Interruptores de vacío para disyuntor

La adopción de la tecnología de vacío para la conmutación de corrientes eléctricas fue impulsada por la comprensión de que un espacio de un centímetro dentro de un tubo de rayos X podía soportar voltajes de decenas de miles. Si bien las primeras patentes para dispositivos de conmutación en vacío surgieron en el siglo XIX, estas innovaciones no se tradujeron inmediatamente en productos comerciales. No fue hasta 1926 que un equipo dirigido por Royal Sorensen en el Instituto de Tecnología de California llevó a cabo una investigación pionera sobre la conmutación en vacío, experimentando con múltiples dispositivos y profundizando en los mecanismos fundamentales de interrupción del arco en un entorno de vacío. Sorensen compartió sus hallazgos en una conferencia del Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos (AIEE) ese mismo año, pronosticando la eventual viabilidad comercial de los interruptores de vacío.

Alentada por estos avances, General Electric adquirió los derechos de patente pertinentes en 1927 y se embarcó en el desarrollo comercial de la tecnología de conmutación en vacío. Sin embargo, el inicio de la Gran Depresión y el aumento simultáneo de los interruptores llenos de petróleo llevaron a una reducción en los esfuerzos de desarrollo, y el progreso significativo en la comercialización de interruptores de potencia de vacío estuvo en gran medida inactivo hasta la década de 1950.

En 1956 se produjo un punto de inflexión cuando Hugh C. Ross de Jennings Radio Manufacturing Corporation introdujo un revolucionario interruptor de vacío de circuito de alta frecuencia capaz de manejar 15 kV a 200 A. Sobre esta base, Thomas H. Lee de General Electric dio a conocer el primer disyuntores de vacío en 1961, clasificados a 15 kV con capacidades de corte en cortocircuito de 12,5 kA. En 1966, la tecnología había avanzado para admitir dispositivos con una tensión nominal de 15 kV y corrientes de corte en cortocircuito de 25 y 31,5 kA.

Después de la década de 1970, los interruptores de vacío comenzaron a reemplazar a los interruptores de aceite mínimo en los equipos de distribución de media tensión, lo que marcó un cambio significativo en la industria. A principios de la década de 1980 se produjo la sustitución gradual de los interruptores y disyuntores de SF6 por tecnología de vacío en aplicaciones de media tensión, lo que consolidó aún más la posición de los interruptores de vacío en el mercado.

En 2018, las capacidades de los disyuntores de vacío se habían ampliado para abarcar voltajes de hasta 145 kV y corrientes de corte de hasta 200 kA, lo que refleja la continua evolución y mejora de esta tecnología.

Un disyuntor de vacío trifásico de media tensión típico incorpora tres carcasas de interruptor de vacío, cada una diseñada para gestionar las demandas eléctricas de una sola fase. Los interruptores de vacío se pueden clasificar según su tipo de envolvente, aplicación y clase de voltaje. Los primeros interruptores de vacío experimentales, de radiofrecuencia y de conmutación de potencia presentaban carcasas de vidrio, mientras que los modelos contemporáneos para aparamenta de potencia están construidos con envolturas de cerámica, lo que ofrece mayor durabilidad y rendimiento.

Estos dispositivos encuentran aplicación en una amplia gama de sistemas eléctricos, incluidos disyuntores, disyuntores de generadores, interruptores de carga, contactores de motores y reconectadores. También se fabrican interruptores de vacío especializados para aplicaciones específicas, como cambiadores de tomas de transformadores y hornos de arco eléctrico, lo que subraya la adaptabilidad y la amplia utilidad de esta tecnología en la ingeniería eléctrica moderna.

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