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7/30/2019 50109899 Interruptores de Potencia
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INTERRUPTORES DE POTENCIA
INTEGRANTES:
RANFERI BRAVO EDUARDO BARBOZA
ERNESTO RODRIGUEZ
ADAN VILLARREAL
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Un interruptor de potencia es un equipo cuya funcin es la de encender y apagar las
corrientes elctricas en las redes de distribucin y de transmisin de potencia para las
operaciones de rutina y la proteccin de otros equipos. El nombre del interruptor indica
claramente su rol. Interrumpe los circuitos elctricos. Para lograr su propsito, separamecnicamente dos puntos en el circuito a una distancia bastante larga para interrumpir el
flujo de las corrientes elctricas.
Los interruptores vienen en una gran variedad y usan diferentes tecnologas:
A pesar de su gran diferencia, todos los tipos comparten los mismos principios, todos ellos
deben suministrar dos funcionalidades principales, las cuales estn muy relacionadas:
- Funcionalidad elctrica (Interruptor).
- Funcionalidad mecnica (Mecanismo).
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El interruptor de potencia es el dispositivo encargado dedesconectar una carga o una parte del sistema elctrico, tanto en
condiciones de operacin normal (mxima carga o en vaco) como
en condicin de cortocircuito. La operacin de un interruptor
puede ser manual o accionada por la seal de un rel encargado
de vigilar la correcta operacin del sistema elctrico, donde est
conectado. Un interruptor elctrico es un dispositivo utilizado paradesviar o interrumpir el curso de una corriente elctrica. En el
mundo moderno las aplicaciones son innumerables, van desde un
simple interruptor que apaga o enciente un bombillo, hasta un
complicado selector de transferencia automtico de mltiples
capas controlado por computadora.
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Funcionalidad Elctrica Los interruptores estn diseados para satisfacer las
condiciones predeterminadas de ruptura y tienen
propiedades elctricas que se pueden resumir en lo
siguiente:
- Propiedad de transportar la corriente;
- Propiedad de aislamiento;
- Propiedad de ruptura de la corriente.
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Funcionalidad Mecnica Las propiedades elctricas solicitadas imponen propiedades
mecnicas que pueden ser ms o menos demandantes
dependiendo de la tecnologa usada:
La propiedad de transportar la corriente impone:
El material de contacto es muy conductivo, Una alta calidad del
contacto de apertura, Una baja reaccin del contacto a la
atmsfera y a la temperatura ambiente.
La propiedad de aislamiento, dependiendo del nivel de voltaje,
impone:
La distancia de separacin de los contactos en la posicin de
apertura, La distancia de la lnea a tierra, Las caractersticas del
medio de aislamiento y la reaccin sobre el tiempo.
Las propiedades de apertura y de cierre de la corriente,imponen:
La velocidad de los contactos de cierre y de apertura, Tcnicas
de soplado de arco, Resistencia al material del arco, La energa
requerida para continuar con la apertura o el cierre de grandes
corrientes de cortocircuitos, Las caracterstica
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Tipos de Interruptores:
Interruptor basculante: Interruptor cuyo miembro de actuacin es una palanca de bajo perfil
(basculador) que debe inclinarse en la/las posicin(es) indicada(s) para lograr un cambio en el
estado del contacto.
Interruptor de pulsador: Interruptor cuyo miembro de actuacin es un botn que debe presionarse
para lograr un cambio en el estado del contacto.
Interruptor rotativo: Interruptor cuyo miembro de actuacin es una barra o un eje que debe rotarse
en la/las posicin(es) indicada(s) para lograr un cambio en el estado del contacto.El Interruptor magnetotrmico o Interruptor automtico incluye dos sistemas de proteccin. Se
apaga en caso de cortocircuito o en caso de sobre carga de corriente. Se utiliza en los cuadros
elctricos de viviendas, comercios o industrias para controlar y proteger cada circuitoindividualmente.
Reed switch es un interruptor encapsulado en un tubo de vidrio al vaco que se activa al encontrar
un campo magntico.
Interruptor centrfugo se activa o desactiva a determinada fuerza centrfuga. Es usado en los
motores como proteccin.Interruptores de transferencia trasladan la carga de un circuito a otro en caso de falla de energa.
Utilizados tanto en subestaciones elctricas como en industrias.Interruptor DIP viene del ingls dual in-line package en electrnica y se refiere a una lnea
doble de contactos. Consiste en una serie de mltiples micro interruptores unidos entre s.
Hall-effect switch tambin usado en electrnica, es un contador que permite leer la cantidad de
vueltas por minuto que est dando un imn permanente y entregar pulsos.
Sensor de flujo es un tipo de interruptor que formado por un imn y un reed switch.
Interruptor de mercurio usado para detectar la inclinacin. Consiste en una gota de mercuriodentro de un tubo de vidrio cerrado hermticamente, en la posicin correcta el mercurio cierra dos
contactos de metal.
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Interruptores de gran volumen
de aceite:Ventajas:
- Construccin sencilla,
- Alta capacidad de ruptura,
- Pueden usarse en operacin manual y automtica,
- Pueden conectarse transformadores de corriente en los bushings de
entrada.Desventajas:
- Posibilidad de incendio o explosin.
- Necesidad de inspeccin peridica de la calidad y cantidad de aceite en
el estanque.
- Ocupan una gran cantidad de aceite mineral de alto costo.
- No pueden usarse en interiores.- No pueden emplearse en conexin automtica.
- Los contactos son grandes y pesados y requieren de frecuentes
cambios.
- Son grandes y pesados.
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Interruptores de pequeo
volumen de aceiteVentajas:
- Comparativamente usan una menor cantidad de aceite.
- Menor tamao y peso en comparacin a los de gran
volumen.
- Menor costo.
- Pueden emplearse tanto en forma manual como
automtica.
- Fcil acceso a los contactos.
Desventajas:
- Peligro de incendio y explosin aunque en menor grado
comparados a los de gran volumen.
- No pueden usarse con reconexin automtica.
- Requieren una mantencin frecuente y reemplazos
peridicos de aceite.
- Sufren de mayor dao los contactos principales
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El interruptor de aire
El interruptor de aire hasta la aparicin del interruptor de SF6 fue el que
oper ms satisfactoriamente a altas tensiones; de hecho, en una poca
fue el nico interruptor apropiado para operar a tensiones mayores de
345 KV.
Con el desarrollo de este interruptor se elimin el riesgo de explosin delos interruptores de aceite.
Los interruptores de aire para tensiones entre 72,5 KV y 800 KV son del
tipo tanque vivo.
El apagado del arco se efecta por la accin de un chorro de aire
comprimido que barre el aire ionizado del arco.
Las desventajas que presentan los interruptores de aire, bsicamenteson el alto costo de las instalaciones neumticas.
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Interruptores Neumtico
Ventajas:- No hay riesgos de incendio o explosin.
- Operacin muy rpida.
- Pueden emplearse en sistemas con reconexin automtica.
- Alta capacidad de ruptura.
- La interrupcin de corrientes altamente capacitivas no presenta
mayores dificultades.
- Menor dao a los contactos.
- Fcil acceso a los contactos.
- Comparativamente menor peso.
Desventajas:
- Poseen una compleja instalacin debido a la red de aire
comprimido, que incluye motor, compresor, caeras, etc.,- Construccin ms compleja,
- Mayor costo
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Interruptores en vaco
La alta rigidez dielctrica que presenta el vaco (es el aislante perfecto) ofrece
una excelente alternativa para apagar en forma efectiva el arco. En efecto,
cuando un circuito en corriente alterna se desenergiza separando un juego de
contactos ubicados en una cmara en vaco, la corriente se corta al primer
cruce por cero o antes, con la ventaja de que la rigidez dielctrica entre los
contactos aumenta en razn de miles de veces mayor a la de un interruptor
convencional (1 KV por s para 100 A en comparacin con 50 V/s para el aire).
Esto hace que el arco no vuelva a reencenderse. Estas propiedades hacen que
el interruptor en vaco sea ms eficiente, liviano y econmico.La presencia del arco en los primeros instantes despus de producirse la
apertura de los contactos se debe principalmente a:
Emisin termoinica.
Emisin por efecto de campo elctrico.
En otras palabras, los iones aportados al arco, provienen de los contactos
principales del interruptor. Conviene destacar que en ciertas aplicaciones se
hace conveniente mantener el arco entre los contactos hasta el instante enque la corriente cruce por cero. De esta forma se evitan sobre-tensiones en el
sistema, producto de elevados valores de di/dt. La estabilidad del arco
depende del material en que estn hechos los contactos y de los parmetros
del sistema de potencia (voltaje, corriente, inductancia y capacitancia). En
general la separacin de los contactos flucta entre los 5 y los 10 mm.
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Es importante destacar la importancia que tiene el material con que se fabrican los
contactos de los interruptores en vaco. La estabilidad del arco al momento de
separarse los contactos, depende principalmente de la composicin qumica del
material con que fueron fabricados. Si el arco es inestable, significa que se apagarpidamente antes del cruce natural por cero de la corriente, generando elevados
di/dt con las consiguientes sobre tensiones. Para evitar esta situacin, se buscan
materiales que presenten baja presin de vapor en presencia de arco. Estos
materiales no son fciles de encontrar, pues tienen propiedades no del todo
apropiadas para uso en interruptores en vaco. Por ejemplo materiales con buena
conductividad trmica y elctrica, tienen bajos puntos de fusin y ebullicin, y alta
presin de vapor a altas temperaturas. Sin embargo, metales que presentan baja
presin de vapor a altas temperaturas son malos conductores elctricos. Paracombinar ambas caractersticas se han investigado aleaciones entre metales y
materiales no metlicos como Cobre-Bismuto, Cobre-Plomo, Cobre-Tantalio, Plata-
Bismuto, o Plata-Telorium
Ventajas
- Tiempo de operacin muy rpidos, en general la corriente se anula a la primera
pasada por cero, Rigidez dielctrica entre los contactos se restablece rpidamente
impidiendo la reignicin del arco, Son menos pesados y ms baratos, Prcticamenteno requieren mantencin y tienen una vida til mucho mayor a los interruptores
convencionales, Especial para uso en sistemas de baja y media tensin.
Desventajas:
- Dificultad para mantener la condicin de vacio, Generan sobre-tensiones producto
del elevado di/dt, Tienen capacidad de interrupcin limitada.