DISPOSITIVO DE PROTECCIÓN ELÉCTRICA: INTERRUPTOR AUTOMATICO.
Profesor: Luis Vergara Lorca
ARMANDO NAHUELNERI MUÑOZ NOVIEMBRE 2016
ÁREA ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA Técnico de nivel superior en Electricidad y Automatización
INTERRUPTOR TERMO MAGNÉTICO O DISYUNTOR Es un dispositivo de protección provisto de un comando manual y cuya función consiste en desconectar automáticamente una instalación o un circuito, mediante la acción de un elemento bimetálico y un elemento electromagnético, cuando la corriente que circula por él excede un valor preestablecido en un tiempo dado. La protección térmica está formada por un bimetal, dos láminas de material con distinto coeficiente de dilatación a la temperatura, rodeadas de un material resistivo. La protección magnética está formada por una bobina, un núcleo móvil y un juego de contactos para cerrar o interrumpir el circuito. El principio de funcionamiento se basa en dos efectos que produce la corriente eléctrica al circular: el efecto térmico o calórico y el efecto magnético. El diseño de un disyuntor considera esos dos efectos para que, de acuerdo a un determinado valor de corriente, su funcionamiento sea normal, pero al excederse sea detectado por cualquiera de los dos mecanismos. Un exceso de corriente producirá aumento de temperatura y, por consiguiente, dilatación del bimetal, el cual activará el dispositivo de desconexión. Del mismo modo, el aumento de corriente produce atracción del núcleo, el cual activará el dispositivo de desconexión. En ambos casos, el disyuntor cuenta con un sistema de enclavamiento mecánico o traba que impide la reconexión automática del dispositivo. Para restablecer el paso de energía debe eliminarse la causa que provocó el exceso de corriente, destrabar el mecanismo bajando la palanca manualmente y luego volviéndola a subir. Las causas del exceso de corriente pueden ser una falla de cortocircuito, provocado por la unión de dos conductores activos a potencial diferente – como fase y neutro -, o la unión de un conductor activo que pase por la car casa metálica de un artefacto conectado a tierra. Otra causa de exceso de corriente puede ser una sobrecarga, que consiste en un aumento de la potencia por exceso de artefactos o porque un artefacto tiene una instalación deficiente. Esta situación se produce frecuentemente al conectar estufas o calefactores eléctricos en circuitos de m enor corriente nominal. Por sus características de operación, el elemento bimetálico del disyuntor actúa en forma lenta, por lo que se presta especialmente para la protección de sobrecargas; en cambio, el sistema magnético es de acción rápida y protege eficazmente del cortocircuito.
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PARTES DE UN INTERRUPTOR
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Variando las características de estos sistemas se pueden obtener disyuntores de diversas velocidades de operación, lo que permitirá ubicarlos en diferentes partes de una instalación y, de este modo, optimizar la protección.
Los disyuntores se conectan en serie, en la fase, entre el punto de alimentación y los posibles puntos de falla, con el objeto de delimitar la falla en un área reducida. La protección que esté más próxima al punto de falla debe operar primero y si ésta, por cualquier motivo, no actúa dentro de su tiempo normal, la que sigue debe hacerlo. El ideal es que la falla sea despejada en el disyuntor más cercano. Si se consigue este objetivo, los cortes de energía son sectorizados y la detección de la falla se hace más fácil. Al proyectar una instalación, entonces, deberán coordinarse las protecciones para conseguir selectividad en la operación. Por ejemplo, un disyuntor colocado en el empalme debe ser comparativamente más lento que uno ubicado en el tablero de distribución. Para lograr este efecto, se pueden estudiar las curvas tiempocorriente de los disyuntores tipo B, C, D - K, Z y MA.
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Según el número de polos se clasifican en:
Intensidad Nominal. Valor de intensidad a partir del cual debe abrir el magneto térmico por su protección térmica. Los calibres estándar son: 1,5 – 3 – 3,5 – 6 – 10 – 16 – 20 – 25 – 32 – 40 – 50 – 63 – 80 – 100 y 125A.
Curva de funcionamiento. Representa el tiempo de desconexión del interruptor, en función de la intensidad detectada.
• Zona A: Disparo •Zona B:
TÉRMICO, por sobrecarga.
Disparo ELECTROMAGNÉTICO, por cortocircuitos.
•Zona C: Transición
entre ambas zonas.
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A continuación, una tabla con los diferentes tipos de curvas de disparo según la aplicación del magneto térmico.
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Poder de corte del magneto térmico. Es el valor de la máxima intensidad de cortocircuito que puede cortar el aparato para la tensión y frecuencia nominal.
Características de un magneto térmico
Elección del magneto térmico. El magneto térmico elegido para proteger una línea eléctrica deberá cumplir la siguiente condición:
Ib ≤ In ≤ Iz Siendo:
Ib Intensidad de empleo o utilización, intensidad calculada de consumo de la instalación. In Intensidad nominal del aparato o intensidad de ajuste en aparatos regulables. Iz Intensidad máxima admisible en el conductor.
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DESCONEXIÓN-RECONEXIÓN
Desconexión térmica
En caso de sobrecarga la deformación de la lámina bimetálica provoca la apertura de los contactos
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Desconexión magnética
En caso de cortocircuito la corriente que atraviesa el solenoide tiene una magnitud tal que produce el desplazamiento del núcleo que a su vez provoca la apertura de los contactos
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La desconexión puede ser:
Manual: Mecánica Automática: Magnética, por corto circuitos; y Térmica por sobrecargas.
La reconexión es manual
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SELECTIVIDAD La selectividad asegura que la apertura del interruptor se produzca en aquel situado más próximo al defecto.
Grados de selectividad: A) selectividad total: la condición anterior se produce para todos los valores de corriente. B) selectividad parcial: cuando por encima de determinados valores de corriente se produce el disparo simultáneo de más de un interruptor.
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Tipos de selectividad:
Selectividad amperimétrica. El interruptor que esté aguas abajo debe cortar el circuito ante cortocircuitos, antes de que lo haga el superior Selectividad cronométrica. El interruptor que esté aguas abajo debe cortar el circuito en un tiempo inferior al de aguas arriba para una misma sobre intensidad Filiación. Efecto cascada o protección back-up. Permite el empleo de un interruptor con un poder de corte inferior a la corriente de cortocircuito prevista en el punto donde está instalado, con la condición de que exista otro dispositivo de protección instalado aguas arriba que posea el poder de corte necesario.
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EL INTERRUPTOR AUTOMÁTICO Estos dispositivos se utilizan para proteger contra cortocircuitos, así como también para proteger contra sobrecargas, corrientes de defecto y tensiones bajas. De esta manera, asumen la protección de equipos eléctricos contra sobrecalentamiento inadmisible.
Los interruptores automáticos protectores de motor, también llamados interruptores termo magnéticos, son dispositivos destinados para la maniobra, protección y seccionamiento de circuitos con cargas motrices primordialmente. Protegen simultáneamente estos motores contra la destrucción por arranque bloqueado, sobrecarga, cortocircuito y avería de un conductor externo en redes trifásicas.
Simbología del interruptor termomagnético
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Según la función de aplicación, sus vías de corriente se equipan con disparadores o relés. Los disparadores forman parte del interruptor. Los relés y aparatos de disparo por termistores actúan, por el contrario, eléctricamente a través de un disparador de mínima tensión o bobina de apertura por tens ión sobre el mecanismo del interruptor. La tabla, presenta un resumen de los disparadores y relés para interruptores automáticos.
Disparadores y relés de interruptores automáticos con función de protección
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Disparadores contra sobrecargas Los disparadores contra sobrecargas con retardo dependiente de la corriente, pueden regularse dentro de un determinado margen y, a veces, están ajustados en un valor fijo. El ajuste se efectúa con ayuda de un botón giratorio, mediante la entrada con pulsadores o con una palanca. Con la corriente ajustada Ir (corriente de reacción) se determina la curva característica de disparo.
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En los disparadores electrónicos contra sobrecargas se puede modificar el tiempo de disparo para (7,2 x Ir) por medio del ajuste CLASS (Clase de disparo). En las normas DIN VDE y publicaciones de la IEC, se dan indicaciones relacionadas con las corrientes de reacción y el comportamiento de los disparadores y relés térmicos con retardo dependiente de la corriente de protección contra sobrecargas.
Disparadores por cortocircuitos Los disparadores electromagnéticos contra cortocircuitos pueden estar ajustados a un valor fijo o ser regulables. Los de algunos fabricantes son siempre ajustables. La tabla muestra los márgenes de ajuste de los disparadores de protección contra cortocircuitos. Según la norma DIN VDE 0660, la corriente de reacción, para la que se producirá el disparo, puede tener una desviación del ±20% del valor ajustado.
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Disparador por mínima tensión El disparador o bobina por mínima tensión se utiliza para vigilar la tensión de la r ed, en circuitos de enclavamientos eléctricos o para desconectar a distancia. Debe disparar el interruptor cuando la tensión asignada de alimentación del circuito de mando Us descienda a un rango equivalente a una tensión de accionamiento Uc,entre 0,35 y 0,7 . Us.. Si la tensión de mando Us; se toma directamente de la red, el interruptor desconecta sin retardo tras una caída o falla de la tensión de alimentación.
Disparador por mínima tensión
Los disparadores por mínima tensión por re tardo se utilizan en redes con deficiencias en el suministro de potencia para evitar que los interruptores disparen con cada fluctuación o caídas breves de la tensión de la red. El retardo que puede seleccionarse, por lo general, entre 1, 2 ó 3 segundos, se obtiene mediante un elemento de retardo. La interrupción de la conexión entre el elemento de retardo y el disparador permite operar con desconexión inmediata (por ejemplo, en paradas de servicio o de emergencia).
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