Rebotes eléctricos
El
rebote eléctrico (también llamado traqueteo
) es un problema común con interruptores y relés, que están normalmente
hechos de metales elásticos. Cuando los contactos se tocan su impulso y
elasticidad actúan de forma que éstos rebotan una o más veces antes de que se
dé una unión fija. El resultado es una rápida corriente eléctrica en vez de una
transición clara de cero a una corriente que fluye totalmente. El efecto no
suele ser muy importante o grave en circuitos de potencia, pero causa problemas en algunos circuitos
lógicos y analógicos. Los primeros se encargan de manejar la información
de forma binaria, es decir, con valores de 0 y 1, mientras que en los segundos la
señal es un voltaje o una corriente que varía suave y contínuamente.
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Captura
del rebote en un interruptor en un osciloscopio. El interruptor rebota entre
las posiciones on y off varias veces antes de asentarse [1]
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Los efectos de ese rebote eléctrico entre contactos pueden
eliminarse utilizando contactos recubiertos con mercurio, pero no suelen usarse
con frecuencia debido al riesgo de la posible emisión de mercurio. Como
alternativa los contactos pueden ser filtrados paso-bajo, para reducir o
eliminar múltiples impulsos anteriormente mencionados. En sistemas digitales
pueden tomarse muestras del estado de los contactos o puede implementarse un
tiempo de retardo para que el rebote eléctrico se regule o asiente.
Arcos y enfriamiento
Cuando la potencia a utilizar es lo suficientemente alta, la
fluencia de electrones a través del contacto abierto es suficiente como para
ionizar las moléculas de aire que se encuentran en el pequeño hueco entre los
contactos. Así es como se forma el gas plasma más conocido como arco eléctrico.
El plasma es de baja resistencia y puede sostener el flujo de potencia, aun
cuando la distancia de separación entre los contactos del interruptor esté
creciendo. El plasma está también muy caliente, y es capaz de erosionar las
superficies de metal de los contactos. El arco eléctrico es, por tanto,
causante de la degradación de los contactos y también de interferencias
electromagnéticas. Es por esto por lo que métodos de supresión o eliminación de
arcos son requeridos.
En el punto en el que el voltaje es lo suficientemente alto,
también puede formarse un arco a medida que los contactos se acerquen para
cerrar el circuito. Si es suficiente para exceder la tensión de ruptura del
aire que separa ambos contactos, el arco se mantendrá hasta que el interruptor
se cierre completamente y sus contactos se toquen.
En cualquier caso, el método estándar para minimizar la
formación del arco y de prevenir el desgaste de los contactos es usar un
interruptor de mecanismo de movimiento rápido, usando normalmente un resorte o
muelle que asegura la velocidad elevada de los contactos. Esta velocidad es a
su vez independiente de la que el usuario emplee al manipular el interruptor.
El movimiento de la palanca de control del interruptor aplica tensión al muelle
hasta que se llega a un punto de inflexión, y de repente los contactos se abren
o cierran a medida que la tensión del muelle se recupera.
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| Mecanismo basado en el soplado magnético para extinguir el arco eléctrico [2] |
A medida que la potencia del interruptor crece se utilizan
otroa métodos para prevenir la formación del arco. El plasma es caliente y
puede crecer debido a corrientes de convección de aire. el arco puede ser
enfriado con una serie de láminas no conductoras cubriendo la distancia entre
los contactos: a medida que el arco crece también lo hace su longitud, y forma
crestas en los espacios entre las láminas. Cuando el arco sea demasiado largo
como para sostenerse éste se extinguirá. Un soplador puede ser utilizado para
expulsar una ráfaga de gas entre los contactos: de este modo el arco se
extendería el arco rápidamente y, consecuentemente, se extinguiría antes.
Los interruptores con capacidad de hasta 100,000 watts se
suelen rodear con algo más que aire para extinguir el arco más rápido aún. Por
ejemplo, los contactos podrían trabajar en vacío, inmersos en aceite mineral o
en hexafluoruro de azufre.
En servicios de corriente alterna la corriente pasa
periódicamente por cero: este efecto dificulta el sostener un arco en el
proceso de apertura.
Fuentes:
