El disyuntor de aire ( disyuntor de potencia , disyuntor ) es un dispositivo eléctrico que es capaz de encender, conducir y apagar la corriente eléctrica. El apagado automático del circuito eléctrico ocurre durante sobrecargas y cortocircuitos . La desconexión de las corrientes de sobrecarga y cortocircuito por parte del interruptor automático debe realizarse de acuerdo con las características de tiempo y corriente especificadas.
Un interruptor automático moderno (dispositivo automático) debe cumplir, en primer lugar, con dos requisitos: proteger de manera confiable los receptores eléctricos en condiciones de emergencia contra cortocircuitos y sobrecargas, y también ser conveniente y seguro en operación durante toda la vida útil. Estos requisitos también tienen en cuenta las características específicas de la aplicación de un interruptor automático en particular, como la frecuencia de conmutación, mayores requisitos de resistencia a la vibración, posición espacial libre, entorno agresivo que acelera la corrosión del metal, así como la influencia de la temperatura y la humedad ambientales.
El funcionamiento confiable del interruptor automático para evitar cortocircuitos y sobrecargas aumenta la vida útil de los receptores eléctricos al limitar los efectos térmicos y electrodinámicos sobre ellos, y también evita pérdidas tecnológicas que pueden ser causadas por un corte de energía que, a su vez, puede causar daños indirectos. perjuicios, incluido el reputacional.
En Rusia, los interruptores deben cumplir con GOST R 50345-99, GOST R IEC 60898-2-2006, GOST R 50030.2-99 y los Reglamentos técnicos sobre requisitos de seguridad contra incendios FZ No. 123 del 22 de julio de 2008. En Europa, las definiciones y los requisitos para los interruptores se describen en IEC60947-1 e IEC60947-2 (VDE 0660). En Japón se aplica el estándar JIS C 8201-2-1 y en EE.UU. el estándar ANSI C37.13. De acuerdo con los requisitos rusos para máquinas automáticas, también se imponen los siguientes requisitos:
Uno de los principales criterios para la clasificación de los interruptores automáticos son:
Estas características se analizan con más detalle a continuación.
La versión compacta de los interruptores automáticos (interruptores automáticos de caja moldeada ) implica la presencia de una carcasa aislante en la que se encierran todos los componentes del interruptor automático (Fig. 2). Tales interruptores pueden ser diseñado hasta 3200 A y corriente nominal de corte hasta 35 kA. La carcasa aislante está hecha de un plástico termoendurecible especial, cuya composición, cuando se expone a un arco y una llama abierta, no favorece la combustión.
Los interruptores automáticos abiertos (interruptores automáticos de aire ) generalmente tienen una carcasa de metal y son mucho más grandes que los interruptores automáticos de caja moldeada. Estos switches se pueden usar en redes??? hasta 6300 A y corriente asignada de corte en cortocircuito. hasta 135 kA.
El diseño del interruptor automático se muestra en la fig. cuatro
La unidad principal del interruptor automático es el sistema de extinción de arco, que consta de contactos de potencia y una cámara de arco . Opciones de diseño para extintores de arco:
El sistema de doble corte de los contactos principales garantiza la interrupción inmediata de las corrientes de cortocircuito y reduce significativamente el desgaste de los contactos principales. La estructura interna simétrica de los contactos que utilizan la tecnología de doble ruptura significa que el contacto móvil se aislará de la fuente de tensión cuando se invierta la dirección de la conexión de alimentación. El sistema de doble ruptura de los contactos principales aumenta la vida útil del interruptor automático, y la vida eléctrica y mecánica de los ciclos de cierre/apertura de este tipo de contacto supera los requisitos de la norma IEC 60947-2.
En los interruptores automáticos de la serie TemPower2, toda la energía del arco se disipa en una rampa de arco de ruptura doble especialmente diseñada. Con este diseño se logró que toda la energía del arco eléctrico se disipara por completo dentro de la cámara del arco y el plasma ionizado no saliera de la máquina, por lo que no se generó peligro de superposición, lo que permite reducir la distancia entre la máquina y cualquier parte metálica puesta a tierra a cero, y medios para reducir el tamaño y costo del tablero. El uso de diferentes sistemas de enfriamiento y extinción de arco en el interruptor automático por diferentes fabricantes también conduce a diferencias en las dimensiones a las mismas corrientes nominales. El conjunto interruptor automático, además, está equipado con elementos adicionales de acuerdo con las necesidades de la instalación: contactos auxiliares de señal adicionales, relés de mínimo, independientes, accionamiento de cierre a distancia, etc. La versión extraíble del interruptor automático también contiene una contraparte - un chasis extraíble con dispositivos para retirar y fijar, la versión fija de los interruptores no contiene un chasis. Una variedad de elementos adicionales le permite satisfacer las necesidades de los clientes de diferentes sectores de la economía y la industria.
Los interruptores automáticos sin limitación de corriente cortan la corriente alterna en el momento de su paso natural por cero. Las dimensiones de las superficies de contacto de los contactos principales se seleccionan en función de la resistencia térmica de forma que puedan pasar toda la corriente de cortocircuito en régimen permanente. Todos los receptores y dispositivos eléctricos aguas abajo también se seleccionan de acuerdo con esta condición. El principio de extinción de arco limitador de corriente es limitar las corrientes de cortocircuito debido al logro por parte de los creadores del interruptor automático de un pequeño tiempo de apertura intrínseco y la rápida divergencia de los contactos principales. En el momento en que los contactos principales divergen, la corriente de cortocircuito no alcanza un valor constante durante el primer medio ciclo, tal autómata corta una corriente de cortocircuito que es mucho más pequeña. Para obtener la limitación de corriente en las máquinas modernas, se utilizan dispositivos que no responden a la corriente, sino a la tasa de su aumento. Limitar el valor máximo de las corrientes de cortocircuito reduce significativamente su estrés en el sistema. En la fig. 3 muestra un diagrama transitorio del desarrollo de una corriente de cortocircuito ilimitada (en rojo) y una región de corriente de cortocircuito limitada (en verde) con un valor máximo más pequeño, cuyo área es proporcional al corto energía del circuito liberada en la red.
Comparando las áreas bajo estas curvas, se puede ver una disminución en la energía de disipación específica como resultado de la acción limitadora del interruptor automático.
Los requisitos básicos para el diseño de interruptores automáticos (que se formularon sobre la base de la experiencia operativa y muestras modernas de interruptores automáticos de empresas líderes, con características significativamente mejores que los diseños antiguos) para fabricantes y diseñadores de interruptores automáticos, diseñadores de redes de suministro de energía. y operadores.
Los interruptores automáticos y elementos adicionales de la versión climática T, TV, TC (tropical, tropical húmedo y tropical seco) se prueban de acuerdo con IEC 60068-2-30 realizando 2 ciclos de funcionamiento a 55 °C. Estructuralmente, la idoneidad de los interruptores automáticos para funcionar en climas cálidos y húmedos está garantizada por:
Los interruptores automáticos de la versión climática M soportan la influencia de vibraciones causadas por influencias mecánicas o electromagnéticas, cuya magnitud está regulada por la norma IEC 60068-2-6, incl. especificaciones de las siguientes organizaciones:
De acuerdo con el estándar IEC 60068-2-27, los interruptores automáticos también se prueban para resistencia a golpes de hasta 12 g durante 11 ms.
El diseño de interruptores automáticos con protección de corriente de neutro se utiliza en casos especiales donde la presencia del tercer armónico en fases individuales puede conducir a una corriente muy alta en el neutro. Las aplicaciones típicas incluyen: instalaciones con altas cargas armónicas (convertidores de tiristores, computadoras y dispositivos electrónicos en general), sistemas de iluminación con una gran cantidad de lámparas fluorescentes, sistemas con inversores y rectificadores, sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) y sistemas para control de velocidad. de motores eléctricos.
La elección de los interruptores automáticos se realiza en función de la tensión nominal de la red, la corriente nominal y la capacidad de interrupción de las corrientes de cortocircuito. Hay dos parámetros principales de la capacidad de conmutación de todos los modelos de interruptores automáticos, esta es la corriente nominal de funcionamiento de cortocircuito Ics , la capacidad de interrupción para este parámetro se determina en el ciclo de prueba O-t-CO-t-CO y la limitación (máxima) corriente de cortocircuito Icu, determinada en el ciclo de ensayo O-t-CO, donde O es la operación de apertura, C es la operación de cierre, CO es el ciclo secuencial on-off, t es el tiempo muerto entre ciclos de cierre de 3 minutos. La corriente nominal de cortocircuito operativa Ics determina la carga de ruptura del interruptor automático. No hay preferencias y condiciones claras en el estándar, cuál de los parámetros y su valor son dominantes en el diseño de redes. Sin embargo, al diseñar y utilizar interruptores automáticos para instalaciones críticas y receptores de energía de primera y categorías superiores (instalaciones de importancia estatal y social, empresas con tecnología continua, etc.), se recomienda utilizar el valor del corto operativo nominal. -corriente de circuito Ics. Otro parámetro importante es la corriente nominal admisible de cortocircuito de corta duración Icw , que determina la capacidad del interruptor automático para transportar la corriente de cortocircuito (estabilidad) durante el tiempo durante el cual los dispositivos de conmutación aguas abajo tienen tiempo para localizar la falla. Este parámetro es extremadamente importante para garantizar la selectividad en la red de acuerdo con la condición de desconexión por cortocircuito. El diseño también tiene en cuenta la categoría de uso, las condiciones ambientales, incluida la temperatura promedio, la instalación y las especificaciones de la instalación.
La categoría de utilización se determina en función del diseño de los interruptores automáticos en relación con sus requisitos de aplicación y selectividad. Se distingue entre la categoría A para interruptores automáticos que no implican su uso en condiciones de selección de selectividad, es decir, la aplicación del principio de limitación de corriente, y la categoría B para interruptores automáticos que están diseñados con los requisitos de selectividad de los dispositivos de conmutación interconectados. , en cuyo caso los interruptores automáticos cumplen los requisitos de limitación de corriente. Para los interruptores automáticos de categoría B, el valor de la corriente nominal admisible de cortocircuito de corta duración Icw es simplemente importante. De fundamental importancia en la selección y diseño de interruptores automáticos son las características de protección , que generalmente se dividen en cuatro tipos:
Características: L - Protección de sobrecarga de corriente y tiempo ajustable, S - corte de corriente selectivo, I - corte de corriente instantáneo. Las funciones de protección de los interruptores automáticos de aire se implementan como parte de las unidades de protección electrónica (a menudo abreviadas como OCR, del inglés Overcurrent Release). Los dispositivos modernos están equipados con una unidad de protección electrónica (OCR) , que monitorea el valor efectivo (rms) de la corriente que fluye a través de la ACB y proporciona una serie de funciones de protección adicionales. en contraste con el disparador de sobrecorriente convencional, que anteriormente estaba equipado con interruptores automáticos de generaciones anteriores. Como parte de los interruptores automáticos de caja moldeada, las funciones de protección se pueden implementar mediante disparadores electrónicos o relés termomagnéticos. Gracias a la presencia de módulos de protección electrónica (OCR) , el consumidor no necesita recurrir a varios relés de protección montados en el panel: los interruptores automáticos modernos están equipados con módulos de protección electrónica con retardo de tiempo inverso (IDMT). Tal unidad de protección opera con un retardo de tiempo que es inversamente proporcional al valor de sobrecorriente. Para garantizar la selectividad de la protección del interruptor automático, tienen una serie de características flexibles de tiempo-corriente:
Todas las especificaciones son ajustables por el usuario y cumplen con IEC 60255-3. También están disponibles clasificaciones estándar para la protección de transformadores y generadores. Las características de tiempo-corriente reflejan la dependencia del tiempo de liberación del valor de sobrecorriente.