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DISYUNTOR DE SOPLADO MAGNÉTICO Willian Coronel
[email protected] Raul Neira G.
[email protected] Marco Rodas.
[email protected] Marco Velecela
[email protected]
Abstract—El presente ensayo tiene como objetivo explicar que es un disyuntor de soplado magnético, describir sus principales características, su funcionamiento, las posibles causas de falla, sus ventajas y desventajas. Este ensayo se realizara mediante una revisión, recopilando analizando y sintetizando la información adquirida. Un disyuntor de soplado magnético, es un dispositivo que sirve para proteger un circuito eléctrico, cuando la corriente que pasa por el excede un determinado valor, y la forma de extinción del arco eléctrico se hace obviamente por medio de soplo magnético, que consiste en producir, por la acción de un campo magnético excitado por la propia corriente a cortar, un rápido alargamiento del arco, el cual es canalizado hacia el interior de una cámara de extinción de material aislante, refractario, de gran capacidad calorífica; podemos entonces concluir que este disyuntor es eficiente, tiene unas características técnicas importantes, que brindan la seguridad necesaria para la protección de instalaciones.
llenando los espacios entre ellas, finalmente cuando el arco hace contacto con las placas aislantes, el arco es enfriado por difusión en las paredes, logrando su extinción. Esta técnica es muy utilizada, sin embargo hay que considerar que 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, como lo detallaremos más adelante en la presente investigación.
Index Terms—Distuntor, soplado magnético, sobrecorriente, proteccion.
Primeramente queremos comenzar indicando que un disyuntor es un dispositivo capaz de interrumpir o abrir un circuito eléctrico cuando la intensidad de la corriente eléctrica que por él circula excede de un determinado valor, en el que se ha producido un cortocircuito, con el objetivo de no causar daños a los equipos eléctricos. A diferencia de los fusibles, que deben ser reemplazados tras un único uso, el disyuntor puede ser rearmado. Existen varios tipos de disyuntores, en este ensayo, vamos a tratar exclusivamente el disyuntor de soplado magnético. Para comprender mejor de lo que se trata un disyuntor de soplado magnético, es necesario conocer este medio de extinción, es decir el soplado magnético consiste en producir, por la acción de un campo magnético excitado por la propia corriente a cortar, un más rápido alargamiento del arco, el cual es canalizado hacia el interior de una cámara de extinción de material aislante, refractario, de gran capacidad calorífica. Con las definiciones antes expuestas, podemos con más claridad, explicar cómo está constituido un disyuntor de soplado magnético eléctrico. El disyuntor de soplado magnético consta de un fuelle magnético, que está formado de una pieza de contacto fijo, que a su vez consta de dos partes eléctricamente aisladas, todo el mecanismo hace una ramificación deflectora de arco, que se dispone de manera que cuando se abren los contactos, la corriente pasa en sentidos opuestos, esta corriente crea un arco, e inmediatamente aparece un campo magnético a su alrededor, provocando una fuerza que lo intenta desplazar, por otro campo magnético creado por bobinas conectadas en
I. I NTRODUCCIÓN Esta investigación tiene como objetivo realizar una revisión acerca del disyuntor de soplado magnético, que es un dispositivo muy utilizado para la protección de instalaciones. Cuando ocurre una falla en la red, para que los daños causados sean mínimos, es necesario que las protecciones actúen lo más pronto posible, siendo las fallas mas graves los cortocircuitos, las sobrecargas también producen sobretemperaturas que provocan fallas de aislamiento. En vista del aumento constante de la potencia de las centrales eléctricas, los constructores de aparamenta de interrupción, se han visto obligados a mejorar las características de ruptura de sus disyuntores a fin de protegerlos de las elevadas potencias de cortocircuito a las que están expuestos, una de las técnicas usadas para la romper el arco es mediante soplado magnético, el primer dispositivo consistió en unas simples cuchillas operadas en aire bajo condiciones atmosféricas, con una capacidad muy limitada en términos de tensión y capacidad de interrupción, esto conllevo a diseñar una caja que contenía un determinado número de placas metálicas o aislantes, y además estaba incluida una bobina de soplo magnético, principalmente para aplicaciones de media tensión, en donde el arco es alargado y forzado a viajar hacia el interior de la trayectoria que se forma por la geometría y ubicación de las placas aislantes y sus tramas, el arco se adelgaza conforme pasa atreves de las ranuras,
II. DISYUNTOR DE SOPLADO MAGNÉTICO
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serie, de esta manera, aumenta la longitud efectiva del arco, al impulsarlo contra un laberinto de celdas de material aislante, a costa de reducir su sección; esto repercute en el aumento de la resistencia del arco hasta su total extinción. La refrigeración del arco eléctrico se lleva a cabo mediante el contacto con materiales sólidos de adecuadas propiedades térmicas (asbesto, cerámica., aluminio y aleaciones del mismo, etc.)
III. FUNCIONAMIENTO DEL DISYUNTOR DE SOPLADO MAGNÉTICO
Figure 2.
Figure 1.
Disyuntor de Soplado Magnético[3]
El disyuntor con soplado magnético se ve acompañado con frecuencia de dispositivos de soplado o inyección de aire, ya que las intensidades de corriente de hasta 50 A no pueden ser atraídas por el campo magnético en las cámaras o secciones de interrupción. Esto se debe, a que la capacidad de extinción del interruptor en cuestión, es una función directa de la intensidad de corriente. Así tenemos, que mientras mayor sea la corriente, mayor será también el soplado magnético, pues es esta misma la que engendra el campo en cuestión. El aire sopla entonces al arco eléctrico hacia las diferentes secciones de la cámara apaga chispas.
Funcionamiento de un disyuntor de soplado magnetico[4]
La pieza de contacto fijo (30) comprende dos partes (31), (32) eléctricamente aisladas entre sí por un intervalo de aislamiento (33). La parte principal (31) de la pieza (30) lleva el contacto fijo propiamente dicho (34) y corresponde a una conducción normal de corriente C1; la parte auxiliar (32) de la pieza (30) corresponde a una conducción auxiliar de corriente C2; las conducciones C1 y después C2 son recorridas por la corriente respectivamente cuando los contactos (21), (34) están cerrados y después durante su fase transitoria de apertura; en este último caso, el arco engendrado entre los contactos salta en efecto de la parte (31) a la parte (32) franqueando el intervalo aislante (33); las fases sucesivas del fenómeno de arco se han indicado en A1, A2, A3. La pieza de contacto móvil (20) está conectada al borne de entrada (22) del disyuntor a través de un órgano disparador magnético o magneto térmico (42) que, por intermedio de un mecanismo (43), acciona la apertura de los contactos tan pronto como detecta un exceso de intensidad. Un botón de accionamiento (44) permite igualmente abrir y cerrar los contactos.[4] Supongamos que inicialmente los contactos están cerrados, pasando la corriente por el camino C1. Cuando el órgano magneto térmico (42) detecta un exceso de intensidad, reacciona y el mecanismo (43) acciona la apertura de los contactos. El arco que aparece entre los contactos (21), (34), (estado A1) se desplaza hacia la derecha y salta el intervalo aislante (33) (estado A2). La corriente de apertura emprende entonces la vía de derivación C2; como se desplaza por la rama deflectora (36) en sentido opuesto a su desplazamiento por la pieza de contacto móvil (20), (estado A3), el resultado es una inducción
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magnética que tiende a proseguir el soplado del arco hacia la derecha y por tanto hacia las aletas de fraccionamiento.[4] Así pues, mediante la disposición descrita de la rama deflectora, que se encuentra o no en la prolongación de la rama que sustenta el contacto fijo, y por la presencia de la pieza ferro magnético entre las ramas de la pieza plegada, se obtiene un soplado magnético satisfactorio del propio arco cuando este ha atravesado el intervalo de aislamiento entre las dos partes de la pieza de contacto fijo; la rama deflectora de la pieza de contacto fijo puede conectarse ventajosamente a un terminal auxiliar del disyuntor, de preferencia accesible frontalmente. [4]
Mayor seguridad al confinar el arco en la cámara de extinción. Los inconvenientes más importantes son: • Desproporcionadas dimensiones cuando se utiliza en muy altas tensiones • Soplado magnético nulo al paso por cero de la corriente alterna. •
VII. CONCLUSIONES •
IV. POSIBLES CAUSAS DE FALLAS DE UN DISYUNTOR DE SOPLO MAGNETICO. Los disyuntores de soplo magnético pueden fallar por las siguientes razones: Fallas dieléctricas: • “Traking” en boquillas de material sintético. • “Tracking” en la cámaras de arqueo pordeterioro propio CIGRÉ-MÉXICO BIENAL 2001 • Aisladores contaminados • Juntas flojas y con fugas. • Falla por no reinstalación de barreras. Fallas de interrupción. • Falla del soplo a bajas corrientes si el arco no entra en la tolva de extinción. • Falta de mantenimiento de los contactos de arqueo de la tolva de extinción. • Operación lenta o anclado del mecanismo por causa de exceso de fricción por deterioro o falta de mantenimiento. • Bobinas de soplo desconectadas o conectadas de manera incorrecta. V. PERFECCIONAMIENTOS INTRODUCIDOS EN LOS DISYUNTORES DE SOPLO MAGNÉTICO Perfeccionamientos introducidos en los disyuntores de soplo magnético, en los que el arco se desarrolla en cada polo entre una antena trasera conectada eléctricamente a uno de los dos bornes del polo para el contacto fijo, por una parte, y una antena delantera conectada eléctricamente al otro borne del polo, por otra parte, caracterizados por el hecho de que un contacto auxiliar móvil, conectado eléctricamente al contacto principal móvil, queda eléctricamente conectado a la antena delantera cuando el contacto principal está en posición de cierre y durante el movimiento de apertura del contacto principal móvil hasta la extinción del arco, verificándose entonces la desconexión del contacto auxiliar de la antena delantera por medio y como consecuencia del movimiento del contacto principal móvil.[1] VI. VENTAJAS Y DESVENTAJAS Las ventajas del interruptor de soplado magnético son: • Robustez de los equipos. o Facilidad de mantenimiento. • Elevado número de maniobras. • Sobretensiones de corte limitadas.
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En conclusión, el disyuntor de soplado magnético, es un dispositivo que protege a los circuitos eléctricos contra corrientes excesivas, utilizando como medio de extinción del arco el soplado magnético, y de esta manera actúa automáticamente abriendo el circuito, además presentan la ventaja de que pueden tener un elevado número de maniobras con absoluta precisión. La ventaja de este disyuntor es que la extinción del arco se la realiza de manera segura en la cámara de extinción, no corre el riesgo de daños a los equipos al personal, y en contraparte se debe considerar un punto importante que cuando la corriente alterna pasa por cero, no se puede realizar el soplo magnetico. R EFERENCES
[1] Perfeccionamientos Introducidos en los disyuntores de soplo Magnético; Etablissements Merlin & Gerin, Societe Anonyme; 1956 [2] Manual de Interruptores de Potencia; Instituto de Investigaciones Electricas; Mexico; 2003 [3] Interruptores de potencia; Santiago Escalante; Disponible en: http://seech.net/Interruptores.html [4] Disyuntor eléctrico de Soplado Magnético; Guery Jean Piere, Mertz Jean Luc; Olifant Jacques; España; 1993
