Interruptor de vacío: dispositivo y principio de funcionamiento + matices de elección y conexión
El disyuntor de vacío de electrodomésticos es un dispositivo diseñado para funcionar como parte de redes eléctricas de alto voltaje. Obtuvo su nombre de la característica de diseño: la cámara de vacío, debido a la cual se logra la extinción instantánea del arco eléctrico.
El dispositivo se utiliza como interruptores diseñados para apagar el equipo en caso de emergencia o como parte de una operación continua. Echemos un vistazo más de cerca a qué es un interruptor de vacío y para qué sirve.
El contenido del artículo:
¿Cómo funciona un interruptor de vacío de alto voltaje?
La base de la funcionalidad de las cámaras de vacío utilizadas en el diseño de los interruptores automáticos son las propiedades físicas de un gas en estado descargado. En tales condiciones, la propiedad del gas, caracterizada como resistencia eléctrica, cambia significativamente hacia arriba.
Este efecto de un medio altamente descargado (rango de 10-6 hasta 10-8 N / cm2) se ha utilizado con éxito en diseños de disyuntores complementados por cámaras de vacío de gas a través de las cuales pasan los grupos de contactos eléctricos.
La corriente que fluye a través de los grupos de contacto (en el momento en que se divide el contacto) forma una descarga eléctrica, un arco. La quema de arco se produce debido a la ionización parcial del vapor de metal, que inevitablemente se forma a partir de altas temperaturas. El paso de corriente entre los contactos a través del plasma formado se mantiene hasta que la corriente pasa al bus cero.
Tan pronto como llega el momento de transición a través de "cero", se apaga el arco eléctrico. El tiempo total del proceso no toma más de 7-10 microsegundos.
El dispositivo cambia la ejecución de vacío
Una variedad de disyuntores de vacío, teniendo en cuenta su diseño, es bastante grande. Por lo tanto, es difícil dar una característica de estos dispositivos en su conjunto. Mientras tanto, independientemente de las diferencias de diseño, el principio de acción permanece sin cambios.
Considere para referencia general disyuntor de vacío de tres polosequipado con un motor de resorte. Este aparato está diseñado para instalación en interiores o exteriores. En cualquier caso, su instalación se realiza dentro de cajas especiales de distribución metálica.
Los dispositivos pueden funcionar en diversos sectores de la economía. Sin embargo, hay algunas limitaciones.
Por lo tanto, los disyuntores de vacío no están destinados a la instalación con operación posterior en las siguientes condiciones:
- locales donde hay fuego, atmósfera explosiva;
- Instalaciones constructivas que proporcionan conmutación frecuente;
- instalaciones de tipo móvil (móvil);
- sistemas de energía de embarcaciones marítimas y fluviales.
Los disyuntores de vacío generalmente tienen dos tipos de diseño:
- Para instalación estacionaria.
- Para la instalación con un carro de hardware.
Independientemente de la ejecución, el área de alojamiento del dispositivo contiene tres postes equipados con cámaras de arco.
Los contactores móviles operados por un mecanismo de motor de resorte operan dentro de las cámaras de vacío. La carcasa del instrumento se complementa con un panel frontal, que contiene elementos de visualización y dispositivos de control.
Los tres polos del circuito principal están hechos en forma de columnas. La ubicación de los polos, como regla, en la parte trasera del chasis del motor de resorte. Cada poste se complementa con una cámara de enfriamiento de arco, que está encerrada dentro de un aislante de polímero. Para mejorar la resistencia eléctrica, el cuerpo aislante tiene una forma acanalada.
Dentro de cada cámara de vacío, se monta un grupo de contacto de dos elementos: móvil, fijo. El elemento de contacto móvil a través del aislante de tracción está conectado al mecanismo de conmutación. Comunicación adicional con el terminal de contacto inferior. Un contacto fijo a través de un ajuste cónico está conectado al terminal de contacto superior del dispositivo.
¿Cómo funciona el disyuntor?
Los contactos móviles de las cámaras de vacío están mecánicamente conectados al eje del motor de resorte. Debido al resorte de potencia precargado (ajustado en tensión), el accionamiento se puede activar fácilmente simplemente presionando el botón de control u otro mecanismo.
Un resorte (generalmente dos resortes) está armado por una transmisión por cadena. El modo normal de operación del equipo implica la carga por resorte mediante un motor eléctrico equipado con una caja de cambios. Al mismo tiempo, hay una palanca de armado manual, que se utiliza en caso de accidentes o pérdida de potencia.
El resorte cargado está fijado por el gatillo. Este mecanismo se controla mediante un accionamiento electromagnético o mediante un botón de encendido. Tan pronto como se activa el modo de conmutación, se libera el bloqueo, la fuerza de tensión del resorte acciona el mecanismo de leva. Eso, a su vez, actúa sobre el eje, que está conectado mecánicamente al mecanismo de conmutación de los contactos móviles de las cámaras de vacío.
La operación para apagar el disyuntor de vacío se realiza activando el modo "Desconectado": un electroimán o un botón. La secuencia de acciones es casi la misma que la del primer modo. También implica el disparo de resortes de potencia, cuyo estado se establece mediante el disparador de disparo.
La conveniencia de operación y control del dispositivo proporciona un panel de control. En la parte frontal del panel hay elementos: contador del número de ciclos, indicador de estado del resorte del amartillado, indicador de estado del interruptor de circuito de vacío.
Características de las estructuras desplegables.
El equipo desplegable se ensambla sobre la base de un carro de hardware especial. Con este accesorio, se inserta un interruptor dentro o fuera del gabinete.
El carro del equipo actúa no solo como un dispositivo de transporte, sino que también actúa como un controlador para convertir el dispositivo en modo de prueba o en modo de funcionamiento tan pronto como se presiona el interruptor en el gabinete.
El interruptor de vacío se fija directamente a la parte móvil del carro. Los sujetadores están atornillados. Mientras tanto, el carro del equipo también tiene una parte fija, donde se fija el accionamiento de la parte móvil. El movimiento del módulo móvil con respecto al estacionario se realiza mediante el tornillo de la manija de control del camión.
La parte móvil es una base metálica sobre cuatro ruedas, tratada con un recubrimiento galvánico. Aquí hay un enclavamiento mecánico externo (barra de empuje) del electrodo de tierra, bloqueo del tornillo de accionamiento, contactos de bloqueo, mecanismo de bloqueo del interruptor automático y otros elementos que proporcionan movimiento o fijación.
Instalación y conexión del dispositivo.
Antes de comenzar a instalar un disyuntor de vacío, es necesario inspeccionar todos los elementos accesibles externamente para asegurarse de que no haya daños ni defectos. Luego, las superficies aislantes de los postes se limpian con un paño seco sin pelusa.
No está permitido introducir equipos en el sistema si hay astillas, grietas y secciones deformadas en las superficies aislantes. Se debe verificar el circuito de los circuitos secundarios, así como la conexión del bus del chasis.
Antes de la instalación, el funcionamiento del interruptor automático debe verificarse mediante el método de inclusión manual (inactivo sin alimentación) y asegurarse de que la posición de los indicadores del panel de control sea correcta. Luego debe verificar la presencia de las cubiertas de los postes. Si se utiliza un equipo con una clasificación de 1600 A o superior, las cubiertas de protección deben retirarse antes de la instalación.
Conéctese directamente a la red
Los terminales de las puntas de contacto de los conductores de los cables de alimentación se deben quitar antes de conectarlos a los terminales del interruptor.
El procedimiento de separación varía según el material del terminal utilizado:
- Para terminales de cobre y aluminio sin recubrimiento adicional, la extracción se realiza con papel de lija con un tamaño de grano M20 o inferior, seguido de desengrasado de la superficie metálica.
- Si los terminales son de cobre o aluminio recubiertos con una capa de plata, es suficiente limpiarlos con un paño sin pelusa.
No está permitido utilizar cables cuyos terminales plateados estén dañados en un área de más del 5%. En este caso, el elemento dañado debe ser reemplazado.Puede encontrar más información sobre terminales para conectar cables en estas cosas
Los conductores externos se llevan a los terminales del interruptor automático de vacío de tal manera que no se crean fuerzas mecánicas en los terminales del dispositivo desde el lado de los conductores externos. Las conexiones se realizan mediante un acoplamiento atornillado con arandelas planas de metal elástico.
¿Cómo se hace la conexión a tierra?
Los dispositivos estacionarios se conectan al sitio de "tierra" por medio de una conexión atornillada (M12) directamente en el punto indicado por la marca "Conexión a tierra".
El área del punto de contacto de puesta a tierra debe desengrasarse antes de la conexión. Un conductor de tierra debe elegir un bus de sección transversal suficiente (Reglas de instalación eléctrica), un cable flexible o un conductor tejido con un haz. Antes de colocar el conductor sobre la almohadilla de contacto de la superficie de contacto, engrase con grasa especial (TsIATIM-203).
El tipo extraíble se conecta a tierra utilizando los elementos del carro del equipo. La puesta a tierra del interruptor automático de vacío se lleva a cabo a través del diseño del carro del equipo, para el cual también hay sujetadores.
Puesta en servicio del dispositivo
El dispositivo se pone en funcionamiento después de una verificación adicional de los equipos instalados y preparados. En particular, se verifica la confiabilidad de la conexión a tierra, la condición de los sujetadores de los componentes del ensamblaje y el acceso del medio de enfriamiento a los elementos potencialmente calefactores.
Las superficies de las varillas portadoras de corriente en contacto con las láminas de los grupos de contacto de toma deben tratarse con una pequeña cantidad de lubricante CIATIM. En general, es necesario llevar a cabo todos los procedimientos provistos por el EMP en caso de pruebas de aceptación, y asegurarse de que el voltaje de operación corresponda a los límites permitidos.
El interruptor de circuito de vacío puede ser controlado por personal autorizado para dar servicio a instalaciones eléctricas que operan a voltajes superiores a 1000 voltios. El grupo de admisión aprobado para personas de servicio debe ser al menos el tercero. Antes de comenzar a trabajar con el equipo, el personal se somete a un mínimo técnico para estudiar las complejidades de un modelo particular de equipo.
¿Cómo elegir un disyuntor de vacío?
El dispositivo se selecciona teniendo en cuenta sus parámetros nominales, que se consideran relativos a los parámetros de la red actual en el sitio de instalación. La elección se realiza según el criterio de los modos de operación más cargados asumidos para las condiciones de operación.
Se permite que la tensión nominal del disyuntor de vacío sea igual (o aumentada) con respecto a la tensión nominal del sistema alimentado a través del interruptor.
El parámetro de la corriente nominal a largo plazo se selecciona por encima de la corriente nominal del sistema suministrado. El parámetro actual de corte nominal se selecciona por encima del valor máximo corriente nominal KZ (tiene en cuenta el momento de divergencia de contactos).
Desde el punto de vista de posibles condiciones de cortocircuito, la elección se realiza teniendo en cuenta las condiciones más difíciles.
El componente aperiódico se calcula teniendo en cuenta las condiciones de cortocircuito con voltaje cero en cualquiera de las líneas de fase. En este caso, se debe tener en cuenta el parámetro de corriente aperiódico establecido por el fabricante del equipo.
Conclusiones y video útil sobre el tema.
Puede obtener más información sobre el dispositivo, el principio de funcionamiento y las condiciones de instalación del interruptor automático de vacío en el siguiente video:
Los disyuntores de vacío difieren de otros tipos de dispositivos en una estructura relativamente simple y confiable. Por lo tanto, este tipo de equipo sirve mucho tiempo sin ninguna queja. El recurso de desgaste natural está determinado por el número de operaciones igual a por lo menos 20,000. Bajo la condición de producción oportuna de mantenimiento, este recurso aumenta en un 5-10%. Mientras tanto, el mantenimiento de explosivos se limita a un pequeño número de operaciones fáciles.
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¿Puedo averiguar con más detalle por qué es necesaria una conexión a tierra del interruptor?
Buenas tardes, Artem. El objetivo principal de esta conexión a tierra es garantizar la seguridad del trabajo.
La primera imagen es un fragmento de un circuito de aparamenta exterior. Representado, al parecer (las letras no son claras), un disyuntor de vacío y transformadores de corriente. Estos últimos están tecnológicamente relacionados con los explosivos. Dichas secciones de la aparamenta deben estar “cercadas” con cuchillas estacionarias de conexión a tierra, que garantizan la seguridad del personal que repara, repara explosivos, TT y otros elementos de la sección del circuito. Estos interruptores de puesta a tierra están regulados por la cláusula 4.2.28. PUE Captura de pantalla adjunta.
La segunda imagen es un fragmento de una celda cerrada de 10 kV. El propósito de estos cuchillos es similar. Al realizar el trabajo, el personal aísla el sitio de trabajo con seccionadores (corta la electricidad de todos los lados del posible suministro erróneo de voltaje) y conecta el equipo retirado para reparación con tierra con cuchillas de conexión a tierra.