer corriente en condiciones que se presumen normales, pero a veces la maniobra origina una falla.
El aparato sometido a estos requerimientos debe ser capaz de soportar la condición previa a la maniobra, asegurar la aislacion de la carga, luego establecer la corriente normal o cuando la falla existe, la corriente de falla.
Si ocurre falla algún aparato deberá encargarse de la interrupción, ser adecuado para ello, soportando los fenómenos que suceden inmediatamente.
Según sea la red se presentarán distintas condiciones que podemos analizar en detalle, pero la corriente que debe establecerse e interrumpirse puede además tener distintas características, capacitiva, inductiva, tener distintos valores, incluir una componente continua, armónicas, etc.
Ciertas maniobras se ejecutan sin establecer o interrumpir corriente, se las llama maniobras de seccionamiento, para distinguirlas de las de interrupción.
SECCIONAMIENTO
El aparato que cumple esta función se llama seccionador, y se trata de un aparato electromecánico cuya función es estando abierto soportar la aislacion entre dos partes del circuito, en cualquier condición mantener la aislacion hacia masa, y estando cerrado conducir corrientes normales permanentemente, y sobrecargas y cortocircuitos por tiempos establecidos.
El seccionador en principio solo puede establecer e interrumpir corrientes despreciables, o con diferencias de potencial despreciables entre sus extremos.
Sus características son abierto aislacion entre contactos, en cualquier posición aislacion a masa, cerrado conducción de corriente permanente, o sobrecorrientes por tiempos definidos (breves).
INTERRUPCION
El interruptor suma a las características antes enumeradas la capacidad de interrumpir corrientes de cualquier tipo y valor hasta las corrientes de cortocircuito máximas, y por cierto establecer estas corrientes.
Lógicamente la duración de los contactos, del medio aislante, de las cámaras que contienen los fenómenos que se producen limitan la cantidad de maniobras que pueden hacerse en distintas condiciones, sin mantenimiento (se produce desgaste de los contactos, de las cámaras, del medio de interrupción).
Cada tipo de interrupción presenta características que pueden ser distintas, y que además dependen del principio de funcionamiento del interruptor.
Los aparatos que no pueden llegar a interrumpir cortocircuitos no son interruptores, se los llama interruptores de maniobra, y cuando cumplen ciertas condiciones (de aislacion) seccionadores bajo carga
Si comparamos las características de aislacion que fijan las normas para interruptores y seccionadores, notaremos diferencias en la aislacion entre contactos abiertos, en alta tensión en particular el interruptor siempre se encuentra asociado a seccionadores por lo que la función de seguridad de la aislacion se ha asignado a estos últimos.
Los interruptores tienen dos posiciones estables en las que pueden encontrarse, abiertos, o cerrados, y tienen una duración mecánica en cuanto a maniobras que pueden hacer, esta duración en comparación con otros aparatos parece limitada.
CONTACTORES
Los contactores también tienen capacidad de interrumpir corrientes, pero no de cortocircuito, desde este punto de viste parecen interruptores de maniobra. Tienen capacidad de hacer una cantidad enorme de maniobras mecánicas, en el orden del millón, mientras que los interruptores después de 1000 o diez mil maniobras requieren mantenimiento.
Los contactores están concebidos para conectar y desconectar cargas, motores por ejemplo, y para realizar un gran numero de maniobras sin mantenimiento, ya que su función es maniobrar (conectar y desconectar) cargas con frecuencia.
Generalmente tienen una sola posición estable (abierto), y se mantienen cerrados por la acción de una bobina excitada.
Los contactores no tienen capacidad de interrumpir cortocircuito, esto se confía a otro aparato que se instala en serie, un interruptor, o un fusible, que tienen la función de proteger al contactor y la instalación en caso de cortocircuito.
FUSIBLES
Los fusibles solo son capaces de interrumpir corrientes elevadas, sacrificando su integridad, y luego deben ser repuestos, en general en un sistema trifasico, cuando un fusible se funde no puede garantizarse que los otros no se hayan degradado.
DEFINICIONES
Las normas IEC (internacionales) se han ocupado de establecer definiciones que permiten encuadrar los distintos aparatos permitiendo su utilización correcta.
Interruptor es un aparato mecánico de conexión, que tiene dos posiciones de reposo, capaz de establecer, soportar, e interrumpir corrientes en condiciones normales de circuito, así como en condiciones predeterminadas establecer, soportar por un lapso definido, e interrumpir corrientes en condiciones anormales especificadas de circuito tales como las de cortocircuito.
Seccionador es un aparato utilizado para abrir o cerrar un circuito con una corriente despreciable (como ser corriente capacitiva de barras, conexiones, longitudes muy cortas de cables, corriente de transformadores de tensión y divisores capacitivos) ó bien con un cambio insignificante de tensión entre sus terminales.
Estamos utilizando dos palabras que conviene buscarlas en el diccionario, aparato y dispositivo, veamos que significan:
Aparato: apresto, preparativo, conjunto de cuanto se necesita o requiere para un objeto dado. Anatomía – conjunto de órganos que concurren a desempeñar una función. Reunión y combinación de medios y elementos mecánicos dispuestos para ser empleados en la ejecución de movimientos, experiencias, labores, y maniobras.
Dispositivo: dicese de lo que dispone.
MECANISMOS DE INTERRUPCION DE LA CORRIENTE ELECTRICA
Si se intenta interrumpir una corriente eléctrica separando contactos se observa la formación de un arco eléctrico, que sigue sosteniendo la corriente, presentando simultáneamente cierta diferencia de potencial entre contactos.
Las corrientes mas elevadas se presentan cuando se producen cortocircuitos, las reactancias son preponderantes, la corriente esta defasada casi 90 grados respecto de la tensión.
Si la diferencia de potencial entre contactos es pequeña, la corriente de arco (ver lamina) se modificara muy poco respecto de la que hubiera habido de no haberse formado arco, se dice que se ha presentado un arco de baja resistencia; obsérvese el lapso mientras los contactos permanecen cerrados (1), el lapso a partir del inicio del movimiento de los contactos, hasta la anulación de la corriente (2), la corriente que finalmente se anula (4), la tensión de arco que es muy pequeña en el caso examinado por lo que la resistencia de arco es también reducida (3), la tensión inmediatamente después de la interrupción que por oscilaciones amortiguadas alcanza la tensión impuesta por la fuente (5).
Si en cambio la corriente presunta (ver lamina) es muy distinta a la corriente que efectivamente se presenta, entonces la resistencia del arco es relativamente grande, por eso modifica la corriente; la separación de contactos inicia en (t0), la corriente se extingue en (toff), la tensión de arco crece a medida que pasa el tiempo desde el inicio de la separación de contactos (UB), la corriente se modifica respecto de la que se tendría con tensión de arco nula, obsérvese la corriente (i) que se interrumpe en fase con la tensión debido a que la resistencia de arco se hizo preponderante en el circuito.
Mientras la corriente es relativamente grande, el arco no se interrumpe, una columna ionizada, plasma, conduce la corriente entre los electrodos.
En corriente alterna la corriente pasa por cero y luego se invierte, en ese instante la columna puede perder conductividad, y si esto ocurre se interrumpe la corriente.
En los instantes sucesivos se presenta cierto potencial aplicado entre los contactos, si la rigidez dieléctrica de la interrupción crece (o se mantiene superior a la tensión aplicada), esta habrá tenido éxito, si en cambio se restablece la corriente, habrá que esperar el sucesivo pasaje por cero para opinar respecto del éxito de la interrupción.
En corriente alterna merced a esta situación se puede efectuar la interrupción aun con resistencias de arco bajas, en corriente continua no ocurre lo mismo, debe lograrse intercalar suficiente resistencia de arco, y una suficiente reducción de corriente para lograr interrumpir.
EL ARCO ELECTRICO
Los arcos estables han sido estudiados desde largo tiempo, mientras que los arcos en corriente alterna, con variaciones de la posición de los electrodos (los contactos que se separan) son mucho mas difíciles de estudiar, en rigor los interruptores que utilizan estos principios se ensayan en condiciones próximas a las reales y establecidas por normas.
El modelo del interruptor apto para ser utilizado a los fines del proyecto esta todavía lejos de la posibilidad de realización técnica, el desarrollo de un prototipo de interruptor es una tarea eminentemente experimental.
Si el arco en su evolución se convierte en un arco de elevada resistencia al final se tratara de interrumpir una corriente resistiva (corriente y tensión en fase), si en cambio es de baja resistencia (ver lamina) la interrupción será particularmente sensible a las condiciones de corriente y tensión que se presentan en la proximidad del cero de corriente (corriente y tensión desfasadas, hay tensión con corriente nula).
Analicemos el fenómeno en dicho instante, supongamos que intentamos interrumpir una corriente resistiva, en el momento en que la corriente se anula también la tensión entre contactos es nula, a partir de ese instante crecerá en el tiempo en igual forma que la tensión de la fuente.
Pensemos ahora en la interrupción de una corriente inductiva, en el momento en que la corriente pasa por cero observemos la tensión en los contactos, un instante antes era nula, si la interrupción tiene éxito, un instante después la tensión tendrá un elevado valor, que corresponde a la que impone la fuente…
Hemos despreciado en nuestros razonamientos las capacitancias parásitas que hay entre los contactos del interruptor, en rigor la tensión pasara de cero al valor final, a través de un transitorio con importantes sobretensiones del orden de 2 veces.
Hemos analizado una corriente de cortocircuito en bornes del interruptor y su interrupción, y hemos observado la tensión entre los contactos.
Si el cortocircuito se establece en línea, (a alguna distancia del interruptor) la interrupción presenta dos tensiones de distintas características, del lado fuente la tensión variara en forma parecida a la indicada, partiendo del valor correspondiente a la caída de tensión en línea, mientras del lado línea se presentara un fenómeno de onda viajera, que causa en el borne del interruptor una onda diente de sierra.
La tensión entre bornes crece con gran velocidad, y para que la interrupción tenga éxito, la distancia entre contactos debe soportar estas condiciones, impuestas por la línea, circuito de parámetros distribuidos.
Un efecto parecido puede presentarse cuando se interrumpe un cortocircuito secundario de un transformador, desde el interruptor el transformador es visto como una capacitancia con una inductancia en paralelo, esta es una simplificación demasiado drástica, pero el fenómeno observado es con oscilaciones del lado del transformador, y una tensión del lado de alimentación con oscilaciones parecidas (aunque menores) que para el cortocircuito franco.
La interrupción de la corriente de un reactor derivación, o un cortocircuito con reactor serie también son análogas.
Totalmente distintas son las condiciones cuando se interrumpe una corriente capacitiva, banco de capacitores, cables en vacío, líneas aéreas en vacío.
En este caso al pasar la corriente por cero, se interrumpe, de un lado queda el capacitor cargado, del otro la fuente la tensión sigue variando con la frecuencia de la red.
Si la interrupción tiene éxito un cuarto de ciclo después se tendrá sobre los contactos aplicada la máxima diferencia de tensión.
Si en cambio se presenta falla dieléctrica del interruptor, se establecerá una corriente con un pico muy grande, aparecerá una oscilación de gran amplitud, y el capacitor podrá quedar cargado con doble tensión, siendo la situación final con tensión aún mas alta, este fenómeno es llamado reencendido, y hace que ciertos interruptores no sean adecuados para largas líneas, cables o capacitores.
También la interrupción de pequeñas corrientes inductivas puede presentar efectos de reencendido, pero no con los desastrosos efectos acumulativos antes comentados, simplemente al aumentar la distancia entre contactos la interrupción finalmente tiene éxito, pero sucesivas interrupciones y reencendidos crean trenes de ondas viajeras que pueden dañar las aislaciones.
Una corriente particular puede presentarse en caso de cortocircuito en una línea que parte de un nodo próximo a una batería de capacitores, el interruptor de la línea deberá interrumpir la corriente de cortocircuito, con superpuesta la corriente de descarga de los capacitores, de frecuencia relativamente alta, quizás presentando varios pasajes por el cero en escasos milisegundos…
Las normas suponen que la corriente es de amplitud constante como corresponde cuando se esta a distancia (eléctrica) relativamente grande de las maquinas generadoras. La presencia de los fenómenos transitorios y de la componente continua en proximidad de generadores, puede ser causa de que la corriente de falla no pase por cero durante cierto número de ciclos, presentándose entonces al interruptor una situación de gran dificultad.
No olvidemos que también en casos normales, con elevada constante de tiempo de la componente continua, los dos semiciclos sucesivos son de amplitud totalmente distinta, y ofrecen distinto grado de dificultad al éxito de la interrupción.
Mientras el interruptor esta cerrado el efecto joule en los contactos es la única magnitud que produce efecto apreciable, calentamiento de los contactos, en cuanto los contactos se separan puede medirse la tensión de arco, puede hablarse de potencia de arco, e integrándola en el tiempo, energía de arco.
La comparación de como evoluciona esta energía, con la que el interruptor es capaz de controlar, es la que señala el posible éxito o fracaso de la interrupción, y es el factor que el proyectista estudia relacionando tensión, corriente, tiempo, energía.
PRINCIPIOS CONSTRUCTIVOS DE LOS EQUIPOS DE MANIOBRA
El ingenio humano ha dado pruebas significativas en la historia de los interruptores, las soluciones fueron sucediéndose con rapidez unas a otras, las nuevas soluciones presentaban nuevos problemas, y la técnica exigía soluciones completas y generales.
Las técnicas de interrupción comenzaron utilizando el aire natural, e inmediatamente buscaron otros fluidos, aceite, agua, aire comprimido, SF6, las formas y el tamaño de los aparatos fue cambiando, llegándose finalmente a soluciones compactas actuales.
Actualmente los interruptores de baja tensión utilizan cámaras de interrupción deion, con varias chapas metálicas que dividen el arco aumentando la tensión de arco (resistencia), cuando las corrientes nominales son relativamente bajas de modo que los contactos son livianos y pueden ser fácilmente acelerados, se realizan interruptores con características limitadoras, que deforman notablemente la corriente de cortocircuito, impidiendo que se presente el pico máximo.
Parece que tendrán futuro los interruptores en vacío, y los de estado sólido (sin contactos de interrupción móviles…).
En media tensión las técnicas actualmente difundidas son el vacío, el gas SF6 en versiones autosoplante, de arco rotativo, todavía en aplicaciones especiales se utiliza el aire comprimido, y el aire a deionizacion magnética.
Los interruptores en pequeño volumen de aceite, fueron los mas difundidos en el pasado, y todavía serán utilizados por muchos años, aunque ya casi no se fabrican.
En media tensión se utilizan interruptores de limitado poder de interrupción (llamados seccionadores bajo carga o interruptores de maniobra, incapaces de interrumpir el cortocircuito), la buena técnica solo ha dejado subsistir los autoneumaticos en aire y en ambiente cerrado de SF6.
En alta tensión la técnica avanzo en dirección de soluciones modulares de cámaras en serie, el pequeño volumen de aceite, el aire comprimido, el SF6 tipo autosoplante, fueron las soluciones que mas éxito tuvieron, y la decadencia de cada solución técnica apareció al alcanzar sus limites naturales de aplicación.
En el futuro puede preverse la utilización del vacío, multicamara.
En todos los casos el interruptor en su concepción actual debe tener un comando que mecánicamente debe ser optimo, las buenas cualidades eléctricas de la cámara de interrupción deben estar acompañadas por sobresalientes características mecánicas, después de haber quedado cerrado mucho tiempo se exige siempre una buena actuación, rápida, oportuna… todavía hoy este proyecto presenta importantes desafíos.
El vacío es un método de interrupción que en algunas aplicaciones trae aparejadas sobretensiones que se propagan en los circuitos solicitando en modo inconveniente algunos componentes, por lo que debe estudiarse atentamente su aplicación. Quizás esto sea consecuencia de ser el método de interrupción mas joven.
La tensión en los interruptores multicamara debe repartirse con oportunos capacitores que regulan la solicitación en cada una, también influyen controlando la tensión de retorno que se presenta.
CARACTERISTICAS FUNCIONALES DE INTERRUPTORES
Las características funcionales, sirven para especificar los aparatos, definiéndolos.
La especificación de un dispositivo se hace con el objetivo de obtenerlo en el mercado, o construirlo especialmente.
Cuando el objetivo de la especificación es la construcción de un equipo especial, el único limite a lo que se especifica esta dado por la posibilidad constructiva, y los riesgos de que la construcción no tenga éxito.
Generalmente es preferible comprar dispositivos normales, existentes, por lo que la especificación debe identificar suficientemente bien las características de interés, definiendo adecuadamente el objeto de compra.
Frecuentemente el proyectista de instalaciones debe hacer esfuerzo en lograr una instalación donde puedan utilizarse los dispositivos mas abundantes del mercado, y para esto quizás haya que esforzarse en replantear el proyecto mas veces.
La primera característica del interruptor es su tensión nominal:
baja tensión
media tensión
alta tensión
altísima tensión
Un mismo interruptor de baja tensión puede ser aplicado en instalaciones de distintas tensiones nominales, por ejemplo 230 V, 400, 500, 660, 750, 1000 V (a veces no todos los valores, sino solo algunos), es así que frente a una especificación se pueden obtener soluciones muy distintas.
En media tensión en cambio los aparatos pueden utilizarse en unas pocas tensiones nominales, las medias tensiones utilizadas en nuestro país 2.3 kV, 3.6, 5, 7.2, 11, 13.2, 13.8, 36 kV utilizan aparatos de tensiones nominales que dependen del país de origen del aparato (o de su licencia de fabricación) por ejemplo aparatos de origen europeo de tensión nominal 17.5 kV se utilizan para las tensiones nominales de 7.2 hasta 13.8 kV, lamentablemente entonces no se pueden aprovechar al máximo…
En alta tensión los fabricantes plantean soluciones para su mercado de mas importancia, y esa adopción la ofrecen a los otros mercados, por ejemplo una solución para 145 kV se ofrece para redes de 123 kV, una solución para 170 kV se lo ofrece para 145 kV.
A medida que la tensión crece aparecen soluciones modulares, cámaras múltiples en serie, es así que deben observarse soluciones de 245 kV, 362 (altísima tensión), 420, 550, 765 – 800 kV que cada fabricante ha desarrollado, notándose que cada fabricante ha tratado de minimizar la cantidad de cámaras en serie, para reducir el costo, en el transcurso de los años a medida que una solución se sustituyo por otra la tensión nominal de la cámara modular fue creciendo así en los años 70 un interruptor de hexafluoruro de 362 kV tenia tres cámaras, hoy (en el 2000) se ofrece con dos, solución que también alcanza para algún fabricante para 550 kV, es decir que la cámara es de tensión nominal 245 kV.
Asociada a la tensión nominal, se presentan las características de aislacion, tensión de ensayo a frecuencia industrial, tensión de ensayo a impulso.
La otra característica es la corriente nominal, en baja tensión los valores que se presentan están asociados a los relés de protección integrados al interruptor, cada tipo de interruptor cubre hasta cierta corriente nominal máxima, 63 A, 100, 1250, 2500, 4000, 6300 A.
En media tensión los fabricantes han reducido las opciones que ofrecen, 800 A, 1250, 1600, 2500, en general solo 2 de estos valores, y es difícil encontrar aparatos de corriente nominal elevada.
Los interruptores para generadores cubren necesidades por arriba de los 10000 A.
En alta tensión las soluciones se orientaron a corrientes nominales 2000 o 3000 A, buscando en las soluciones de los anios 70 observamos soluciones de 1250 A, y menos.
El otro tema es la corriente de interrupción, en baja tensión 1 kA, 10 hasta 100 (los interruptores limitadores).
En media y alta tensión esta característica es 20 kA, 40, 63. En altísima tensión las soluciones de menores corrientes (para una misma tensión) son en general con menor cantidad de cámaras.
Exigencias que se presentan al interruptor
Un folleto de 1970 proponía que un interruptor no puede ser juzgado solo en base al poder de interrupción normal de cortocircuito, y explicaba que pocas veces, quizás nunca en su vida, el interruptor deba interrumpir dicha corriente.
Pero todos los días, para un servicio seguro y tranquilo, que no incremente el precio de adquisición (inicial), por la continuidad y calidad de servicio, para la protección de los aparatos, las maquinas, las líneas, los cables, y para la seguridad de las personas, un verdadero interruptor, cualquiera sea su poder de interrupción, aun si muy superior al que corresponde al punto donde fue instalado, debe:
ser mecánicamente simple y de seguro funcionamiento en el tiempo.
Realizar en cualquier condición de servicio ciclos de recierre rápido
Interrumpir pequeñas corrientes inductivas, con sobretensiones limitadas (menores de 2.5 – 2), por ejemplo fallas en el secundario de transformadores.
Interrumpir pequeñas corrientes magnetizantes de transformadores en vacío, con sobretensiones limitadas.
Interrumpir líneas y cables en vacío sin reencendidos.
Interrumpir con seguridad fallas en línea (kilométricas).
Interrumpir fallas consecutivas
Interrumpir en oposición de fase
Interrumpir cortocircuitos repetidos sin requerir mantenimiento.
Se trata de una excelente síntesis, que conviene repasar frente a la necesidad de comparar entre si distintos interruptores, con el objetivo de tomar una decisión, que seguramente no puede ser orientada por el solo precio, sino debe ser antes calificada por la comparación pesada de estas prestaciones.
Descripción de distintos tipos de interruptores
El interruptor es un aparato esencialmente formado por contactos que se separan con importante velocidad para pasar rápidamente de condiciones de conducción a aislacion, y un mecanismo de comando con energía acumulada para lograr satisfacer las condiciones de movimiento.
El ambiente en el que se separan los contactos permite una clasificación y define una cantidad de tipos de interruptores
aire natural
aire con camadas deion
aire a deionizacion magnética (cámaras cerámicas, o metálicas – caída catódica)
arco rotativo
aceite, gran volumen
interrupciones múltiples (en serie)
aire comprimido, soplado longitudinal, transversal
con resistor de apertura
aceite, pequeño volumen (cámaras múltiples)
hexafluoruro de dos presiones (neumático)
hexafluoruro de simple presión, autosoplante
hexafluoruro de arco rotativo
vacío, con distintos materiales en los contactos, cámaras múltiples, resistores de maniobra
hexafluoruro con aprovechamiento de la energía de arco
seguramente en un futuro próximo, cámara de interrupción de estado sólido
Los comandos son de distintos tipos, pero todos se caracterizan por disponer de energía acumulada, y deben ser adecuados al tipo de interruptor, ya que entre comando y cámaras de interrupción se debe lograr la solución optima:
comando a solenoide (combinado con resortes)
comando a resortes (helicoidales, y espirales, cargados con motor eléctrico, o a mano)
comando de aire comprimido, de un efecto (combinado con resortes) o de doble efecto
comando de aceite a presión, fluodinamico
comando de gas (hexafluoruro) a presión, y resortes.
Intentar explicar el desarrollo de estas distintas técnicas y sus variantes, y como se encadenaron y evolucionaron es dificultoso y complicado, en forma arbitraria se han seleccionado una serie de figuras encontradas en revistas que muestran características de distintos tipos de aparatos, y que cubren casi 100 años de desarrollo tecnológico alrededor de estos temas.
Puede ser de interés observar como ha variado para los distintos tipos de interruptores la faja de mercado que han cubierto durante cierto periodo del siglo XX.
Se puede resumir el comportamiento de los distintos tipos de interruptores en un único concepto, los contactos se separan, se forma el arco, y este puede ser de baja resistencia o de alta resistencia, y en relación con el, es el comportamiento de la tensión de retorno (ver figura) que aparece inmediatamente.
El desarrollo de los interruptores es esencialmente experimental, el desarrollo teórico o de gabinete es complementario, de los ensayos se extrae información que sirve para juzgar fortalezas y debilidades del proyecto y que orienta hacia nuevas mejoras, pero no se puede encarar un desarrollo sin la disponibilidad de un laboratorio de pruebas que permita simular condiciones eléctricas reales de la interrupción.
interrupción en aire libre
Modelo primitivo de interruptor en aire libre, con cuernos de arco. Se observan los contactos que se separan, el arco se forma entre ellos, se transfiere a los cuernos y deslizando sobre estos se alarga y se enfría.
Pero el arco se mueve libremente, y es necesario asegurar espacio para que la interrupción no se transforme en un arco de falla (a masa o entre fases). Para limitar el desgaste de los contactos por el arco es necesario alejarlos rápidamente, esta acción no puede ser desarrollada por el esfuerzo del operador, la energía para la operación se acumula previamente, la apertura es iniciada por un mecanismo de gatillo que libera el disparo de apertura, la energía mecánica de apertura se carga durante el cierre.
Algunos conceptos básicos que se observan se han mantenido en el tiempo, la separación de funciones de conducción y arco (para no desgastar con el arco los contactos de conducción), el alargamiento del arco, el aprovechamiento de fuerzas electrodinamicas.
cámaras deion
Es necesario controlar el movimiento del arco, se lo puede contener dentro de una cámara para que no escape libremente, en el interruptor de baja tensión en aire se observa que cuando sus contactos se alejan, el arco pasa a los contactos de arco, entra en la cámara, y en ella debe apagarse, por la parte superior de la cámara deben salir solo los gases pero no el arco, obsérvese otro interruptor de baja tensión en aire que de todos modos es muy semejante.
Las cámaras pueden estar hechas con chapas metálicas o material aislante,
Otra figura muestra un interruptor de baja tensión de corriente nominal elevada, y de tipo extraible, el detalle de los contactos cerrados y abiertos es de interés.
Los contactos pueden ser planos como vistos o de cuchilla como muestra el detalle cámara de interruptor de un modelo mas moderno de interruptor en aire
El tamaño de los interruptores fue cubriendo desde las aplicaciones domiciliarias a las máximas exigencias industriales, obsérvese un pequeño interruptor en caja aislante, el despiece del aparato ayuda a interpretar la función de los principales componentes.
El aprovechamiento de las fuerzas electrodinamicas y la gran velocidad de alejamiento de los contactos suficientemente livianos (poca fuerza de inercia) inicio el desarrollo del interruptor limitador que impide se alcance el pico máximo de cortocircuito, ventaja ofrecida por los buenos fusibles.
Los conceptos de desarrollo de los interruptores limitadores, prosperaron a mayores tamaños, complementándose con interruptores en aire aptos para protección selectiva.
Corte de un interruptor de uso industrial, con relés térmico y magnético.
Interruptor de contacto rotativo obsérvense particularmente las formas de los caminos de corriente.
Detalle de interruptor de elevada resistencia electrodinamica corte del aparato obsérvense los elementos componentes, la solución moderna ofrece relé electrónico alimentado por un transformador de corriente.
El progreso de los interruptores se baso en el cuidadoso estudio de los esfuerzos electodinamicos entre contactos, lo que permitió mejorar sus formas y comportamiento.
Los interruptores limitadores aprovecharon los principios de repulsión de los contactos también basados en esfuerzos electrodinamicos.
Que se complementaron con dispositivos magnéticos de repulsión de los contactos, como muestra la figura.
contactor en aire
El contactor, véase un modelo de contactor en aire, debe poder hacer gran numero de maniobras sin mantenimiento, pero no debe interrumpir corrientes de cortocircuito, el mecanismo debe ser simple, liviano, robusto, los contactos autolimpiantes, obsérveselos inclinados para autocentrarse, el arco debe apagarse rápidamente en la cámara.
Otros modelo muestra una solución con contactos planos, y otro propone contactos con forma mas adecuada para soplar el arco, compárese la forma con la del interruptor limitador.
soplado magnético
Es necesario que el arco se desplace dentro de la cámara, en el interruptor de soplado magnético, se busca este efecto con bobinas por las que circula la corriente a interrumpir, el efecto de la cámara es proporcional a la corriente, el esquema muestra varios detalles y explica el funcionamiento.
Mas natural es la propuesta con el arco que se desplaza hacia arriba como se observa en la figura
Obsérvese el esquema de principio, los bornes, el contacto fijo y el móvil, se separan, el arco se transfiere al cuerno, se intercala una primera bobina, y a medida que el arco se desplaza se intercalan las otras, el arco es desplazado dentro de la cámara. En ella se alarga y se enfría.
Otro modelo interruptor de soplado magnético las cámaras son cerámicas, se observan los cuernos de arco principales, y los cuernos intermedios, que actúan cuando el arco ya esta en la cámara. El arco y los cuernos toman una forma de solenoide, el mismo arco genera el campo magnético.
Observemos otro modelo de cámaras de interrupción con chapas metálicas, y cuernos intermedios, aquí también se genera el solenoide, pero el arco entra en las cámaras de chapas metálicas.
En estos últimos modelos el solenoide origen del campo magnético esta formado en parte por conductores, en parte por el mismo arco y no es fácilmente controlable, en cambio con electroimanes el control es mas fácil, la cámara de soplado magnético muestra el detalle de la bobina lateral, contactos y cámara de interrupción, el campo magnético es creado por un electroimán, el diseño tiende a lograr campo uniforme entre los núcleos laterales, también aparecen campos dispersos y bobinas laterales que los tienden a anular.
El efecto magnético es proporcional a la corriente que se debe interrumpir, con elevadas corrientes el efecto es grande, pero el interruptor debe interrumpir también pequeñas corrientes, con estas se observa que el arco no se desplaza hacia dentro de la cámara con suficiente rapidez, aparece entonces pistón que genera un soplado de aire que obliga a que el arco se encauce en su camino.
Otro modelo de cámara de soplado magnético para mejorar la distribución del campo dispone la bobina al centro de la cámara, en su movimiento el arco embiste una pequeña cámara de interrupción que se observa en el centro, se inserta la bobina, y aparece el efecto del campo que se establece.
La figura esquematiza el funcionamiento del interruptor y el movimiento del arco dentro de la cámara de interrupción y las fuerzas que actúan.
El detalle de la cámara de interrupción de placas cerámicas muestra como se alarga el arco, y como es obligado a reducir su diámetro por influencia del corte en V de las placas a medida que penetra en la cámara. El detalle muestra el montaje de las placas cerámicas. Mientras se desplaza dentro de la cámara se observa el arco en distintas situaciones la columna de arco a medida que penetra en la cámara es deformada y aparece un efecto de enfriamiento.
Es conveniente que el campo magnético y la corriente no estén en fase, de manera que el efecto magnético se mantenga en el momento en que la corriente se extingue, presentándose el efecto sobre los iones, y ayudando a la renovación del aire, esto se consigue con una espira en cortocircuito sobre el núcleo del electroimán
Los contactos del tipo cuchillas se observan en el detalle de la figura, contactos principales (que deben ofrecer poca resistencia eléctrica) y de arco, además el contacto rotante (donde la cuchilla gira y que también debe tener baja resistencia), pistón de soplado, biela aislante que transmite movimiento a la cuchilla.
El soplado magnético también fue aprovechado en los contactores de media tensión.
arco rotativo
Al abrir el interruptor el arco se transfiere a los cuernos observándose que se presenta corriente y se establece un campo magnético circular que en la zona de arco lo empuja hacia arriba, también hay bobinas que producen campo radial, la figura muestra como el arco se transfiere y se establecen los campos.
Las placas conductoras que forman la cámara subdividen el arco, y se presenta el campo radial generado por las bobinas que lo fuerzan a un movimiento rotativo alrededor del eje de los conductores coaxiales que ya no conducen.
El interruptor es de funcionamiento muy complejo, la cámara tiene placas conductoras de cobre (placa deionizante con pista circular), placas de hierro, distanciadores aislantes, espiras de soplado, y bobinas de campo radial.
extrarapidos (para corriente continua)
La corriente alterna pasa por cero dos veces en cada periodo (cada 10 ms a 50 Hz) no es así para la corriente continua, la forma de lograr la interrupción es forzando el pasaje de la misma por el cero aumentando la resistencia del arco, los principios recién vistos son validos para los interruptores extrarapidos cuya gran similitud con los modelos en aire a deionizacion magnética antes vistos no es casual, sino buscada tratando de aprovechar todas las buenas ideas.
Obsérvese en otro modelo el detalle de contactos y cuernos de arco el arco pasa de contactos principales a los de arco, se alarga entra a la cámara, véase otro modelo de interruptor extrarapido, nótense similitudes y diferencias.
Mas esquemas muestran aparatos con distintos detalles interruptor con cámara magnética, otro interruptor similar.
La detección del cortocircuito en corriente continua se debe hacer mientras esta crece (por el valor de dI/dt) mucho antes de que alcance su valor máximo para evitar los efectos de la elevada corriente, esta detección e inmediata actuación no son fáciles de realizar y el relé formo parte del interruptor para poder hacer sistemas suficientemente rápidos.
La figura muestra el relé extrarrapido cuyo modo de funcionamiento se muestra en la figura
gran volumen de aceite
Obsérvese interruptor de gran volumen de aceite, con los contactos libres en aceite, al producirse el arco se forma una burbuja de gas, si el arco continua el peligro de explosión es elevado… la cantidad de aceite es grande… para que el arco dentro del aceite no se descontrole, rodeándolo se puso una cámara de interrupción, mejorando también las prestaciones, y permitiendo llegar a tensiones elevadas.
El ejemplo que muestra la figura corresponde a un modelo de alta tensión las cámaras están separadas por tabiques para evitar el arco entre fases, se observan los contactos que son con forma de vástagos que penetran en las cámaras de interrupción para alcanzar el contacto fijo.
Otra figura corresponde otro modelo de alta tensión en el que se observa la apariencia de tanque de alta presión del contenedor de las cámaras de interrupción.
pequeño volumen de aceite
Con ideas análogas al interruptor anterior, con cámara de interrupción, minimizando la cantidad de aceite interrupción en pequeño volumen de aceite que reduce el peligro en caso de fracaso de la interrupción, y el requerir menos aceite se considero ventajoso para los países no petroleros.
Al moverse el contacto se establece el arco que se prolonga dentro de la cámara, se generan gases que comprimen el aceite dentro de los nichos de la cámara, y que al pasar la corriente por cero tratan de renovar el aceite entre contactos, lográndose así la interrupción.
En media tensión se presentan soluciones simples, interruptor en pequeño volumen de aceite obsérvese el camino de al corriente, borne superior, contacto fijo con dedos de contacto (uno mas largo de arco), contacto móvil, y borne en el centro del polo, el cuerpo del polo es de material aislante, en la parte inferior la caja de manivelas (a masa), donde por bielas aislantes (en aceite) se transmite el movimiento al contacto móvil.
Soluciones para interior y exterior, el cuerpo del modelo para interior debe ser de material suficientemente resistente (papel bakelizado, fibra de vidrio y araldite), para exterior el cuerpo debe resistir las inclemencias climáticas (porcelana en el pasado, hoy puede haber otros materiales) y para cumplir la función mecánica de relacionar caja, y bornes intermedio, y superior, en la figura se observa que la porcelana simplemente recubre al interruptor para interior.
Otro modelo de interruptor de mínimo volumen tiene borne superior y el borne inferior es también la caja de transmisión del movimiento, ambos extremos en tensión, por lo que requiere aisladores de soporte, y una barra de transmisión aislada entre el comando y el polo, como muestra la vista del interruptor completo.
El detalle de la cámara de interrupción, muestra el flujo de aceite por el hueco interior del contacto móvil, para la interrupción de pequeñas corrientes, y la generación de la burbuja de gas que impulsa el aceite para la interrupción de elevadas corrientes.
Para lograr corrientes nominales muy elevadas, a veces se pone en paralelo al dispositivo de interrupción, un seccionador de corriente nominal elevada que trabaja en paralelo a cámara de interrupción, en algunos casos la cámara de interrupción tiene una el paralelo que incluye una resistencia, la figura ilustra estos distintos casos.
Las soluciones mas complejas son características de las mayores tensiones, en tensiones mas altas aumenta la dificultad de apagar los distintos arcos que se presentan en las maniobras que se deben hacer,
La función de la cámara es subdividir y alargar el arco aprovechando el flujo de aceite que se produce durante la interrupción por distintas causas, la presión de aceite se puede lograr generando dos arcos en serie uno produce una burbuja de gas que pone en presión el aceite dentro de la cámara, el aceite es soplado sobre el segundo arco, y debe extinguirlo.
Así como se soplo aire en los interruptores magnéticos, se bombea aceite hacia los arcos para el caso de interrupción de corrientes débiles, esto lo hemos visto en una solución de cámara de media tensión.
Las cámaras de los interruptores de interruptores de alta tensión presentan similitudes y diferencias con los de media tensión, el detalle de la cámara puede verse, obsérvense el contacto de arco (dedo mas largo), el pistón de bombeado de aceite fresco, y las placas que forman la cámara propiamente dicha y sus cavidades, al fondo de la figura la cabeza del contacto móvil.
Los interruptores en aceite quizás hayan presentado la mayor variedad de modelos, observemos otro diseño de la cámara, se ven los caminos de circulación del fluido, y distintas posiciones y estados de flujo durante las maniobras.
Las vistas de conjunto de un polo, las cámaras de interrupción tienen limites de aplicación al aumentar la tensión, con una única interrupción no se puede ir mas allá de cierta tensión, y para tensiones mas altas se ponen cámaras en serie, interruptor bicamara (dos cámaras en serie) un sistema de bielas transmite el movimiento del comando a los contactos.
La idea de los interruptores multicamara (mas cámaras en serie) lleva asociada la modularidad de los componentes, de sus estudios, de sus ensayos, de su producción…
El conjunto de dos cámaras en serie es también un modulo en otras familias de interruptores como el multicamara de 4 , obsérvese que los aisladores de soporte verticales están exigidos por la plena tensión.
agua
La escasez de aceite mineral hizo que ciertos fabricantes dedicaran esfuerzo al desarrollo de interruptores que en lugar de aceite usaran agua (no conductora – destilada) como medio de interrupción.
Esta idea aunque noble, tuvo poco éxito por los otros posibles medios de interrupción, en particular aire.
aire comprimido
Interruptor de media tensión de aire comprimido el contacto de interrupción es con pequeña distancia entre electrodos (solo interrumpe la corriente), y en serie se encuentra un contacto que cumple función de seccionamiento (aislacion), otros modelos muestran distintos detalles y distintas soluciones constructivas, para completar véase otro interruptor.
Para alta tensión véase como ejemplo el interruptor de chorro de aire libre, varios módulos forman un interruptor múltiple en aire.
Véase el detalle de funcionamiento de la cámara de interrupción de chorro libre, un mecanismo mueve rápidamente el vástago y se libera el soplo de aire a presión, que barre el arco en su pie.
Véanse distintas formas de contactos que se propusieron y estudiaron tratando de optimizar el barrido del arco con fluidos gaseosos, aire seco en particular.
La variedad de modelos de interruptores en aire fue muy grande, en ciertas cámaras el movimiento de los contactos se hace con el mismo aire comprimido, véase la figura. Interruptores con resistores de apertura requieren dos cámara en paralelo una inserta el resistor, al abrirse la principal la corriente se desvía al circuito con resistor, la interrupción de la corriente resistiva es fácil.
En alta tensión se presenta (para las líneas largas) la necesidad de resistores de preinsercion, también en este caso dos cámara en paralelo son necesarias.
Mientras en la cámara hay presión de aire los contactos pueden estar cerca, y la interrupción tiene éxito, pero si la carrera de los contactos es pequeña se hacen indispensables seccionadores en serie, como propone el diseño de la figura.
Los progresos habidos en este tipo de interruptores fueron sorprendentes, la figura muestra la comparación de dos siluetas, separadas por algunas decenas de anios. Otro modelo muestra como se resolvió el problema de lograr tener alta presión disponible cerca de la cámara, Obsérvese en el modelo llamado Y las cuatro cámaras y los distintos módulos que lo componen.
Otra aplicación de media tensión, pero que presenta corrientes normales muy elevadas es el interruptor de generadores, el problema se resuelve con un seccionador con un interruptor en paralelo, la apertura se produce como indica la figura la cámara superior es de seccionamiento, abre primero, la inferior de interrupción, abre ultima. La vista de conjunto muestra también los elementos de disipación, refrigeración, necesarios por el calor producido por la circulación de la gran corriente.
aire autosoplante
Contactos de interruptor de con pistón autosoplante , con limite de interrupción muy bajo,
hexafluoruro de azufre dos presiones
Interruptor de tipo neumático con sf6 obsérvese el tanque de alta presión, donde se acumula el gas, al ordenarse la apertura el gas es liberado, otra figura que muestra el aparato en su conjunto observándose los depósitos de gas, las conducciones, la transmisión al comando, y en los contactos el gas se expande apagando el arco, del contenedor de baja presión el gas es comprimido y devuelto al tanque de alta presión.
Véase el detalle de contactos fijo y móvil, la tobera donde se produce el arco, y es soplado, el contacto de arco, y los dedos de contactos de conducción.
La figura esquematiza el movimiento de contactos , el comando transmite el movimiento a los contactos a través de una barra aislante (que debe soportar la plena tensión), y obsérvense las interrupciones en serie.
Obsérvese el modelo de interruptor de muy alta tensión con interrupciones múltiples por fase, con contactos de cierre para resistores de preinsercion, contactos de interrupción y capacitores para repartición de tensión, otra figura muestra el modelo de menor tensión, con menos cámaras en serie, estos modelos se llaman de tanque muerto ya que el mismo se encuentra a tierra.
Otra idea trata de realizar el interruptor sin tanque metálico que lo rodea, el esquema de funcionamiento de observa en la figura que muestra como el gas sopla el arco, y mueve los contactos.
Otro modelo de interruptor utiliza como contenedor las porcelanas, parece un interruptor de aire comprimido, pero no puede perder el fluido, interruptor de dos presiones, el circuito de fluidos se observa en la figura, tanque de alta presión, deposito de gas listo para el soplado, canalizaciones. El interruptor en su conjunto se observa en la figura.
Otro modelo de cámara utilizada para desarrollar estudios, dio por resultado un prototipo del cual se muestra la secuencia durante la apertura, y los detalles del mecanismo de bielas que transmite movimiento a los contactos como muestra la figura.
El movimiento de los contactos se transmite con bielas, y el soplado del arco se aprecia en la figura.
hexafluoruro autosoplante
Interruptor de una sola cámara de tipo autosoplante, obsérvese la pequeña distancia entre masa y las partes en tensión, la transmisión del movimiento a los contactos.
Cámara modular de tipo autosoplante al moverse los contactos se comprime el gas que al salir por la tobera debe apagar el arco, obsérvese la secuencia de posiciones de interrupción, la posición del contacto fijo y del pistón se mantienen, mientras tobera, contacto móvil y cilindro descienden, es de importancia el estudio del campo eléctrico en el espacio entre contactos.
Otra figura muestra las cámaras completas notándose como el gas soplado escurre sobre el arco, mientras se produce el movimiento.
Durante el cierre se observa el prearco de cierre y luego el contacto queda cerrado, mientras se lleno de gas el cilindro, quedando preparado par la nueva maniobra de apertura.
Un esquema muestra el principio de interrupción la secuencia de movimiento de contactos pudiendo notarse diferencias con la cámara antes examinada, el polo completo puede verse en la figura, a la que sigue el interruptor completo notándose transmisiones entre polos y a las cámaras.
Los módulos componen interruptores monocamara, o multicamara.
Las cámaras pueden estar en un contenedor con aisladores pasantes para realizar un interruptor autosoplante para exterior mas compacto, también se los puede encontrar formando parte de estaciones eléctricas de tipo blindado. El interruptor es esencialmente el mismo aparato utilizado en soluciones en aire, y se lo observa formado parte del sistema blindado.
Otra figura muestra otra solución blindada, con distintos detalles constructivos, obsérvese que el interruptor es de una sola interrupción, lo que hace presumir la tensión nominal.
El detalle de la interrupción varia de un modelo a otro, los detalles constructivos de la cámara también, sin embargo las ideas esenciales son muy similares en las distintas soluciones que ofrecen los fabricantes.
Mientras que los interruptores en aceite y aire comprimido el desarrollo de aparatos de media y alta tensión fue simultaneo, o quizás la alta tensión se desarrollo después de al media, para los interruptores de SF6 ocurrió lo contrario, una vez hechos los desarrollos de alta tensión, los fabricantes comenzaron a invadir también el campo de la media tensión.
Una figura muestra en detalle la cámara de interrupción y como se resuelven las distintas corrientes nominales con contactos conductores adicionales, y la cámara de cierre del resistor de preinsecion, estas se utilizan en interruptores de cámaras múltiples, donde la tensión entre las mismas se reparte con capacitores de distribución del potencial.
Veamos algunos ejemplos de cámaras de media tensión, una cámara de SF6 que parece derivada de la alta tensión, se la compara con un polo de interruptor de vacío, otra figura muestra dos cámaras de sf6 distintas son comparadas, una de ellas presenta en paralelo una cuchilla en paralelo a la cámara de interrupción, solución para corrientes permanentes elevadas, una cuchilla para la corriente principal, otro modelo de interruptor de media tensión es mostrado se aprecian similitudes y diferencias con los anteriores.
La aplicación de media tensión con corrientes normales muy elevadas características de los interruptores de generador obsérvese también el seccionador asociado. Las figuras siguientes muestran la apertura del interruptor en su primera fase hasta formar el arco la extinción del mismo. Obsérvese el detalle de la formación del arco durante la interrupción.
Otro modelo de interruptor de maquina en hexafluoruro, y una vista en corte del mismo
hexafluororo arco rotativo
La idea del arco rotativo apareció nuevamente produciendo la rotación del arco en un ambiente de gas hexafluoruro de azufre, que ayuda a tener un elevado poder de interrupción aun con mecanismos de interrupción muy sencillos y poco potentes, en comparación a la solución análoga en aire. El dispositivo que se presenta en la figura fue utilizado en contactores
hexafluoruro presión autogenerada
En analogía con los interruptores en aceite con arco auxiliar se presenta un contacto de arco que en una cámara auxiliar genera presión que sopla gas hacia el contacto principal.
En la cámara autosoplante, la presión de gas se incrementa por efecto del arco, algunas válvulas en cilindro y pistón descargan el exceso de presión para que la interrupción no sea excesivamente violenta.
vacío
Las cámaras de vacío comenzaron a ser producidas con las tecnologías de las válvulas superadas por los adelantos de la electrónica de estado sólido. En la figura se muestra un corte de cámara de vacío estos dispositivos se caracterizan por un pequeño movimiento de contactos entre los que se vaporiza el metal formando el arco, y que se condensa al reducirse la corriente y pasar por el cero.
Los fenómenos del arco eléctrico en vacío son mostrados en el esquema, se pueden presentar tres modalidades de interrupción del arco.
Las cámaras se montan con el dispositivo de comando realizando así el interruptor de vacío donde la cámara esta soportada con dos aisladores, o en otra alternativa donde el montaje es con un soporte aislante que contiene la cámara como muestra otra figura en perspectiva, y su vista lateral plana.
Las cámaras de vacío también se utilizan para construir contactores, el comando en esta caso es generalmente de solenoide, mientras que en el caso del interruptor de vacío es mejor que el comando sea a resortes.
La figura muestra otro modelo de cámara de vacío nótense similitudes y diferencias con la anterior, otra alternativa es la que se puede observar.
Los contactos del interruptor de vacío pueden ser de diseño espiral para forzar el arco al desplazamiento por efecto electrodimanico (por la forma como el arco rotativo).
Obsérvese la figura que muestra las estructuras de contactos que crean un campo radial, también se diseñan contactos que crean un campo axial como muestra la figura, en ciertos casos estos efectos se buscan dando adecuadas formas a las conexiones externas a la cámara de vacío.
Sobre los contactos esquematizados gráficamente se desarrollan estudios de campos que tienden a optimizar estos diseños
Para tensiones mas elevadas que las que soporta una sola cámara se hacen soluciones con dos cámaras en serie
fusibles
En los inicios de la difusión de la energía eléctrica los fusibles cumplieron la función de proteger para el caso de cortocircuito, recién después de importantes avances en otros campos de la electrotecnia se asigno a los interruptores que eran solo dispositivos para maniobra, la función de interrumpir en cualquier condición, hasta las corrientes máximas de cortocircuito que se pueden presentar.
Aun así los fusibles siguieron progresando y su campo de aplicación se desplazo a casos particulares, particularmente cuando las limitaciones de los picos de cortocircuito eran apreciadas.
La constitución del fusible se muestra en la figura, obsérvense los componentes esenciales, y las características de la interrupción.
Las corrientes de cortocircuito fueron creciendo en las distintas aplicaciones y la técnica de diseño de los interruptores fue ofreciendo soluciones mas poderosas, este crecimiento ha llegado a valores donde es indispensable una actuación rápida y una limitación de los valores que se pueden presentar.
Un aparato de elevadisimo poder de interrupción, con características de limitación, basado sobre la idea de un cartucho explosivo combinado con un fusible, satisface las necesidades cuando se han superado limites aceptables. Un relé detecta las condiciones y da la orden de disparo al cartucho.
Interruptores de estado sólido
Los dispositivos electrónicos han invadido el campo de la potencia eléctrica, ya se utilizan como una alternativa a los contactores, y parece que estamos en el amanecer de su aplicación como interruptores.
Debe tenerse presente que la definición de interruptor destaca la separación física entre los contactos, por lo tanto una solución de este tipo hoy, debe asignar al dispositivo electrónico la función de interrupción, pero para asegurar la aislacion requiere tener en serie un seccionador rápido que opera mecánicamente y asegura la aislacion.
Se repite la idea que impulso cierto tipo de interruptores de aire comprimido, en los cuales la cámara de interrupción solo cumplía esa función, y tenia en serie un seccionador rápido que establecía la aislacion.
La cosa no es tan simple, otra característica de los dispositivos electrónicos que hoy se utilizan es la unidireccionalidad, por lo que para realizar un aparato que conduzca es necesario tener dos elementos en oposición, para que la conducción sea en ambas direcciones, para proteger la parte electrónica otro seccionador en paralelo minimiza la corriente que atraviesa el dispositivo electrónico.
Tratemos de pensar e inventar alternativas. El futuro nos mostrara las posibilidades adoptadas por las industria en sus desarrollos, mientras la electrónica de estado sólido también avanza…
Los comandos
Hemos dicho de la necesidad de que el comando del interruptor tenga energía acumulada para cumplir su función correctamente.
comando a solenoide (combinado con resortes)
Ya se lo han visto en los interruptores de aire y en el contactor antes presentados. La figura muestra un solenoide que se desplaza, cierra los contactos, y carga los resortes de apertura, y el interruptor queda enganchado en posición cerrado, no siendo mas necesaria corriente en el solenoide.
Los comandos de contactores en cambio generalmente requieren mantener la corriente en el solenoide (el comando tiene solo una posición estable)
comando a resortes (helicoidales, y espirales, cargados con motor eléctrico, o a mano)
Este comando se encuentra en los interruptores pequeños (a medida que se desplaza la palanca de mando el resorte se carga, y al superar un punto muero se cierra, y cargan los resortes de apertura), en los interruptores mayores la carga se hace a motor.
En los interruptores pequeños el mecanismo de comando esta formado por un resorte que el operador carga mientras mueve la palanca para cerrarlo, en la figura se puede observar el relé termomagnetico, el despiece del aparato ayuda a interpretar su funcionamiento.
La figura muestra un resorte de tipo helicoidal y su movimiento al cierre del interruptor, y la recuperación de parte de la carga (en función amortiguadora), el mecanismo completo es complejo obsérvese el resorte de tipo helicoidal, y levas y palancas que relacionan el eje de la biela del resorte, y el eje de las bielas de movimiento de los contactos.
Comando a resortes para interruptor y mecanismo de resortes para comando utilizados en interruptores de alta tensión.
comando de aire comprimido, de un efecto (combinado con resortes) o de doble efecto
Un pistón movido por aire comprimido (contenido en un tanque) mueve los contactos y carga resortes para la maniobra siguiente. O bien el pistón se mueve en ambos sentidos desplazado por aire comprimido.
comando de aceite a presión, fluodinamico
Aceite a presión es el que acumula la energía para el movimiento a los contactos en el comando fluodinamico, otro modelo propone transmitir el movimiento llevando el aceite a presión hasta la proximidad de las cámaras, véase el comando fluodinamico para cámaras múltiples.
comando de gas (hexafluoruro) a presión, y resortes.
