DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA CARRERA DE ING. EN ELECTRÓNICA E INSTRUMENTACIÓN
ASIGNATURA: CONTROL INDUSTRIAL Unidad I
TAREA 2 TEMA: El Arco Eléctrico en contactores “
”
Horas de la asignatura 4 horas
Nombres Estudiantes:
OSCAR MAYORGA Fecha: 29/05/2017
EL ARCO ELÉCTRICO EN CONTACTORES Un arco eléctrico se define como un tipo de explosión eléctrica, debida a un cortocircuito sostenido en el tiempo a través del aire ionizado. Este es causado por una rápida liberación de energía debido a una deficiencia en el aislamiento eléctrico entre una parte energizada y otra a otro potencial (falla entre barras, falla a tierra, fallas fase-neutro). Un arco eléctrico se genera generalmente a partir de un error en la manipulación de los sistemas eléctricos o bien por la falla en los aislamientos eléctricos en un punto determinado de un sistema eléctrico. En el momento de un arco eléctrico, las temperaturas pueden alcanzar hasta 20.000ºC. Esta descarga repentina de energía tiene la capacidad de destruir barras de cobre o aluminio (usadas generalmente para la distribución de energía) hasta su fase de vaporización. El resultado es un aumento brusco del volumen de los materiales contenidos en el aire (explosión), la explosión de arco, estimada en una expansión de 40.000 a 1. Una explosión de arco puede devastar todo a su paso, produce los niveles de sonido superiores a 120 dB, y puede crear una metralla mortal durante su ocurrencia.
Figura 1. Forma visual del arco eléctrico
CAUSAS DEL ARCO ELÉCTRICO El arco puede ser iniciado por las siguientes causas: Impurezas y Polvo. Las impurezas y polvo en la superficie del aislamiento pueden proporcionar un camino para la corriente, permitiendo un flashover y creando la descarga del arco a través de la superficie. Esto puede desarrollar un mayor arqueo. Corrosión. La corrosión de los equipos puede proporcionar impurezas en la superficie del aislamiento. La corrosión también debilita el contacto entre las terminales de los conductores incrementando laresistencia de contacto a través de la oxidación u alguna otra contaminación corrosiva. La condensación del vapor y el goteo del agua pueden crear un camino en la superficie de los materiales aislantes. Esto puede crear un flashover a tierra y la intensificación del potencial del arco de fase a fase. Contactos Accidentales: El contacto accidental con la exposición de las partes vivas puede iniciar el arco de una falla. o Caída de Herramienta. La caída accidental de la herramienta puede causar un cortocircuito momentáneo, produciendo chispas e iniciando el arco. o Sobre-Voltajes a través de espacios estrechos: Cuando el espacio de aire entre conductores de diferentes fases es muy estrecho (debido a la mala calidad o al
o
daño de los conductores), el arco puede ocurrir durante los sobre-voltajes temporales. Falla de los materiales aislantes. El arco eléctrico también es causado por lo siguiente: Utilización o diseño inapropiado del equipo. Procedimientos de trabajo inapropiados.
RIESGOS DEL ARCO ELECTRICO
Riesgos de quemaduras de tercer grado, las mismas que podrían ser provocadas por la energía de radiación del arco eléctrico, así como por las violentas proyecciones de metales fundidos debido a la alta temperatura. En otras palabras, se podría describir este fenómeno como una bola de fuego proyectada muchas veces hacia el operario de una instalación eléctrica. Riesgo de pérdida de la audición provocado básicamente por el ruido y la presión de la onda sonora de choque, que tiene una intensidad de ruido promedio de 165 dB. Riesgo a lesiones debido a la inhalación de humos tóxicos provocados muchas veces por la vaporización del cobre. Riesgo a lesiones oculares por deslumbramiento, debido básicamente a la intensidad luminosa que se produce durante este fenómeno eléctrico flash.
TECNICAS DE EXTINCION DEL ARCO En términos generales, se conocen tres métodos de extinción del arco eléctrico en los interruptores: Interrupción por alta resistencia. Interrupción por baja resistencia. Interrupción en vacío
Interrupción por alta resistencia En este caso, el objetivo es incrementar la resistencia del arco en función del tiempo y reducir la corriente hasta lograr la extinción. La desventaja principal de este método de interrupción es la gran cantidad de energía disipada, por lo tanto, sólo se usa en interruptores de baja y mediana tensión, así como en interruptores de corriente directa. Para incrementar la resistencia del arco se emplean las técnicas siguientes: - Elongación del arco - Enfriamiento del arco - División del arco
Figura 2. Representación esquemática de una cámara de arqueo del arco
Interrupción por baja resistencia o de corriente cero. Este método se emplea para la interrupción de arcos de corriente alterna aprovechando que el arco se extingue por sí solo, 120 veces por segundo en un sistema de 60 Hz, cada vez que la corriente cruza por cero.
Extinción en corriente alterna. La extinción del arco eléctrico en corriente alterna está relacionada con el cruce por cero de la corriente. La de-ionización o recuperación de la rigidez dieléctrica del entrehierro, inicia en el momento en que el arco se extingue (cuando la corriente cruza por cero). La rigidez crece linealmente en función del tiempo, hasta alcanzar su estabilización. Si la tensión en el interruptor () en algún instante excede a la tensión de recuperación , ocurre un reencendido. En caso contrario, si la tensión de recuperación se incrementa más rápidamente que la tensión en el interruptor, no se produce el reencendido
Figura 3. Comportamiento de las tensiones durante el proceso de interrupción
El comportamiento anterior varía si se considera un circuito inductivo o capacitivo. Estos circuitos son muy importantes, porque los sistemas de transmisión de energía suelen tener reactores en derivación o bancos de capacitores en serie. Además, la desconexión de un transformador operando en vacío representa una inductancia. En los circuitos inductivos o capacitivos, el cruce por cero de la corriente coincide, según el caso, con el valor máximo de la tensión. En este tipo de circuitos es común que se presenten reencendidos. Esto se debe al extinguirse el arco al cruzar la corriente por cero, la tensión del circuito excede a la tensión de recuperación.
BIBLIOGRAFIA:
https://www.academia.edu/11537212/INTERRUPTORES_DE_POTENCIA_Y_EXTI NCION_DEL_ARCO_ELECTRICO_UNIVERSIDAD_VERACRUZANA_FACULTAD_DE_ INGENIER%C3%8DA_MEC%C3%81NICA_EL%C3%89CTRICA http://www.funken.com.mx/activosfunken_base/Analisis%20del%20Arco%20El ectrico.pdf
