Interruptores
Un
interruptor es un dispositivo cuya función es interrumpir y restablecer la
continuidad en un circuito eléctrico. Si la operación se efectúa sin carga
(corriente), el interruptor recibe el nombre de desconectador o cuchilla
desconectadora. Si en cambio la operación de aparterua o cierre la efectúa con
carga (corriente nominal) o con corriente de corto circuito (en caso de alguna perturbación),
el interruptor recibe el nombre de DISYUNTOR O INTERRUPTOR DE POTENCIA.
Los interruptores en caso de apertura
deben de asegurar el aislamiento eléctrico del circuito.
Interruptores de potencia
Los
interruptores de potencia interrumpen y restablecen la continuidad de un
circuito eléctrico. La interrupción la deben de efectuar con carga o corriente
de corto circuito se construyen dos tipos generales:
a) Interruptores
de aceite
b) Interruptores
neumáticos
Para comprender el proceso de interrupción
de cualquier tipo de interruptor de potencia consideremos que se pone un
generador en corto circuito al cerrar el interruptor D, como se ilustra en la
figura número 6, al hacer esto circula una corriente muy grande que hace que
opere automático el interruptor D.
En el instante de cerrar el interruptor se
produce una corriente de corto circuito cuyo valor está limitado por la
resistencia de circuito inducido y reactancia de dispersión. Pero como se sabe
la resistencia del inducido es despreciable en comparación con la reactancia de
dispersión. Entonces la corriente de corto circuito inicial está limitada
únicamente por la reactancia de dispersión. Debido al efecto electromagnético
de la corriente, su valor disminuye y en consecuencia disminuye el valor
F.e.m., a que esta da lugar, de tal
manera que la corriente adquiere un valor permanente que depende del campo
inducido y que esta ilimitado por la reactancia sincrónica.
Si en el instante de cerrar el interruptor
D el voltaje es máximo, la corriente del corto circuito recibe el nombre de
CORIENTE DE CORTO CIRCUITO SIMETRICA y su oscilograma es semejante a la
siguiente figura.
Si el
interruptor se cierra en cualquier otro instante, entonces la intensidad de
corto circuito recibe el nombre de ASIMETRICA.
Como hemos considerado que al cerrar el
interruptor D y producirse corriente de corto circuito de este interruptor D se
desconecta automáticamente, entonces las magnitudes características a
considerar durante el proceso de cierre-apretura son los siguientes:
1. Voltaje
nominal
2. Corriente
inicial de C.C
3. Corriente
de ruptura
4. Capacidad
interruptiva P.
5. Voltaje
de restablecimiento
Voltaje nominal
Se
debe considerar porque el voltaje normal de operación del interruptor
Corriente inicial de corto circuito
Es el
valor instantáneo de la corriente de falla.
Corriente de ruptura
Es el
valor permanente de la corriente continua C.C.
Corriente interruptiva
Es la
potencia de interrupción a una corriente IV de ruptura para trifásicos P.
Voltaje restablecimiento
Es el
voltaje que se presenta en el interruptor después de la desconexión.
En la
siguiente figura se presenta el proceso de interrupción de un interruptor automático.
Ciclo de trabajo de los interruptores
El ciclo
de trabajo de interruptor consiste en una serie de operaciones de apertura y
cierre, o ambas a la vez, con el objeto de revisar su funcionamiento y
someterlo a las condiciones de operación. El ciclo de trabajo normalmente lo
proporcional los fabricantes con una designación; por ejemplo, se designa con A
a la apertura C y al cierre. Una designación del tipo A-3-CA significa que el
interruptor después de una apertura A permanece 3 minutos abierto y cierra de
nuevo para abrirse inmediatamente. El número que se indique significa el tiempo
en minutos. En las designaciones estadunidenses se emplea la letra O para
indicar apertura y C para el cierre: y así la anterior designación se
designaría se expresaría como O-3-CO.
Prestaciones de los interruptores
Se
denominan prestaciones de los interruptores a las condiciones de operación que
puede darnos un interruptor y que se debe proporcionar como datos al fabricante
para que con esas condiciones diseñe el dispositivo. Desde luego la más
importante es la corriente de corto circuito, ya que es la que somete al
interruptor a la más exigentes conexiones de operación y con esa corriente se
debe dimensionar el interruptor, sin embargo existen otras que se someten al
interruptor a fuertes condiciones de operación tales como el cierre de un interruptor
sobre la falla existente, lo que provoca que se forme un arco antes de cerrarse
los contactos., la fuerza electromagnética que se origina hace que los
contactos no lleguen a cerrarse, por el esfuerzo que ha producido.
Otra
condición que afecta a la operación y que hay que tomar en cuenta para el
dimensionado del interruptor los constituyen los reenganches a que se ve
sometido y que también origina arcos. De
lo anterior podemos deducir que los factores que afectan las prestaciones de
los interruptores son los siguientes:
1. Interrupción
de líneas por las que circula corrientes inductivas (con transformadores o
bobinas en vacios).
2. Interrupción
de circuitos capacitivos (líneas o cargas capacitivas o líneas de muy altas tensión
operando en vacio).
3. Interrupción
de circuitos en oposición de fases.
Interrupción de circuitos en líneas
inductivas
Entre
los factores que afectan las prestaciones de los interruptores se menciono la
interrupción de circuitos por las que circula corrientes inductivas, como son transformadores
o bobinas en vacio. Desde luego que esto se refiere a la alimentación por
medios de líneas de transmisión, que es un caso interesante. Para entender el
funcionamiento o fenómeno se presenta consideramos el siguiente circuito.
R´ y L´ son las resistencias y la
reactancia inductiva del circuito de alimentación L y C son las capacitancias conductancia
del circuito alimentado. La inductancia de circuito y la capacitancia de la
línea, un instante antes de abrirse el interruptor debido a una falla en las
inductancias del circuito. Circulaba corriente, de tal manera que al abrirse
almacena cierta cantidad magnética la cual descarga sobre la capacitancia del
circuito, por lo que hace que se presenta una potencial debido a la energía
almacenada por dicha capacitancia. Si la diferencia de potencial entre la
capacitancia y el circuito de alimentación es grande, se produce un reencebado
del arco entre los dos contactos. Si la energía almacenada por la capacitancia
es grande, se repite varias veces hasta que la energía disminuya a un valor tal
que la diferencia de potencial sea pequeña.
Interrupción de circuitos capacitivos
Los
circuitos capacitivos están representadas por cargas capacitivas o líneas de
altas tensión operando en vacio. Consideramos el siguiente caso por ser el de más
importancia. En líneas de muy altas tensión y gran longitud se presenta un
cierto valor de capacitancia, en estos circuitos la corriente y el voltaje
están desafados 900, de tal forma que el voltaje al final de la
línea es mayor que al principio, con lo que se tiene una diferencia de
potencial (natural) por las características del circuito, veamos este circuito.
Al producirse un corto circuito se abre el
interruptor D quedando la línea en vacio (porque no circula corriente).
Entonces existe una diferencia de potencial entre los contactos del interruptor
debido al potencial de la capacitancia, esto se hace que se produzca reencebado
del arco, dando origen a un fenómeno semejante al del caso anterior al formarse
un circuito oscilatorio LC, entre las capacitancias y la inductancia de la
línea.
Interrupción de circuitos en oposición de
fases
Inicialmente
cuando las centrales operaban aisladas, el voltaje que se presentaba entre sus
contactos después de una interrupción es el que se conoce como VOLTAJE DE
REESTABLECIMIENTO, y a los interruptores se construían de tal manera que el
arco no se presentaba nuevamente entre los contactos. Ya que la separación no lo permitía.
Este
sistema es clásico en sistemas de control-carga independientes.
Con el
crecimiento de la demanda de energía eléctrica se presenta la necesidad de
interconectar varios sistemas de tal forma, que en la actualidad son pocos los
que trabajan en forma aislada. Al interconectar varias centrales generadoras,
la falla que ocurra en algún punto es alimentada desde varios lugares, por lo
que al abrir el interruptor correspondiente se puede presentar el caso de que
las ondas de voltaje de dos centrales se encuentren en sus valores máximos
opuestos. Entonces la tensión de restablecimiento en los contactos es el doble
de la normal, lo que hace que se vuelva a formar el arco entre contactos, y se
someta el interruptor a esfuerzos
adicionales.
Reenganche rápido
Se
conoce como reenganche rápido a la operación del cierre de un interruptor
después de una falla. El tiempo entre la apertura y el cierre debe ser lo más
corto posible con el objeto de que no se pierda el sincronismo en los sistemas
operando generadores en paralelo. El lapso que permanece al interruptor abierto
después de una falla se conoce como: TIEMPO MUERTO y siempre es recomendable
que su duración sea corta. Por ejemplo, si el interruptor se abre por una falla
transitoria, puede volver a cerrarse automáticamente después de un corto
periodo y que dar el sistema operando normalmente, pero si la falla es
permanente, al tratar de cerrarse se forma el arco nuevamente y los contactos
se rechazan quedando el interruptor abierto de forma definitiva.
PREGUNTAS
1.- ¿Que es un interruptor?
R= Un
interruptor es un dispositivo cuya función es interrumpir y restablecer la
continuidad en un circuito eléctrico.
2.- ¿La operación de apertura o cierre la
efectúa con carga (corriente nominal) o con corriente de corto circuito (en
caso de alguna perturbación), el interruptor recibe el nombre de?
R=
Disyuntor o interruptor de potencia.
3.- ¿Menciona los dos tipos de
interruptores de potencia?
R=
Interruptores de aceite e Interruptores neumáticos.
4.- ¿Menciona las magnitudes
características a considerar durante el proceso de cierra-apertura?
R=
Voltaje nominal, Corriente inicial de C.C, Corriente de ruptura, Capacidad
interruptiva P y Voltaje de restablecimiento.
5.- ¿Qué
es la corriente inicial de corto circuito?
R= Es el valor instantáneo de la corriente de
falla.
6.- ¿Qué es la corriente de ruptura?
R= Es
el valor permanente de la corriente de C.C.
7.- ¿Qué es la capacidad interruptiva?
R= Es
la potencia de interrupción a una corriente I v de ruptura para trifásicos P.
8.- ¿Qué es el voltaje de
restablecimiento?
R= Es
el voltaje que se presenta en el interruptor después de la desconexión.
9.- ¿En qué consiste el ciclo de trabajo
de un interruptor?
R=
Consiste en una serie de operaciones (interrupciones) de apertura y cierre, o
ambas a la vez, con el objeto de revisar su funcionamiento y someterlo a las
condiciones de operación.
10.- ¿A que se denomina prestaciones de
los interruptores?
R= Se
denominan a las condiciones de operación que puede darnos un interruptor y que
se deben proporcionar como datos al fabricante para que bajo esas condiciones
diseñe el dispositivo.
11.- ¿Mencionan los factores que afectan a
las prestaciones de los interruptores?
R=
1. Interrupción
de líneas por las que circula corrientes inductivas (con transformadores o
bobinas en vacios).
2. Interrupción
de circuitos capacitivos (líneas o cargas capacitivas o líneas de muy altas
tensión operando en vacio).
3.
Interrupción de circuitos en oposición de
fases.
12.- ¿Cómo se representan los circuitos capacitivos?
R= Se
representan por cargas capacitivas o líneas de muy alta tensión operando al
vacio.
13.- ¿A que se le conoce como reenganche
rápido?
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