Interrupción de pequeñas corrientes inductivas (p. ej., transformadores descargados, motores pequeños, reactores)
Característica principal: la corriente se "corta" a la fuerza, lo que provoca un corte de corriente.
1. Proceso físico
La corriente en una bobina inductora no puede cambiar abruptamente (iL es continua). Cuando se dispara el disyuntor, el arco en el interruptor de vacío se alarga y se enfría. Debido a la recuperación extremadamente rápida de la fuerza del medio de vacío, el arco puede extinguirse forzosamente antes de que la corriente de frecuencia industrial alcance su punto cero natural (por ejemplo, cuando la corriente todavía es de varios amperios o incluso decenas de amperios).
2. ¿Por qué se produce el corte actual?
El arco de vacío tiene una fuerte-capacidad de extinción de arco. Cuando la corriente disminuye a un cierto nivel (llamado "valor de corte de corriente" Ichop), el vapor metálico proporcionado por el punto del cátodo es insuficiente para sostener el arco, y el arco se extinguirá repentinamente.
3. Mecanismo de Generación de Sobretensión:
En el instante en que el arco se extingue (t0), la corriente del inductor iL=Ichop (asumiendo una dirección positiva). En este momento, la energía del campo magnético almacenada en la carga del inductor es de 21 LIchop2 .
Debido a que la corriente no puede cambiar abruptamente, esta corriente cargará inmediatamente la capacitancia parásita C en el lado de la carga. Según U=C1 ∫idt, el voltaje del capacitor aumentará bruscamente.
Teóricamente, la sobretensión máxima a través de la ruptura puede alcanzar:
Umax =U0 +Ichop CL donde U0 es el valor instantáneo de la tensión de alimentación, L es la inductancia de carga y C es la capacitancia equivalente a tierra.
Resultado: sobretensión de corte-actual. El múltiplo de esta sobretensión es directamente proporcional al valor de corte de corriente-Ichop e inversamente proporcional a la capacitancia del bucle C. Cuanto menor sea la capacitancia equivalente de la carga (por ejemplo, un transformador-de gran-capacidad con cables muy cortos), menor será C y mayor será la sobretensión, lo que puede poner en peligro el aislamiento entre-vueltas del devanado.
Rompiendo pequeñas corrientes de capacitores (p. ej., cables descargados, bancos de capacitores, líneas largas)
Características principales: La corriente cruza naturalmente el cero y extingue el arco, pero es propensa a volver a encenderse/reencenderse.
1. Proceso físico: la corriente del condensador adelanta el voltaje en 90 grados. Cuando la corriente del capacitor iC cruza naturalmente cero (t=0), el voltaje de la fuente de alimentación está exactamente en su pico ±Um.
En este momento, las placas del condensador están completamente cargadas, el voltaje =Um, los contactos del disyuntor acaban de separarse y la separación del arco se está recuperando.
¿Por qué es difícil cortar la corriente?
Debido a que es corriente capacitiva, la temperatura del arco es baja cuando la corriente cruza cero, lo que facilita su extinción. Además, el arco se extingue naturalmente al cruzar el cero y no se produce una interrupción prematura forzada de la corriente, por lo que el concepto de "corte de corriente" es esencialmente inexistente.
Mecanismo de generación de sobretensión (re-avería): después de que el arco se extingue al cruzar cero, un lado de la ruptura es el voltaje de la fuente de alimentación us (t)≈0 (que cambia en cero) y el otro lado es el voltaje del capacitor atrapado uc =Um
El voltaje de recuperación transitorio ur =uc −us oscilará y aumentará desde Um a la frecuencia de la fuente de alimentación.
Si la tasa de recuperación de la rigidez dieléctrica de la brecha de vacío no puede seguir el ritmo de aumento de ur (especialmente la oscilación inicial de alta-frecuencia), el aislamiento se romperá-es decir, se-volverá a romper.
Una vez que se produce una nueva -avería, el voltaje de la fuente de alimentación cargará y descargará el condensador C, generando oscilaciones de alta-frecuencia. Si el condensador se vuelve a romper después de que la corriente cruza cero y el arco se extingue, puede ocurrir una sobretensión mayor.
Resultado: sobretensión de re-reencendido (múltiples reencendidos pueden alcanzar 3-5 veces el voltaje de fase). En el caso de los bancos de condensadores, a menudo se utiliza el cierre selectivo de fase o la conmutación síncrona para evitar la pre-avería y el reencendido.
Tabla de comparación y resumen
comparación de parámetros del producto
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Artículo |
Interrupción de corriente en inductores pequeños (p. ej., transformadores sin-carga) |
Interrupción de corriente de baja-capacitancia (p. ej., bancos de condensadores) |
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Cargas típicas |
Transformadores, reactores, motores. |
Condensadores, cables largos y circuitos abiertos. |
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Características de la forma de onda actual |
La corriente se corta a la fuerza antes de que llegue a cero. |
Extinción del arco de cruce por cero-de corriente natural |
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Fenómenos principales |
Picado actual |
Reatacar |
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Fuentes de energía |
Energía magnética almacenada en un inductor 21LI2 |
Intercambio de energía entre la fuente de alimentación y el condensador. |
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Tipos de sobretensión |
Sobretensión de fijación (atenuación de alta-frecuencia) |
Sobretensión de reencendido (oscilación de alta-frecuencia) |
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Aislamiento peligroso |
Giro-a-giro y capa-a-capa de aislamiento (alta-frecuencia-ondas de frente pronunciado) |
Aislamiento a tierra y fase-a-fase (mayor amplitud) |
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Medidas restrictivas comunes |
Descargadores de sobretensiones en paralelo, amortiguadores RC e interruptores de baja-capacidad de interrupción- |
Interruptor de sincronización, resistencia de cierre, corrientet-reactor limitante |
Resumen
Carga inductiva: la corriente quiere continuar fluyendo pero se detiene repentinamente → el voltaje aumenta bruscamente → -sobretensión que corta la corriente.
Carga capacitiva: el voltaje está atrapado (carga atrapada), el voltaje de recuperación es demasiado alto, rompiendo la brecha → carga y descarga repetidas → sobretensión de reencendido.
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