En el momento en el que un dispositivo mecánico de corte comienza a abrirse siempre se establece un arco eléctrico. Un arco eléctrico consiste en la ruptura eléctrica de un gas, normalmente no conductivo, que produce un flujo de corriente entre dos electrodos a distinto potencial. Dicho arco se caracteriza por:
- Una caída de potencial relativamente pequeña.
- El establecimiento de un canal conductor de plasma (gas ionizado).
- Una relación no lineal entre tensión y corriente.
- La liberación de gran cantidad de energía en forma de calor.
En la imagen se muestra un gran arco eléctrico producido en un aislador de suspensión. En este caso el aire es el elemento conductor.
El arco eléctrico es destructivo y debe extinguirse lo antes posible. Los interruptores automáticos se diseñan de forma que faciliten la ruptura del arco eléctrico. Para ello emplean una cámara de soplado, donde el arco se enfría, se alarga, se divide, etc. (diferentes mecanismo para extinguir el arco).
Un interruptor automático es un dispositivo de conexión capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales y en condiciones anormales especificadas, por ejemplo de cortocircuito.
El fusible es un dispositivo que, mediante la fusión de uno o más
de sus componentes concebidos y calibrados a tal efecto, abre el
circuito en el que se ha insertado interrumpiendo la corriente cuando
esta supera un valor dado durante un tiempo determinado.
Un seccionador es un dispositivo mecánico de conexión y desconexión que proporciona, en posición de abierto, una distancia de aislamiento suficiente para una condiciones especificadas. Las funciones de un seccionador son:
- Abrir o cerrar un circuito cuando la corriente interrumpida o establecida es despreciable, o cuando no se produce un cambio notable de la tensión entre sus terminales.
- Soportar corriente en condiciones normales y en condiciones anormales especificadas.
En función de la técnica que se utilice para extinguir el arco eléctrico, un interruptor puede ser:
- De aire.
- De aceite.
- De aire comprimido.
- De hexafluoruro de azufre.
- De vacío.
Interruptores de aire.
Utilizan únicamente aire a presión atmosférica para extinguir el arco. Se usan solo a tensiones bajas. El arco se eleva y se alarga, dirigiéndose a una cámara donde se divide y se extingue.
Pueden emplearse devanados que crean un campo magnético que ayuda al desplazamiento del arco.
Interruptores de aceite.
El arco descompone parte del aceite que está cercano a él. La elevada presión de los gases permite producidos por este fenómeno permite la extinción del arco. Cuanto más enérgico es el arco, mayor es la descomposición del aceite y mayor la presión de los gases. Los interruptores en aceite más comunes son:
- Con cuba a tierra: el aceite sirve para aislar los terminales y para interrumpir el arco. Habitualmente incluyen una cámara específica, dentro de la cuba, donde se extingue el arco.
- Con cuba activa y aceite mínimo: el contenedor es de material aislante, y el arco queda confinado en un espacio más reducido.
Interruptores de aire comprimido.
Dirigen un chorro de aire a alta presión en dirección perpendicular o longitudinal al arco. En la zona del arco, el aire ionizado es sustituido por aire fresco y seco, de forma que el arco se alarga y se extingue.
Habitualmente emplean depósitos de aire presurizados, y varias cámaras en serie. Para asegurar que la tensión se reparte homogéneamente se conectan condensadores en paralelo.
Interruptores de hexafluoruro de azufre.
El SF6 posee muy buenas propiedades para extinguir el arco eléctrico, tales son:
- Es un buen aislante eléctrico, sobre todo a alta presión.
- Su conductividad térmica es elevada.
- Es químicamente inerte, no ataca a los metales ni a otros materiales.
- En presencia de humedad, los productos de su composición sí son corrosivos, por lo que debe mantenerse seco.
Interruptores de vacío.
Las atmósferas con presiones muy bajas (del orden de 0,1 mPa) poseen una rigidez dieléctrica elevada y una capacidad para interrumpir el arco superior a la de otros medios. En vacío, el arco se establece a través del vapor del metal ionizado, procedente del metal de los electrodos. El vapor del metal se condensa en las paredes de la cámara.
