Chamber de vacío TD12-40.5/1250A, tubo de vacío de 35 kV

Las cámaras de vacío para interruptores ZN12, ZW7 y ZN23, también conocidas como tubos de interruptor de vacío, son los componentes centrales de los equipos de interruptores de energía de media y alta tensión. Su función principal es realizar la apertura y cierre del circuito utilizando un dieléctrico de alta aislamiento en un entorno de vacío, y apagar rápidamente el arco cuando la corriente cruza por cero, para cortar la línea de energía de forma segura y fiable.

I. Estructura básica y componentes

La cámara de vacío es un dispositivo de vacío hermético. Su estructura típica incluye principalmente los siguientes sistemas:

Carcasa aislante hermética: Generalmente fabricada de vidrio o cerámica, se usa para mantener el estado de alto vacío en el interior (generalmente con un grado de vacío inferior a 10 Pa) y proporcionar aislamiento principal.

Sistema conductor: Está compuesto por una varilla conductora estática, un contacto estático, un contacto móvil, una varilla conductora móvil, etc. El contacto móvil se conecta al mecanismo de accionamiento externo a través de la varilla conductora móvil para realizar las operaciones de apertura y cierre.

Sistema de contactos: Es la parte clave para generar y apagar el arco. El material de los contactos de la cámara de vacío para interruptores generalmente usa aleación de cromo-cobre (cada uno aproximadamente un 50% de cobre y cromo), que tiene una alta capacidad de interrupción, alta resistencia a la corrosión eléctrica y buenas propiedades anti soldadura por fusión. La estructura de los contactos era inicialmente un simple cilindro, y actualmente se usa普遍mente la estructura de taza con campo magnético longitudinal para mejorar la capacidad de interrupción de corrientes grandes.

Sistema de pantallas: Está compuesto principalmente por una capucha (tambor) que rodea los contactos. Sus funciones incluyen: evitar que el vapor metálico generado durante la combustión del arco contamine la pared interior de la carcasa aislante; mejorar la distribución del campo eléctrico en el interior de la cámara de vacío; absorber parte de la energía del arco y ayudar a condensar los productos del arco, lo que aumenta la capacidad de interrupción

Campana de expansión: Elemento elástico delgado fabricado de acero inoxidable, soldado entre la varilla conductora móvil y la carcasa. Su función principal es mantener el sello al vacío en el interior de la cámara de vacío y permitir que el contacto móvil realice movimientos lineales durante las operaciones de apertura y cierre, siendo el componente clave para lograr una larga vida útil mecánica.

II. Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento de la cámara de vacío se basa en las excelentes propiedades de aislamiento y extinción de arco del medio de alto vacío:

Conexión del circuito: El mecanismo de accionamiento empuja la varilla conductora móvil para cerrar los contactos móvil y estático, y el circuito se conecta.

Generación del arco: Cuando los contactos se separan bajo tensión, el punto de contacto se reduce rápidamente y la densidad de corriente aumenta drásticamente, lo que hace que el material metálico se funda y se evapore en vapor metálico. Bajo la acción de un campo eléctrico fuerte, el vapor metálico se ioniza y forma un arco de vacío.

Apagado del arco: El arco de vacío se mantiene por el vapor metálico evaporado por el material de los contactos. Cuando la corriente alterna cruza naturalmente por cero, el arco se apaga temporalmente, y las partículas de vapor metálico se difunden y condensan rápidamente en la capucha de pantalla. Al mismo tiempo, la distancia de separación de los contactos aumenta y la resistencia del dieléctrico del intervalo se recupera rápidamente, lo que impide que el arco se vuelva a encender y corta completamente el circuito.

III. Características y ventajas principales

La tecnología de las cámaras de vacío tiene las ventajas notables siguientes:

Seguridad y protección ambiental: Se usa el vacío como medio de extinción de arco, sin riesgo de incendio ni explosión, sin generar gases tóxicos y dañinos, y sin contaminación durante el funcionamiento.

Rendimiento excelente: Velocidad de extinción del arco rápida, capacidad de interrupción fuerte, larga vida útil eléctrica y mecánica.

Mantenimiento sencillo: Tamaño reducido, peso ligero, estructura compacta, prácticamente sin mantenimiento y funcionamiento fiable.

Ahorro de energía y materiales: Consumo de energía bajo, energía de accionamiento necesaria escasa y consumo de materiales reducido.

IV. Campos de aplicación

Como componente central, las cámaras de vacío se aplican ampliamente en los siguientes campos:

Sistema de energía eléctrica: Se usan principalmente en los interruptores de vacío para las subestaciones y las instalaciones de la red eléctrica, así como en los interruptores de carga de vacío para los usuarios finales de la red, cubriendo los niveles de tensión de 10 kV, 35 kV e incluso mayores.

Campo industrial: Se aplican ampliamente en los sistemas de distribución y los equipos de control de motores de las industrias de metalurgia, minería, petróleo, química, ferrocarril, etc.