Llave Térmica: Cómo Se Usa, Funcionamiento

Una llave térmica, interruptor magnetotérmico o interruptor termomagnético está diseñada para establecer, soportar e interrumpir corrientes por debajo de su tensión nominal (la tensión máxima de la red eléctrica que protege), según la definición de la Comisión Electrotécnica Internacional. Él opera al mismo tiempo: en condiciones normales de funcionamiento, por ejemplo, para conectar o desconectar una línea en una red eléctrica

En condiciones anormales especificadas, en particular la llave térmica funciona para eliminar un cortocircuito en la red causado por un rayo u otras causas. Por sus características, un interruptor automático o una llave térmica es el dispositivo de protección esencial de una red de alta tensión, ya que es el único capaz de interrumpir una corriente de cortocircuito y evitar así que los equipos conectados a la red resulten dañados por este cortocircuito.

¿Qué es una llave térmica?

La llave térmica o el interruptor magnetotérmico (o simplemente magnetotérmico) es una especie de instrumento que interrumpe el circuito y basa su funcionamiento en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica por un circuito, el magnético y el térmico (efecto Joule).

¿Cómo funciona una llave térmica?

Composición de un magnetotérmico.
Composición de un magnetotérmico.

La desconexión de una corriente eléctrica mediante un interruptor de alta tensión o una llave térmica se consigue separando los contactos en un gas (aire, SF6…) o en un medio aislante (por ejemplo, aceite o vacío). Después de separar los contactos, la corriente continúa fluyendo en el circuito a través de un arco eléctrico que se ha establecido entre los contactos del interruptor automático.

Hasta la fecha, los interruptores automáticos de alta tensión o las llaves térmicas (72,5 kV a 1.100 kV) utilizan principalmente gas o aceite para el aislamiento y la desconexión, mientras que la técnica de desconexión por vacío se limita a las aplicaciones de media tensión, con algunos desarrollos recientes para una tensión asignada de 84 kV2.

En los interruptores de gas, la energía se corta cuando se aplica suficiente soplado al arco eléctrico para enfriarlo e interrumpirlo.

En su estado normal, el gas contenido en el interruptor automático es aislante, soporta la tensión de la red conectada a sus terminales. Cuando los contactos del interruptor se separan, el intervalo entre los contactos se somete a un fuerte campo eléctrico, la corriente fluye a través de un arco que es un plasma (o gas ionizado) compuesto de moléculas de gas descompuestas, electrones e iones.

La temperatura del arco se vuelve muy alta, puede alcanzar los 20.000°C o más en el corazón del arco. Bajo la acción del soplado ejercido sobre el arco durante el funcionamiento del interruptor, la temperatura del arco disminuye, los electrones y los iones se recombinan y el fluido recupera sus propiedades aislantes. El corte de energía es entonces un éxito.

En el caso de los interruptores automáticos de alta tensión, el principio de desconexión consiste en desconectar la corriente cuando ésta pasa a través de cero (esto ocurre cada diez milisegundos en el caso de la corriente alterna de 50 Hz). En efecto, es en este momento cuando la potencia suministrada al arco por la red es mínima (esta potencia suministrada es incluso nula en el momento en que el valor instantáneo de la corriente es cero), por lo que podemos esperar, con suficiente soplido, aprovechar este intervalo de tiempo durante el cual la corriente es de baja intensidad para enfriar el arco lo suficiente para que su temperatura disminuya y para que el espacio entre los contactos vuelva a ser aislante.

Técnicas de conmutación

Los primeros interruptores automáticos de alta tensión, introducidos a finales de los años 1890 y principios del siglo XX, utilizaban aceite o aire comprimido para la conmutación. La primera patente de interruptor automático para Alta Tensión B, basada en la separación de dos contactos en aceite (y en aire), fue presentada por Sebastian Ziani de Ferranti en julio de 18955.

Este principio se mejorará más adelante y dará lugar a interruptores automáticos de aceite. La ruptura del aire atmosférico se convirtió en High Voltage A, con la idea de extender el arco en el aire lo suficiente para que se enfríe, se apague y se mantenga la tensión de la red.

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