Un arco en un interruptor de circuito es una descarga eléctrica luminosa—un canal de plasma que alcanza temperaturas de 20.000°C (36.000°F)—que se forma entre los contactos que se separan cuando el interruptor corta la corriente bajo carga. Este arco representa uno de los fenómenos más violentos y de mayor intensidad energética en la ingeniería eléctrica, capaz de destruir contactos, provocar incendios y causar fallos catastróficos en equipos si no se controla adecuadamente mediante contactos de arqueo y sistemas de extinción de arco.
En VIOX Electric, nuestro equipo de ingeniería diseña y prueba interruptores automáticos a diario, siendo testigo directo de cómo se comportan los arcos en diferentes tipos de interruptores—desde los interruptores automáticos en miniatura (MCB) residenciales hasta los interruptores automáticos en caja moldeada (MCCB) y interruptores automáticos de gran capacidad en aire (ACB). Comprender la formación del arco, el papel crítico de los contactos de arqueo en la protección de los contactos principales y la física que gobierna la extinción del arco es esencial para ingenieros eléctricos, gestores de instalaciones y cualquier persona responsable de especificar o mantener equipos de protección de circuitos.
Esta guía integral explica el fenómeno del arco desde la perspectiva de fabricación de VIOX, cubriendo la física del arco (puntos catódicos, fenómenos anódicos, dinámica del plasma), cómo los contactos de arqueo se sacrifican para proteger los contactos principales, las características de la tensión de arco, los métodos de extinción en distintos tipos de interruptores y criterios prácticos de selección para la protección contra fallas de arco.
¿Qué es un arco en un disyuntor?
Definición Técnica del Arqueo Eléctrico
Un arco eléctrico en un interruptor automático es una descarga eléctrica sostenida a través de aire ionizado (plasma) que ocurre cuando los contactos se separan bajo carga. A diferencia de una chispa breve, un arco es un canal de plasma continuo y autosostenido que transporta la corriente total del circuito a través de lo que debería ser un espacio de aire aislante.
El arco se forma porque la corriente busca mantener su trayectoria incluso cuando las fuerzas mecánicas separan los contactos. Cuando la separación de contactos crea un espacio de aire, el intenso campo eléctrico (a menudo superior a 3 millones de voltios por metro en la separación inicial) ioniza las moléculas de aire, descomponiéndolas en electrones libres e iones positivos. Este gas ionizado—plasma—se vuelve eléctricamente conductor, permitiendo que la corriente continúe fluyendo a través del espacio como un arco blanco-azul brillante.
Según datos de prueba de VIOX, un arco típico en un MCCB de 600V que interrumpe 10.000 amperios alcanza:
- Temperatura del núcleo: 15.000-20.000°C (más caliente que la superficie del sol a 5.500°C)
- Tensión de arco: 20-60 voltios (varía con la longitud del arco y la magnitud de la corriente)
- Densidad de corrienteDensidad de corriente
- : Hasta 10^6 A/cm² en los puntos catódicosVelocidad del plasma
- : 100-1.000 metros por segundo cuando es impulsado magnéticamenteDisipación de energía
: 200-600 julios por milisegundo para fallas de alta corriente.
Esta extrema concentración de energía hace que el control del arco sea el desafío definitorio en la ingeniería de interruptores automáticos.
Por qué se forman los arcos: La física detrás de la separación de contactos
Los arcos son consecuencias inevitables de abrir un circuito que transporta corriente. El proceso de formación del arco sigue estos principios físicos fundamentales:1. Principio de Continuidad de la Corriente.
: La corriente eléctrica que fluye a través de un circuito inductivo (que incluye prácticamente todos los sistemas eléctricos del mundo real) no puede caer instantáneamente a cero. Cuando los contactos comienzan a separarse, la corriente debe encontrar un camino—el arco proporciona ese camino.2. Constricción del Contacto y Calentamiento Localizado.
: Incluso cuando los contactos parecen tocarse en toda su área superficial, la conducción real de corriente ocurre a través de puntos de contacto microscópicos (asperezas) donde las irregularidades de la superficie hacen contacto. La densidad de corriente en estos puntos es extremadamente alta, causando calentamiento localizado y microsoldaduras.3. Emisión de Campo e Ionización Inicial.
: A medida que los contactos se separan (típicamente a 0.5-2 metros por segundo en interruptores automáticos), el área de contacto reducida hace que la densidad de corriente se dispare. Esto calienta los puntos de contacto restantes a 2.000-4.000°C, vaporizando el material del contacto. Simultáneamente, el espacio que se ensancha crea campos eléctricos intensos que ionizan el vapor metálico y el aire circundante.4. Formación del Canal de Plasma.
: Una vez que se forma un canal de plasma conductor, este se autosostiene mediante ionización térmica. La corriente que fluye a través del plasma lo calienta aún más (calentamiento Joule: I²R), lo que aumenta la ionización, lo que aumenta la conductividad, lo que sostiene la corriente. Este bucle de retroalimentación positiva mantiene el arco hasta que el enfriamiento externo y el alargamiento lo extinguen.
En los estudios con cámara de alta velocidad de VIOX sobre el arqueo en interruptores de caja moldeada, observamos que el establecimiento del arco ocurre dentro de 0.1-0.5 milisegundos después de la separación de contactos, y el arco comienza inmediatamente a moverse bajo fuerzas electromagnéticas hacia las cámaras de arco y de extinción.
Arco vs. Chispa: Comprendiendo la Distinción
| Característica | Chispa | Arco |
| Duración | Transitoria (microsegundos a milisegundos) | Sostenido (milisegundos a segundos o más) |
| Energía | Descarga de baja energía | Energía continua alta |
| Flujo de corriente | Pulso breve, típicamente <1 amperio | Continuo, transporta la corriente total del circuito (cientos a miles de amperios) |
| Temperatura | Caliente pero breve | Extremadamente caliente (15.000-20.000°C) |
| Autosostenido | No — se colapsa inmediatamente | Sí — continúa hasta interrupción externa |
| Daño potencial | Erosión superficial mínima | Erosión severa de contactos, daño al equipo, riesgo de incendio |
| Ejemplo | Descarga de electricidad estática, apertura de interruptor con carga ligera | Interruptor automático interrumpiendo corriente de falla |
La distinción es importante porque la supresión de chispas (como los amortiguadores RC en bornes de contactos de relé) y extinción del arco (como en interruptores automáticos) requieren enfoques de ingeniería completamente diferentes.
Contactos de Arco vs. Contactos Principales: El Mecanismo de Protección
Uno de los componentes más importantes pero menos comprendidos en los interruptores automáticos modernos es el contacto de arco—un contacto especializado diseñado para proteger los contactos primarios (principales) portadores de corriente del interruptor del daño por arco.
¿Qué son los Contactos de Arco?
Los contactos de arco (también llamados cuernos de arco o corredores de arco en interruptores más grandes) son contactos eléctricos secundarios específicamente diseñados para:
- Soportar el arco primero cuando los contactos se abren bajo carga
- Alejar el arco de los contactos principales mediante medios mecánicos y electromagnéticos
- Resistir la erosión por arco repetido mediante materiales refractarios especializados
- Guiar el arco hacia las cámaras de extinción y los canalizadores de arco
En un sistema de contactos de interruptor automático, se tienen dos pares de contactos distintos:
Contactos Principales (Contactos Primarios):
- Gran superficie de contacto optimizada para baja resistencia durante la conducción de corriente normal
- Materiales seleccionados por conductividad eléctrica y durabilidad mecánica (típicamente óxido de plata-cadmio, plata-tungsteno o aleaciones de plata-níquel)
- Diseñados para transportar la corriente nominal continuamente sin sobrecalentarse
- Cierran primero cuando el interruptor se cierra; se abren al último cuando el interruptor se abre en condiciones sin carga o de baja corriente
- Costosos y difíciles de reemplazar si se dañan
Contactos de Arco (Contactos Secundarios):
- Área de contacto más pequeña suficiente para la breve tarea de portar el arco
- Materiales seleccionados por resistencia a altas temperaturas y resistencia a la erosión por arco (cobre-tungsteno, carburo de tungsteno o aleaciones especializadas resistentes al arco)
- Diseñados para soportar arcos intensos y de corta duración
- Se abren primero cuando el interruptor dispara bajo carga, iniciando el arco lejos de los contactos principales
- A menudo integrados con corredores de arco que mueven físicamente el arco hacia las zonas de extinción
- Considerados sacrificables — diseñados para erosionarse gradualmente y ser reemplazados durante mantenimientos mayores
Cómo Protegen los Contactos de Arco al Interruptor
El mecanismo de protección funciona mediante una operación secuencial cuidadosamente sincronizada. En los diseños de MCCB VIOX, la secuencia de contactos sigue este patrón:
Secuencia de Cierre (Energizando el Circuito):
- Los contactos principales cierran primero, estableciendo la ruta de corriente
- Los contactos de arco cierran después (cierran-último)
- Durante la operación normal, ambos juegos de contactos transportan corriente, pero los contactos principales transportan la mayoría debido a su menor resistencia
Secuencia de Apertura Bajo Carga (Interrumpiendo la Corriente):
- Se activa el mecanismo de disparo
- Los contactos de arco comienzan a separarse primero (abren-primero), mientras los contactos principales permanecen cerrados
- A medida que se ensancha la brecha del contacto de arco, se forma un arco entre ellos — pero los contactos principales aún están cerrados, transportando corriente a través de la ruta metálica
- Los contactos principales se abren inmediatamente después, pero para entonces, el arco ya se ha establecido en los contactos de arco, no en los contactos principales
- Los contactos de arco continúan separándose, alargando el arco
- Fuerzas electromagnéticas (fuerza de Lorentz del campo magnético propio del arco) empujan el arco hacia los corredores de arco
- El arco se mueve hacia los canalizadores de arco o cámaras de extinción donde se enfría, alarga y extingue
- Los contactos principales permanecen sin daño porque nunca experimentaron arqueo
Esta operación de abre-primero/cierra-último significa que los contactos principales solo manejan la corriente de carga normal y se abren en condiciones libres de arco, mientras que los contactos de arco absorben toda la energía destructiva de la formación e interrupción del arco.
Impacto en el Mundo Real: Experiencia de Campo de VIOX
En el análisis de VIOX de interruptores devueltos que no interrumpieron fallas correctamente, encontramos que aproximadamente el 60% de las fallas catastróficas involucran ya sea:
- Contactos de arco faltantes o severamente erosionados permitiendo que los arcos impacten los contactos principales directamente
- Mecanismos de contacto de arco desalineados causando que los contactos principales se separen antes que los contactos de arco
- Especificaciones de material incorrectas donde los contactos de arco usaron aleaciones de plata estándar en lugar de composiciones de tungsteno resistentes al arco
Un diseño y mantenimiento adecuados de los contactos de arqueo extienden la vida operativa del interruptor automático entre 3 y 5 veces en aplicaciones de alto deber. En instalaciones críticas como centros de datos y hospitales, donde nuestros interruptores protegen circuitos de seguridad vital, especificamos sistemas de contactos de arqueo mejorados con capas de tungsteno más gruesas y ciclos de inspección más frecuentes (anualmente en lugar de cada 3-5 años).
La Física de la Formación del Arco: Puntos Catódicos, Fenómenos Anódicos y Dinámica del Plasma
Para comprender verdaderamente cómo los interruptores automáticos controlan los arcos, debemos examinar la física fundamental que rige el comportamiento del arco. Esta sección explora la física del arco a un nivel más profundo de lo que los competidores suelen cubrir, proporcionando a los ingenieros eléctricos el conocimiento técnico profundo para especificar y solucionar problemas relacionados con el arco.
Fenómenos Catódicos: La Fuente de Energía del Arco
El El cátodo (electrodo negativo) es donde se originan los electrones en un arco eléctrico. A diferencia de la conducción en estado estacionario donde la corriente fluye uniformemente, los cátodos del arco concentran una enorme densidad de corriente en pequeñas regiones activas llamadas puntos catódicos..
Características del Punto Catódico (de mediciones de laboratorio VIOX):
- TallaDiámetro: 10-100 micrómetros
- Densidad de corrienteDensidad de corriente: 10^6 a 10^9 A/cm² (millones a miles de millones de amperios por centímetro cuadrado)
- TemperaturaTemperatura: 3.000-4.000°C en la superficie del cátodo
- Vida útil: Microsegundos: los puntos se extinguen y se reforman rápidamente, dando al arco su característica apariencia parpadeante.
- Emisión de material: Los puntos catódicos vaporizan material del electrodo, eyectando vapor metálico, iones y microgotas hacia la columna del arco.
El punto catódico funciona mediante emisión termoiónica y y emisión de campo.:
- Emisión termoiónica: El calentamiento intenso en puntos de contacto microscópicos proporciona energía térmica para liberar electrones de la superficie del metal, superando la función de trabajo (energía de enlace). Para contactos de cobre, la función de trabajo ≈ 4,5 eV, requiriendo temperaturas >2.000 K para una emisión significativa.
- Emisión de campo: El intenso campo eléctrico en la superficie del cátodo (10^8 a 10^9 V/m) literalmente extrae electrones del metal a través del efecto túnel cuántico, incluso a temperaturas más bajas. La emisión de campo domina en interruptores de vacío y SF6 donde se puede mantener una alta intensidad de campo.
Impacto de la Selección de Material: La erosión catódica es el principal mecanismo de desgaste de los contactos de arqueo. VIOX especifica compuestos de tungsteno-cobre (típicamente 75% tungsteno, 25% cobre) para contactos de arqueo porque:
- El alto punto de fusión del tungsteno (3.422°C) reduce la tasa de vaporización.
- La alta función de trabajo del tungsteno (4,5 eV) reduce la emisión termoiónica, estabilizando el punto catódico.
- El cobre proporciona conductividad eléctrica y térmica para disipar el calor.
- El compuesto resiste la erosión entre 3 y 5 veces mejor que los contactos de cobre puro o plata.
Fenómenos Anódicos: Disipación de Calor y Transferencia de Material
El El ánodo (electrodo positivo) recibe el flujo de electrones del cátodo. El comportamiento del ánodo difiere fundamentalmente del del cátodo:
Características del Ánodo:
- Mecanismo de calentamiento: Bombardeo por electrones de alta velocidad procedentes del cátodo, que convierten energía cinética en calor al impactar.
- TemperaturaTemperatura: Los puntos anódicos suelen estar entre 500 y 1.000°C más fríos que los puntos catódicos.
- Densidad de corrienteÁrea: Más difusa que la del cátodo: se extiende sobre un área mayor.
- Transferencia de material: En arcos de CC, el material se erosiona del cátodo y se deposita en el ánodo, creando el característico “metal transferido” observado en contactos dañados por arco.
En En circuitos de CA (la gran mayoría de aplicaciones de interruptores automáticos), la polaridad se invierte 50-60 veces por segundo, por lo que cada contacto alterna entre cátodo y ánodo. Esta polaridad alternante explica por qué los contactos de interruptores automáticos de CA muestran patrones de erosión más uniformes en comparación con los interruptores de CC, donde domina la erosión catódica.
Columna del Arco: Física del Plasma en Acción
El La columna del arco es el canal de plasma luminoso que conecta el cátodo y el ánodo. Aquí es donde se disipa la mayor parte de la energía del arco.
Propiedades del Plasma:
- Composición: Vapor metálico ionizado por erosión del electrodo + aire ionizado (nitrógeno, oxígeno se convierten en iones N+, O+ más electrones libres).
- Perfil de temperatura: 15.000-20.000°C en el núcleo, disminuyendo radialmente hacia los bordes.
- Conductividad eléctricaConductividad eléctrica: 10^3 a 10^4 siemens/metro — altamente conductivo, comparable a metales pobres.
- Conductividad térmica: Alta — el plasma transfiere eficientemente calor al aire circundante.
- Emisión óptica: Luz blanco-azul intensa por excitación y recombinación electrónica (los electrones que regresan a estados fundamentales emiten fotones).
Balance Energético en la Columna del Arco:
La columna del arco debe mantener el equilibrio térmico entre la entrada de energía (calentamiento Joule: V_arco × I) y la pérdida de energía (radiación, convección, conducción):
- Entrada de Energía: P_entrada = V_arco × I (típicamente 20-60V × 1.000-50.000A = 20 kW a 3 MW).
- Pérdidas por radiación: El plasma a alta temperatura irradia luz UV y visible (Stefan-Boltzmann: P ∝ T^4).
- Pérdidas por convección: El plasma asciende por flotabilidad (gas caliente) y es arrastrado por fuerzas magnéticas.
- Pérdidas por conducción: Calor conducido a los electrodos, paredes de la cámara de arco y gas circundante
Cuando la pérdida de energía supera la entrada de energía (como cuando el arco se alarga o enfría rápidamente), la temperatura del plasma desciende, la ionización disminuye, la resistencia aumenta y el arco se extingue.
Características de la Tensión de Arco: La Clave para la Limitación de Corriente
Uno de los parámetros de arco más importantes para el rendimiento del interruptor automático es la tensión de arco—la caída de tensión a través del arco desde el cátodo hasta el ánodo.
Componentes de la Tensión de Arco:
V_arco = V_cátodo + V_columna + V_ánodo
Donde:
- V_cátodo: Caída de tensión en el cátodo (típicamente 10-20V)—energía requerida para extraer electrones del cátodo
- V_columna: Caída de tensión en la columna (varía con la longitud del arco: ~10-50V por cm de longitud de arco)
- V_ánodo: Caída de tensión en el ánodo (típicamente 5-10V)—energía disipada cuando los electrones impactan el ánodo
Total de la tensión de arco en los interruptores automáticos VIOX durante la interrupción de fallas:
| Tipo de disyuntor | Espacio Inicial del Arco | Longitud del Arco Después del Soplado | Tensión de Arco Típica |
| ICP (interruptor de circuito en miniatura) | 2-4 mm | 20-40 mm (en cámaras de extinción) | 30-80V |
| ICC (interruptor de caja moldeada) | 5-10 mm | 50-120 mm (en cámaras de extinción) | 60-150V |
| IAA (interruptor automático de aire) | 10-20 mm | 150-300 mm (cuernos de arco extendidos) | 100-200V |
| IV (interruptor de vacío) | 5-15 mm | Sin alargamiento (vacío) | 20-50V (baja debido a la corta duración) |
Tensión de Arco y Limitación de Corriente:
La tensión de arco es el mecanismo mediante el cual los interruptores automáticos limitadores de corriente reducen la corriente de falla por debajo de los niveles prospectivos. El sistema puede modelarse como:
V_sistema = I × Z_sistema + V_arco
Reordenando:
I = (V_sistema – V_arco) / Z_sistema
Al desarrollar rápidamente una alta tensión de arco (mediante el alargamiento, enfriamiento e interacción con placas divisoras del arco), el interruptor reduce la tensión motriz neta, limitando así la corriente. Los ICC limitadores de corriente de VIOX desarrollan tensiones de arco de 120-180V en 2-3 milisegundos, reduciendo la corriente de falla de pico al 30-40% de los valores prospectivos.
Medición de la Tensión de Arco: Durante las pruebas de cortocircuito en el laboratorio de 65 kA de VIOX, medimos la tensión de arco utilizando sondas diferenciales de alta tensión y adquisición de datos de alta velocidad (tasa de muestreo de 1 MHz). Las formas de onda de la tensión de arco muestran un rápido aumento al separarse los contactos, luego fluctuaciones características a medida que el arco se mueve a través de las cámaras de extinción, y finalmente un colapso repentino a cero en el cruce por cero de la corriente cuando el arco se extingue.
Métodos de Extinción de Arco en Diferentes Tipos de Interruptores Automáticos
Diferentes tecnologías de interruptores automáticos emplean estrategias de extinción de arco distintas, cada una optimizada para clases de tensión específicas, corrientes nominales y requisitos de aplicación.
Interruptores Automáticos de Aire (IAA): Soplado Magnético y Cámaras de Extinción
Disyuntores de aire son los caballos de batalla tradicionales para aplicaciones industriales grandes (tamaños de marco 800-6300A, capacidad de interrupción hasta 100 kA). Extinguen arcos al aire libre utilizando fuerza mecánica y electromagnética.
Mecanismo de Extinción de Arco:
- Explosión magnética: Imanes permanentes o bobinas electromagnéticas crean un campo magnético perpendicular a la trayectoria del arco. La corriente del arco interactúa con este campo, produciendo una fuerza de Lorentz: F = I × L × B
- Dirección de la fuerza: Perpendicular tanto a la corriente como al campo magnético (regla de la mano derecha)
- Magnitud: Proporcional a la corriente del arco—las corrientes de falla más altas son sopladas más rápido
- Efecto: Impulsa el arco hacia arriba y lejos de los contactos a velocidades de 50-200 m/s
- Guías de Arco: El arco es empujado hacia guías extendidas de cobre o acero que alargan la trayectoria del arco, aumentando la tensión y resistencia del arco.
- Cámaras de Extinción (Divisores de Arco): El arco entra en una cámara que contiene múltiples placas metálicas paralelas (típicamente 10-30 placas espaciadas 2-8mm). El arco es:
- Dividido en múltiples arcos en serie (uno entre cada par de placas)
- Enfriado por contacto térmico con las placas metálicas
- Alargado a medida que se extiende por las superficies de las placas
- Cada espacio añade ~20-40V a la tensión de arco, por lo que 20 placas = 400-800V de tensión de arco total
- Desionización: La combinación de enfriamiento y cruce por cero de la corriente (en sistemas de CA) permite que el aire se desionice, evitando el reencendido del arco.
Diseño de IAA VIOX: Nuestros IAA de la serie VAB utilizan una geometría de cámara de extinción optimizada con placas divisoras estrechamente espaciadas (3-5mm) e imanes permanentes de alta resistencia que generan una intensidad de campo de 0.3-0.8 Tesla. Este diseño extingue de forma fiable arcos de hasta 100 kA en 12-18 milisegundos.
Interruptores de Caja Moldeada (ICC): Cámaras de Extinción Compactas
MCCBs son los interruptores automáticos industriales más comunes (16-1600A), que requieren sistemas de extinción de arco compactos adecuados para cajas moldeadas cerradas.
Estrategia de Extinción de Arco:
Los ICC utilizan principios similares a los IAA pero en cámaras de arco miniaturizadas y optimizadas:
- Diseño de la cámara de arco: Carcasa integral moldeada resistente al arco (a menudo de composite de poliéster y vidrio) que contiene el arco y dirige los gases
- Explosión magnética: Pequeños imanes permanentes o bobinas de soplado portadoras de corriente
- Cámaras de extinción compactas: Placas separadoras de 8 a 20 en un volumen confinado
- Venteo de presión de gas: El venteo controlado permite el alivio de presión mientras previene llamas externas
MCCB limitador de corriente: La serie CLM de VIOX emplea un diseño mejorado de cámara de arco:
- Espaciado reducido: Placas separadoras espaciadas a 2-3 mm (frente a 4-6 mm en MCCB estándar)
- Trayectoria extendida: El arco es forzado a recorrer 80-120 mm a través de una cámara de extinción serpentina
- Desarrollo rápido de tensión: La tensión de arco alcanza 120-180 V en 2 ms
- Energía de paso: Reducido al 20-30% de la I²t prospectiva
Estos diseños limitadores de corriente protegen equipos electrónicos sensibles, reducen el peligro de arco eléctrico y minimizan el estrés mecánico en barras colectoras y cuadros eléctricos.
Interruptores Automáticos en Miniatura (MCB): Control Térmico y Magnético del Arco
Interruptores magnetotérmicos y diferenciales (Interruptores de 6-125A para uso residencial/comercial) utilizan una extinción de arco simplificada adecuada para corrientes de falta más bajas y una construcción compacta unipolar.
Características de Extinción de Arco:
- cámara de arco: 6-12 placas separadoras en una cámara moldeada compacta
- Explosión magnética: Pequeño imán permanente o corredor de arco ferromagnético
- Generación de gas: El calor del arco vaporiza componentes de fibra o polímero de la cámara de extinción, generando gases desionizantes (hidrógeno por descomposición del polímero) que ayudan a enfriar y extinguir el arco
Diseño de MCB VIOX (Serie VOB4/VOB5):
- Cámaras de extinción probadas para 10.000 operaciones de interrupción según IEC 60898-1
- Arco extinguido en 8-15 ms para corrientes de falta nominales (6 kA o 10 kA)
- Contención interna del arco validada para prevenir llamas externas
Interruptores de Circuito al Vacío (VCB): Extinción Rápida del Arco en Vacío
Interruptores de circuito al vacío emplean un enfoque radicalmente diferente: eliminar el medio por completo. Los contactos operan en una ampolla de vacío sellada (presión de 10^-6 a 10^-7 Torr).
Mecanismo de Extinción de Arco:
En el vacío, no hay gas que ionizar. Cuando los contactos se separan:
- Arco de vapor metálico: El arco inicial consiste únicamente en vapor metálico ionizado de las superficies de contacto
- Expansión rápida: El vapor metálico se expande al vacío y se condensa en superficies frías (pantallas y contactos)
- Desionización rápida: Al paso por cero de la corriente, los iones y electrones restantes se recombinan o depositan en microsegundos
- Alta recuperación dieléctrica: El espacio de vacío recupera su rigidez dieléctrica completa casi instantáneamente
- La extinción del arco: Típicamente en 3-8 milisegundos (1/2 a 1 ciclo a 50/60 Hz)
Ventajas del VCB:
- Erosión mínima de contactos (solo vapor metálico, sin reacciones con gas)
- Interrupción muy rápida (3-8 ms)
- Larga vida útil de contactos (100.000+ operaciones)
- Sin mantenimiento (sellado de por vida)
- Tamaño compacto
Limitaciones:
- Más caros que los interruptores en aire
- Tensión limitada (típicamente 1-38 kV; no apto para aplicaciones de baja tensión)
- Potencial de sobretensiones (corrientes de corte) en algunas aplicaciones
VIOX fabrica VCB (contactores al vacío serie VVB) para aplicaciones de control de motores y conmutación de condensadores en media tensión, donde su larga vida y mínimo mantenimiento justifican el costo superior.
Interruptores de Circuito de SF6: Extinción de Arco a Alta Presión
Interruptores de SF6 utilizan gas hexafluoruro de azufre, que posee propiedades excepcionales de extinción de arco:
- Fuerza dieléctrica: 2-3 veces la del aire a la misma presión
- Electronegatividad: El SF6 captura electrones libres, desionizando rápidamente el arco
- Conductividad térmica: Enfría eficientemente el plasma del arco
La Extinción Del Arco:
El arco se forma en SF6 presurizado (2-6 bar). Al paso por cero de la corriente, el SF6 elimina rápidamente el calor y captura electrones, permitiendo la recuperación dieléctrica en microsegundos. Se utiliza principalmente en aplicaciones de alta tensión (>72 kV) y algunos interruptores de media tensión.
Consideraciones Ambientales: El SF6 es un potente gas de efecto invernadero (23.500× CO2 en 100 años), lo que lleva a la industria a transitar hacia alternativas al vacío y con aislamiento en aire. VIOX no fabrica interruptores de SF6, centrándose en cambio en tecnologías ecológicas de aire y vacío.
Clasificaciones y Normativas de Arco para Interruptores de Circuito
Seleccionar interruptores de circuito requiere comprender las clasificaciones estandarizadas relacionadas con el arco que definen la capacidad del interruptor para interrumpir corrientes de falta de forma segura. Estas clasificaciones varían entre regiones y organizaciones de normalización, pero todas abordan la misma cuestión fundamental: ¿puede este interruptor extinguir el arco de forma segura al interrumpir la máxima corriente de falta disponible?
Capacidad de Interrupción (Poder de Corte)
Capacidad de interrupción es la máxima corriente de falta que un interruptor de circuito puede interrumpir de forma segura sin daños o fallos. Esta clasificación representa el peor escenario: un cortocircuito franco (falta de impedancia cero) que ocurre en los bornes del interruptor.
Normas IEC (IEC 60947-2 para MCCB):
- Icu (Capacidad de Corte Ultima en Cortocircuito): La máxima corriente de falta que el interruptor puede interrumpir una vez. Tras una interrupción Icu, el interruptor puede requerir inspección o reemplazo. Se expresa en kA (kiloamperios).
- Ics (Capacidad de Corte en Servicio en Cortocircuito): La corriente de falta que el interruptor puede interrumpir múltiples veces (típicamente 3 operaciones) y continuar funcionando normalmente. Suele ser el 25%, 50%, 75% o 100% de Icu.
Normas UL/ANSI (UL 489 para MCCB):
- Clasificación de Interrupción (IR o AIC): Clasificación única expresada en amperios (ej., 65.000 A o “65kA”). El interruptor debe interrumpir este nivel de corriente y pasar pruebas posteriores sin fallos. Generalmente comparable a la IEC Icu.
Gamas de Productos VIOX:
| Tipo de disyuntor | Tamaños de Bastidor Típicos | Rango de Capacidad de Interrupción VIOX | Cumplimiento de las normas |
| MCB | 6-63A | 6 kA, 10 kA | IEC 60898-1, EN 60898-1 |
| MCCB | 16-1600A | 35 kA, 50 kA, 65 kA, 85 kA | IEC 60947-2, UL 489 |
| ACB | 800-6300A | 50 kA, 65 kA, 80 kA, 100 kA | IEC 60947-2, UL 857 |
Guía de Selección: La capacidad de interrupción del interruptor debe exceder la corriente de falla disponible (también llamada corriente de cortocircuito prospectiva) en el punto de instalación. Esta corriente de falla se calcula en función de la capacidad del transformador de la compañía eléctrica, las impedancias del cable y la impedancia de la fuente. Instalar un interruptor con capacidad de interrupción insuficiente resulta en una falla catastrófica durante las fallas: el arco no puede extinguirse, el interruptor explota y se produce un incendio/lesión.
VIOX recomienda un margen de seguridad: especifique interruptores clasificados al menos al 125% de la corriente de falla disponible calculada para tener en cuenta los cambios en el sistema eléctrico y las incertidumbres de cálculo.
Clasificaciones de Corriente de Corta Duración
Para coordinación selectiva en sistemas de protección en cascada, algunos interruptores (especialmente ACB y MCCB con disparo electrónico) incluyen ajustes de retardo de corta duración que soportan intencionalmente corrientes de falla durante breves períodos (0,1-1,0 segundos) para permitir que los interruptores aguas abajo actúen primero.
Icw (IEC 60947-2): Clasificación de corriente de corta duración. El interruptor puede transportar esta corriente de falla durante una duración especificada (por ejemplo, 1 segundo) sin disparar o dañarse, permitiendo la coordinación con dispositivos aguas abajo.
Los modelos VIOX ACB con unidades de disparo LSI (Largo tiempo, Corto tiempo, Instantáneo) ofrecen ajustes de corta duración ajustables (0,1-0,4 s) y clasificaciones Icw de 30-85 kA, permitiendo la coordinación selectiva en sistemas de distribución industrial.
Energía Incidente de Arco Eléctrico y Etiquetas
Más allá de las clasificaciones propias del interruptor, el peligro de arco eléctrico los requisitos de etiquetado (según NEC 110.16, NFPA 70E e IEEE 1584) exigen que el equipo eléctrico muestre la corriente de falla disponible y tiempo de limpieza para permitir el cálculo del límite de arco eléctrico y la energía incidente.
VIOX envía todos los interruptores con documentación para respaldar el etiquetado de arco eléctrico:
- Clasificación máxima de corriente de falla disponible
- Tiempos de despeje típicos en varios niveles de corriente de falla (de las curvas tiempo-corriente)
- Valores de I²t transmitidos para interruptores limitadores de corriente
Los contratistas e ingenieros eléctricos utilizan estos datos con software de cálculo de arco eléctrico para determinar la energía incidente (cal/cm²) y establecer distancias de trabajo seguras y requisitos de EPP.
Pruebas y certificación
Todos los interruptores de circuito VIOX se someten a pruebas y certificación de terceros para verificar el rendimiento de interrupción de arco:
Pruebas de Tipo (según IEC 60947-2 y UL 489):
- Secuencia de prueba de cortocircuito: Los interruptores interrumpen la corriente de falla nominal múltiples veces (secuencia “O-t-CO”: Abrir, retardo de tiempo, Cerrar-Abrir) para verificar la durabilidad del contacto de arco y la cámara de arco.
- Prueba de elevación de temperatura: Confirma que los contactos de arco y las cámaras de arco no se sobrecalienten durante el funcionamiento normal.
- Prueba de resistencia: 4.000-10.000 operaciones mecánicas más operaciones eléctricas nominales verifican la vida útil del contacto.
- Prueba dieléctrica: Las pruebas de alta tensión confirman que el aislamiento dañado por el arco mantiene la distancia de aislamiento.
Pruebas de Rutina (cada unidad de producción):
- Verificación de la corriente de disparo
- Medición de la resistencia de contacto
- Inspección visual de los contactos de arco y las cámaras de extinción.
- Prueba dieléctrica de alta tensión (Hi-pot)
El sistema de gestión de calidad de VIOX (certificado ISO 9001:2015) requiere muestreo y pruebas por lotes según el Anexo B de la IEC 60947-2, con trazabilidad completa desde los componentes de la cámara de arco hasta el ensamblaje final.
Selección de Interruptores de Circuito por Rendimiento de Arco y Aplicación
La selección adecuada del interruptor de circuito considerando el comportamiento del arco garantiza una interrupción segura y confiable durante toda la vida útil de la instalación. Siga este enfoque sistemático:
Paso 1: Determinar la Corriente de Falla Disponible
Calcule o mida la corriente de cortocircuito prospectiva en el punto de instalación del interruptor. Métodos:
Método de Cálculo:
- Obtener la clasificación de kVA y la impedancia del transformador de la compañía eléctrica (típicamente 4-8%)
- Calcular la corriente de falla secundaria del transformador: I_falla = kVA / (√3 × V × Z%)
- Agregar la impedancia del cable desde el transformador hasta la ubicación del interruptor.
- Considerar fuentes paralelas (generadores, otros alimentadores).
Método de Medición:
Utilice un analizador de corriente de falla o un probador de corriente de cortocircuito prospectiva en el punto de instalación (requiere pruebas sin tensión o equipo especializado con tensión).
Método de Datos de la Compañía Eléctrica:
Solicite los datos de corriente de falla disponible a la compañía eléctrica para la acometida de servicio.
Para aplicaciones típicas de clientes VIOX:
- Residencial: 10-22 kA típico
- Edificios comerciales: 25-42 kA típico
- Instalaciones industriales: 35-100 kA (hasta 200 kA cerca de transformadores grandes)
Paso 2: Seleccionar la Capacidad de Interrupción con Margen de Seguridad
Elija la clasificación Icu/AIC del interruptor ≥ 1,25 × corriente de falla disponible.
Ejemplo: Corriente de falla disponible = 38 kA → especifique interruptor clasificado ≥ 48 kA → El MCCB de la serie VPM1 de VIOX clasificado a 50 kA es apropiado.
Paso 3: Evaluar la Energía de Arco y la Limitación de Corriente
Para la protección de equipos sensibles (electrónica, variadores de frecuencia, sistemas de control), considere interruptores limitadores de corriente que reduzcan la energía transmitida:
Rendimiento Limitador de Corriente: Los MCCB de la serie CLM de VIOX con cámaras de extinción limitadoras de corriente logran:
- Corriente transmitida máxima: 30-45% de la corriente de falla prospectiva.
- I²t transmitido: 15-25% de la energía I²t prospectiva.
- La limitación ocurre dentro de los primeros 2-5 ms (menos de 1/4 de ciclo a 60 Hz).
Esta drástica reducción de energía protege los cables, barras colectoras y equipos aguas abajo del estrés térmico y mecánico.
Paso 4: Considerar la Seguridad y Accesibilidad ante Arco Eléctrico
En ubicaciones donde los trabajadores deban acceder a equipos energizados:
- Especificar interruptores con envolventes resistentes al arco o mecanismos de extracción remota
- Utilizar unidades de disparo electrónicas con interbloqueo selectivo por zonas (ZSI) para una eliminación más rápida de fallas
- Considerar relés de arco eléctrico con detección óptica para disparo ultrarrápido (2-5 ms)
- Instalar etiquetas de advertencia de arco eléctrico y establecer procedimientos de seguridad según NFPA 70E
Los modelos VIOX ACB con mecanismos extraíbles permiten la extracción del interruptor manteniendo la alineación de la cámara de arco y la seguridad—crítico para el mantenimiento en sistemas de alta energía.
Paso 5: Especificar Material de Contactos de Arco e Intervalos de Mantenimiento
Para aplicaciones de alto servicio (conmutación frecuente, entornos de alta corriente de falla):
Contactos de arco mejorados: Especificar composición de tungsteno-cobre con masa aumentada
Intervalos de inspección: Recomendaciones VIOX según la aplicación:
| Ciclo de Servicio | Inspecciones por Año | Vida Útil Esperada de Contactos de Arco |
| Ligero (residencial, oficinas comerciales) | 0 (solo visual) | 20-30 años |
| Medio (comercio, industria ligera) | Cada 3-5 años | 10-20 años |
| Pesado (manufactura, arranques repetitivos) | Anualmente | De 5 a 10 años |
| Severo (cuadros de distribución primarios, alta exposición a fallas) | Every 6 months | 2-5 años o después de una falla mayor |
Paso 6: Verificar Coordinación y Selectividad
Trazar curvas tiempo-corriente para asegurar una coordinación adecuada contra arcos eléctricos:
- El interruptor aguas arriba no debe disparar antes que el interruptor aguas abajo durante fallas
- Margen de tiempo adecuado (típicamente 0.2-0.4 segundos) entre curvas
- Considerar el tiempo de arco del interruptor y los efectos limitadores de corriente
VIOX proporciona datos de curvas TCC (tiempo-corriente) y software de coordinación para facilitar el análisis de selectividad.
Mantenimiento, Inspección y Resolución de Problemas Relacionados con el Arco
Un mantenimiento adecuado prolonga la vida de los contactos de arco, mantiene la capacidad de interrupción y previene fallas relacionadas con el arco.
Inspección Visual de Contactos de Arco
Realizar inspección visual durante el mantenimiento programado (interruptor desenergizado y extraído):
Qué buscar:
- Erosión del contacto: Pérdida de material en las puntas de los contactos de arco—aceptable si permanece <30% del material original
- Picaduras y craterización: Cráteres profundos indican arco severo; reemplazar si la profundidad del cráter >2mm
- Decoloración: La oxidación azul/negra es normal; depósitos blancos/grises sugieren sobrecalentamiento
- Rastreo de carbono: Trayectorias conductoras de carbono en aisladores por plasma de arco—limpiar o reemplazar las partes afectadas
- Deformación o fusión: Indica energía de arco excesiva o falla en la extinción del arco—reemplazar el interruptor
- Daño en la cámara de arco: Placas divisoras rotas, barreras fundidas o acumulación de hollín—limpiar o reemplazar la cámara de arco
Herramientas de inspección VIOX: Calibradores de espesor de contacto y plantillas de límite de desgaste disponibles para todos los modelos MCCB/ACB para cuantificar la erosión.
Medición de Resistencia de Contacto
Medir la resistencia a través de cada polo usando un microóhmetro (óhmetro digital de baja resistencia):
Valores aceptables (Interruptores VIOX, según IEC 60947-2):
| Tamaño del Marco del Interruptor | Resistencia de Contacto Nueva | Máximo Permitido |
| MCB (6-63A) | 0.5-2 mΩ | 4 mΩ |
| MCCB (100-250A) | 0.1-0.5 mΩ | 1.5 mΩ |
| MCCB (400-800A) | 0.05-0.2 mΩ | 0.8 mΩ |
| MCCB (1000-1600A) | 0.02-0.1 mΩ | 0.4 mΩ |
| ACB (1600-3200A) | 0.01-0.05 mΩ | 0.2 mΩ |
Un aumento en la resistencia de contacto indica:
- Erosión de los contactos de arco
- Contaminación u oxidación de los contactos principales
- Presión de contacto reducida (resortes desgastados)
- Desalineación
Si la resistencia excede el máximo permitido, reemplazar los contactos de arco o el interruptor completo según el modelo y su capacidad de reparación.
Resolución de Problemas Relacionados con el Arco
Problema: El interruptor dispara inmediatamente al cerrar sobre la carga
- Posibles Causas: Cortocircuito aguas abajo (verificar con prueba de megóhmetro), Ajuste de disparo instantáneo demasiado bajo, Contactos de arco desgastados causando alta resistencia inicial y corriente de irrupción
- Solución: Aislar la carga aguas abajo, probar continuidad del circuito, inspeccionar contactos de arco
Problema: Arco visible durante operación normal
- Posibles Causas: Contactos principales que no cierran correctamente (los contactos de arco llevan corriente continua), Conexiones flojas en los terminales del interruptor, Contaminación del contacto que reduce la conductividad, Desalineación mecánica
- Solución: Desenergizar e inspeccionar inmediatamente. El arco durante operación normal indica falla inminente—reemplazar el interruptor.
Problema: El interruptor no interrumpe la falla
- Posibles Causas: La corriente de falla excede la capacidad de interrupción (el arco no puede extinguirse), Erosión severa de los contactos de arco, Daño u obstrucción de la cámara de arco, Contaminación en la cámara de arco (partículas metálicas cortocircuitando las placas divisoras)
- Solución: Reemplazar el interruptor inmediatamente. La falla en la interrupción indica un peligro de seguridad crítico.
Problema: Olor a quemado o humo del interruptor durante la interrupción de una falla
- Posibles Causas: Subproductos normales del arco (ozono, NOx) si ocurre una vez durante la eliminación de la falla, Pirólisis de aislamiento orgánico si la energía del arco es excesiva, Sobrecalentamiento de componentes internos
- Solución: Si es un evento único durante la eliminación de la falla, realizar una inspección post-interrupción según IEC 60947-2 (visual, resistencia, dieléctrica). Si se repite o ocurre durante operación normal, reemplazar el interruptor.
Cuándo Reemplazar Interruptores Después de una Exposición al Arco
VIOX recomienda el reemplazo del interruptor bajo estas condiciones:
- Interrupción de ≥80% de la Icu nominal: Una sola interrupción cerca de la capacidad causa una severa erosión de los contactos por arqueo
- Múltiples interrupciones ≥50% Icu: El daño acumulativo excede la vida útil de diseño
- Erosión visible de contactos >30%: Material insuficiente restante para una interrupción futura confiable
- La resistencia de contacto excede el máximo: Indica una trayectoria de corriente degradada
- Daño en la cámara de arco: Placas divisoras rotas, componentes fundidos
- Antigüedad >20 años en servicio: Incluso sin fallas, el envejecimiento del material afecta la extinción del arco
La mayoría de los clientes comerciales/industriales de VIOX implementan Ciclos de reemplazo de 25 años para MCCB críticos, independientemente de su condición visible, garantizando una interrupción de arco confiable cuando se necesita.
Preguntas Frecuentes: Arcos en Interruptores de Circuito
¿Qué hace que los arcos en los interruptores automáticos sean tan peligrosos?
Los arcos en los interruptores de circuito son peligrosos porque alcanzan temperaturas de 20.000 °C—más calientes que la superficie del sol—creando riesgos extremos de incendio, explosión y electrocución. El plasma del arco puede encender instantáneamente materiales combustibles cercanos, vaporizar componentes metálicos y generar ondas de presión que superan los 10 bar (145 psi), rompiendo envolventes. Los incidentes de arco eléctrico causan quemaduras graves, ceguera permanente por la intensa luz UV y daños auditivos por el sonido explosivo (140+ dB). Además, los arcos producen gases tóxicos, incluyendo ozono, óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono. Sin contactos de arco y sistemas de extinción adecuados, los arcos no controlados pueden propagarse a través de los sistemas eléctricos, causando fallos en cascada y daños en toda la instalación.
¿Cuánto tiempo dura un arco en un interruptor automático durante la interrupción de una falla?
Los interruptores de circuito modernos extinguen los arcos en 8-20 milisegundos en sistemas de CA (típicamente en el primer o segundo cruce por cero de corriente). Los MCCB de VIOX con cámaras de arco optimizadas logran la interrupción en 10-16 ms a la corriente de falla nominal. Los interruptores de circuito de vacío son más rápidos (3-8 ms) debido a la rápida extinción del arco en el vacío. Sin embargo, si se excede la capacidad de interrupción del interruptor o las cámaras de arco están dañadas, los arcos pueden persistir durante cientos de milisegundos o más, liberando energía masiva y causando fallos catastróficos. La duración del arco se correlaciona directamente con la liberación de energía: E = V × I × t, por lo que una extinción más rápida reduce significativamente el daño y el peligro.
¿Cuál es la diferencia entre los contactos de arco y los contactos principales en un interruptor automático?
Los contactos de arco y los contactos principales cumplen funciones distintas en los interruptores de circuito. Contactos principales son contactos de gran área y baja resistencia, optimizados para transportar la corriente nominal de forma continua con calentamiento mínimo. Utilizan materiales costosos (aleaciones de plata) para conductividad y durabilidad. Los contactos de arco son contactos secundarios más pequeños, fabricados con materiales resistentes al arco (tungsteno-cobre), diseñados para manejar el arco destructivo durante la interrupción. La diferencia crítica es el momento: los contactos de arco se abren primero (rompen primero) cuando el interruptor dispara, alejando el arco de los contactos principales. Esta operación de romper-primero/cerrar-último protege los contactos principales del daño por arco, extendiendo la vida útil del interruptor de 3 a 5 veces en comparación con diseños de contacto único. Las pruebas de VIOX muestran que el 60% de las fallas prematuras de los interruptores se deben a contactos de arco faltantes o erosionados que permiten que los arcos dañen los contactos principales.
¿Puede ver un arco eléctrico formándose dentro de un interruptor automático?
Nunca debe observar intencionalmente la formación de arco, ya que la intensa luz UV y visible (comparable al brillo de un arco de soldadura) puede causar daño retinal permanente en milisegundos—una condición llamada “ojo de arco” o queratitis actínica. Durante el funcionamiento normal, los interruptores de circuito están encerrados y los arcos ocurren dentro de las cámaras de arco, invisibles para los operadores. VIOX utiliza cámaras de alta velocidad con filtrado adecuado en nuestro laboratorio de pruebas de 65 kA para estudiar el comportamiento del arco de forma segura. En campo, si ve arcos o destellos de luz de un interruptor durante el funcionamiento normal (no durante la eliminación de una falla), desenergice el equipo inmediatamente—el arco visible indica una falla catastrófica inminente. Durante la eliminación de una falla, un breve destello interno visible a través de las ventanas indicadoras es normal para interrupciones de alta corriente.
¿Cómo afecta el voltaje del arco a la limitación de corriente en el interruptor automático?
El voltaje de arco es el mecanismo clave que permite a los interruptores de circuito limitadores de corriente reducir la corriente de falla por debajo de los niveles prospectivos. A medida que el arco se alarga mediante el soplado magnético y viaja a través de las cámaras de arco, el voltaje del arco aumenta rápidamente (típicamente 80-200V en las cámaras de arco de MCCB de VIOX). Este voltaje se opone al voltaje del sistema, reduciendo el voltaje neto disponible para impulsar la corriente de falla: I_real = (V_sistema – V_arco) / Z_sistema. Al desarrollar rápidamente un alto voltaje de arco en 2-5 milisegundos, los interruptores limitadores de corriente logran corrientes de paso pico de solo el 30-40% de los niveles prospectivos de falla. Los MCCB de la serie CLM de VIOX utilizan placas divisoras de espacio reducido (2mm) y trayectorias de cámara de arco extendidas (80-120mm) para maximizar el voltaje de arco, protegiendo el equipo aguas abajo del estrés térmico (I²t) y mecánico (I_pico²) durante las fallas.
¿Qué causa que los arcos en los disyuntores sean más severos?
La severidad del arco aumenta con múltiples factores: mayor corriente de falla (mayor aporte de energía), mayor duración del arco (extinción retardada), capacidad de interrupción inadecuada (interruptor de tamaño insuficiente para la corriente de falla disponible), contactos de arco contaminados o erosionados (formación irregular del arco), componentes desgastados (presión de contacto reducida, cámaras de arco dañadas), instalación incorrecta (terminales sueltos que causan arqueo externo), y condiciones ambientales (la alta humedad reduce la rigidez dieléctrica, la altitud reduce la densidad del aire afectando la refrigeración del arco). En el análisis de VIOX de incidentes graves de arco, la causa más común es la instalación de interruptores con una capacidad de interrupción insuficiente para la corriente de falla disponible; cuando la falla prospectiva excede la clasificación Icu del interruptor, el arco no se puede extinguir y se produce una falla catastrófica. Siempre verifique la corriente de falla disponible y especifique interruptores clasificados ≥125% por encima de ese valor.
¿En qué se diferencian los interruptores AFCI de los interruptores de circuito estándar en la detección de arcos?
Los Interruptores de Circuito por Falla de Arco (AFCIs) detectan arcos paralelos peligrosos (arco de línea a neutro o de línea a tierra por cableado dañado, conexiones sueltas o cables desgastados) que los interruptores estándar no pueden detectar, ya que estos arcos consumen corriente insuficiente para activar la protección contra sobrecorriente. Los AFCIs utilizan electrónica avanzada para analizar las formas de onda de corriente en busca de las características firmas de alta frecuencia (típicamente 20-100 kHz) producidas por el arco—patrones irregulares y caóticos distintos de las corrientes de carga normales. Cuando el AFCI detecta firmas de arco que superan los niveles y la duración umbral, se dispara para prevenir incendios eléctricos. Los interruptores de circuito estándar solo detectan arcos en serie (arcos en la trayectoria intencional de corriente durante la interrupción) cuando se disparan para eliminar fallas; no pueden detectar arcos paralelos en el cableado de ramal. Los interruptores industriales/comerciales VIOX se centran en la interrupción de arcos en serie de alta energía, mientras que los interruptores AFCI residenciales (fuera de nuestro rango de productos) se especializan en detectar arcos paralelos de baja energía que causan incendios.
¿Qué sucede si un interruptor automático no puede extinguir un arco eléctrico?
Si un interruptor automático no logra extinguir un arco, se produce una falla catastrófica en cuestión de segundos. El arco sostenido continúa consumiendo corriente de falla (potencialmente decenas de miles de amperios), liberando energía masiva (megajulios por segundo) que: 1) Vaporiza y derrite los componentes internos del interruptor, creando vapor de metal conductor que propaga el arco por todo el recinto; 2) Genera una presión extrema (más de 20 bar) que rompe la carcasa del interruptor, proyectando metal fundido y plasma externamente; 3) Enciende los materiales circundantes (cables, recintos, estructuras de edificios) provocando un incendio eléctrico; 4) Crea arcos de fase a fase o de fase a tierra en los equipos aguas arriba, lo que provoca una cascada de fallas; y 5) Presenta un riesgo extremo de arco eléctrico para el personal cercano con energías incidentales que superan las 100 cal/cm². Esta es la razón por la que especificar la capacidad de interrupción adecuada es fundamental. Las rigurosas pruebas de VIOX según IEC 60947-2 verifican que cada modelo de interruptor extingue de manera confiable los arcos hasta la Icu nominal en las peores condiciones.
Conclusión
Los arcos son una fuerza destructiva, pero con contactos de arqueo e ingeniería de precisión y sistemas de extinción de arco, se pueden controlar. Comprender la física del arqueo, desde los puntos del cátodo hasta la dinámica del plasma, permite a los ingenieros seleccionar el equipo de protección adecuado y mantenerlo para la seguridad y la confiabilidad. VIOX Electric continúa avanzando en la tecnología de control de arco, asegurando que nuestros interruptores brinden una protección superior para su infraestructura eléctrica crítica.
