Interruptores

El interruptor de potencia es el dispositivo encargado de desconectar una carga o una parte del sistema eléctrico, tanto en condiciones de operación normal (máxima carga o en vacío) como en condición de cortocircuito. La operación de un interruptor puede ser manual o accionada por la señal de un relé encargado de vigilar la correcta operación del sistema eléctrico, donde está conectado.Existen diferentes formas de energizar los circuitos de control. Para obtener una mayor confiabilidad, estos circuitos se conectan a bancos de baterías. Este tipo de energización, sí bien aumenta los índices de confiabilidad, también aumenta el costo y los requerimientos de mantención exigidos por las baterías. Las tensiones más empleadas por estos circuitos son de 48 y 125 V. También es comúnenergizar estos circuitos de control, a través de transformadores de servicios auxiliares, conectados desde las barras de la central generadora o subestación, con un voltaje secundario en estrella de 400/231 Volts.

1.4.1 Arco Eléctrico

Cuando un interruptor abre un circuito con carga o por despejar una falla es inevitable la presencia del arco eléctrico, la que sin duda es una condicióndesfavorable, en la operación de interruptores. Durante la presencia del arco se mantiene la circulación de corriente en el circuito de potencia. Las características del arco dependen, entre otras cosas de:

• La naturaleza y presión del medio ambiente donde se induce.
• La presencia de agentes ionizantes o desionizantes.
• La tensión entre los contactos y su variación en el tiempo.
• La forma,separación y estructura química de los contactos.
• La forma y composición de la cámara apaga chispa.
• Sistema de extinción del arco.

La generación del arco se debe a la ionización del medio entre los contactos, haciéndolo conductor, lo que facilita la circulación de corriente. La presencia de iones se origina por la descomposición de las moléculas que conforman el medio entre loscontactos, producto de colisiones entre éstas y los electrones aportados por la corriente. Se puede decir que la emisión de electrones desde la superficie de los contactos de un interruptor, se debe a las siguientes causas:

• Aumento de temperatura, originando una emisión termo-iónica de electrones.
• Presencia de un alto gradiente de tensión, responsable de la emisión de electrones por efecto decampo.

La emisión termoiónica de electrones se produce por el aumento en la resistencia y en la densidad de corriente en la superficie de los contactos, al momento de producirse la apertura. De igual forma, el alto gradiente de potencial existente entre los contactos durante los primeros instantes del proceso de apertura, origina un proceso de emisión de electrones por efecto de campoeléctrico. Estos electrones altamente energéticos chocan con las moléculas del medio, produciendo una reacción química endotérmica o exotérmica. La energía calórica desarrollada durante el arco es altamente destructiva y puede calcularse por medio de la ecuación (1.1).
(1.1)

Donde:
W e: Energía liberada por el arco, durante el tiempo t.
I (t): Valor instantáneo de la corriente en función de t.e b(t) : Caída de tensión a través del arco en función de t.
t: Tiempo de duración del arco.

1.4.2. Formas de Extinguir el Arco
En los interruptores de potencia una de las formas de extinguir el arco, es aumentando la resistencia que ofrece el medio a la circulación de corriente.
La resistencia del arco puede aumentarse enfriando el arco, o bien alargándolo, o dividiéndolo. Elinconveniente de este último método, es que la energía que debe ser disipada es alta, razón por la cual su uso se limita a aplicaciones en baja y media tensión tanto en corriente alterna como en continua.

1.4.3 Características comparativas de los Interruptores:
Los interruptores se pueden clasificar de acuerdo a sus características constructivas. Las principales características constructivas de...