Interruptores Automticos

INTERRUPTORES AUTOMTICOSTienen como funcin proteger los circuitos contra sobrecargas y cortocircuitos.

Para ello disponen de dos rels independientes, uno para las sobrecargas y otra para los cortocircuitos. La accin de cualquiera de ellos ordena la apertura de los contactos y el corte de la sobreintensidad.

El cierre suele ser manual y la apertura automtica al producirse una sobreintensidad.

El interruptor automtico es un dispositivo de conmutacin mecnico capaz de proteger el cableado del circuito, de cerrar, transportar y cortar corrientes en condiciones de circuito normales, as como de cerrar y transportar corrientes por un tiempo especificado, adems de cortar corrientes bajo condiciones de circuito anormales especificadas, como las de un cortocircuito (IEC 947-1).Los interruptores termomagnticos se caracterizan por una intensidad nominal, que es aquel valor de la corriente a partir del cual deben abrir el circuito. Dependiendo del nivel de sobrecorriente la respuesta ser ms o menos rpida segn se puede ver en la figura. El nombre se debe a que pueden actuar mediante un disparo trmico o mediante un disparo magntico que caracteriza las dos zonas de funcionamiento que se indican.

Estos interruptores incluyen un rel trmico y otro magntico que son los elementos que originan los disparos. El primero de ellos suele estar constituido por unas lminas bimetlicas que tienen capacidad de deformarse al variar la temperatura debido a la dilatacin diferencial de los metales que las constituyen, actuando principalmente en caso de sobrecargas. Si la corriente aumenta por encima de un determinado valor, algo habitual en el caso de cortocircuito acta el disparo magntico que es ms rpido como se observa en la grfica.

Interruptores AutomticosCurva De Disparo

Curvas De DisparoUna sobrecarga, caracterizada por un incremento paulatino de la corriente por encima de la In, puede deberse a una anomala permanente que se empieza a manifestar (falla de aislacin), tambin pueden ser transitorias (por ejemplo, corriente de arranque de motores).Tanto cables como receptores estn dimensionados para admitir una carga superior a la normal durante un tiempo determinado sin poner en riesgo sus caractersticas aislantes.Cuando la sobrecarga se manifiesta de manera violenta (varias veces la In) de manera instantnea estamos frente a un cortocircuito, el cual deber aislarse rpidamente para salvaguardar los bienes.

Un interruptor automtico contiene dos protecciones independientes para garantizar:

1- Proteccin contra sobrecargas: Su caracterstica de disparo es a tiempo dependiente o inverso, es decir que a mayor valor de corriente es menor el tiempo de actuacin.2- Proteccin contra cortocircuitos: Su caracterstica de disparo es a tiempo independiente, es decir que a partir de cierto valor de corriente de falla la proteccin acta, siempre en el mismo tiempo.

Las normas IEC 609 7- y 60898 fijan las caractersticas de disparo de las protecciones de los interruptores automticos.

Curva B: Circuitos resistivos (para influencia de transitorios de arranque) o con gran longitud de cables hasta el receptor.Curva C: Cargas mixtas y motores normales en categora AC (proteccin tpica en el mbito residencial).Curva D: Circuitos con transitorios fuertes, transformadores, capacitores, etc.

Protegen lneas y receptores en general.Son los reyes indiscutibles en los circuitos de las instalaciones elctricas deInterior en BT, de uso domstico anlogo.CURVA DE DISPARO TIPO C

1,13 In Ir 1,45 In

5In Im 10In

Protegen receptores con fuertes puntas de corriente de arranque, como motores, transformadores y algunos receptores electrnicos.CURVA DE DISPARO TIPO D

1,13 In Ir 1,45 In

10In Im 20In

Interruptores Magnticos Y TrmicosElemento de disparo trmico: es un rel trmico que se encarga de actuar cuando se produce una sobrecarga. Se trata de una lmina bimetlica donde los respectivos metales tienen distintos coeficientes de dilatacin. Al atravesarlos una sobrecorriente, se alargan uno ms que otro con la que al final la lmina se dobla, produciendo una fuerza sobre un resorte que dispara el interruptor.

Elemento de disparo magntico: es una bobina por la que circula la corriente a controlar. Cuando la corriente alcanza un determinado mltiplo de la intensidad nominal la bobina atrae a una pieza metlica cuyo movimiento provoca el disparo de la proteccin. Su misin es la proteccin contra cortocircuitos.

Abreviaturas Para La Designacin DeInterruptores AutomticosACB: Interruptor automtico de aire (Air Circuit Breaker). Interruptores automticos grandes y abiertos para la proteccin de instalaciones en el intervalo de intensidad de aproximadamente > 100 A (valor tpico).CB: Interruptor automtico (Circuit Breaker).MCB: Interruptor automtico en miniatura (Miniature Circuit Breaker). Interruptores automticos pequeos para la proteccin del cableado, monopolar o multipolar, especialmente en instalaciones de construccin.MCCB: Interruptores automticos de caja moldeada (Moulded Case Circuit Breakers). Un interruptor automtico dotado de una caja de soporte de material aislante moldeado que forma una parte integral del interruptor automtico (IEC 947-2).No deben confundirse con:

MCC: Centro de control de motores (Motor Control Centre). Cuadros de distribucin extrables de baja tensin para circuitos derivados de motor con interruptor principal y enclavamiento de puerta.

MCR: Rel de control principal (Master Control Relay).Desconexin Magntica Por Cortocircuito

Disparo Magntico

Al circular la corriente el electroimn crea una fuerza que, mediante un dispositivo mecnico adecuado, tiende a abrir un contacto, pero slo podr abrirlo si la intensidad I que circula por la carga sobrepasa el lmite de intervencin fijado. Este nivel de intervencin suele estar comprendido entre 3 y 20 veces la intensidad nominal (la intensidad de diseo del interruptor termomagntico) y su actuacin es de aproximadamente unas 25 milsimas de segundo, lo cuallo hace muy seguro por su velocidad de reaccin. Esta es la parte destinada a la proteccin frente a los cortocircuitos, donde se produce un aumento muy rpido y elevado de corriente.

Vista en perfil de la desconexin magntica por cortocircuitoDesconexin Trmica Por Sobrecarga

Disparo Trmico

La otra parte est constituida por una lmina bimetlica que, al calentarse por encima de un determinado lmite por efecto de la corriente que circula por ella, sufre una deformacin y pasa a una posicin que activa el correspondiente dispositivo mecnico, provoca la apertura del contacto.Esta parte es la encargada de proteger de corrientes que, aunque son superiores a las permitidas por la instalacin, no llegan al nivel de intervencin del dispositivo magntico. Esta situacin es tpica de una sobrecarga, donde el consumo va aumentando conforme se eleva la corriente por conexin de aparatos o mal funcionamiento de los mismos.

Vista en perfil de la deformacin de la lmina bimetlica por sobrecarga

Ambos dispositivos se complementan en su accin de proteccin, el magntico para loscortocircuitos y el trmico para las sobrecargas.

Adems de esta desconexin automtica, el aparato est provisto de una palanca que permite la desconexin manual de la corriente y el rearme del dispositivo automtico cuando se ha producido una desconexin. No obstante, este rearme no es posible si persisten las condiciones de sobrecarga o cortocircuito. Incluso volvera a saltar, aunque la palanca estuviese sujeta con el dedo, ya que utiliza un mecanismo independiente para desconectar la corriente y bajar la palanca. Los contactos disponen de una cmara apaga-chispas, que extingue arcos elctricos durante el momento de apertura de estos por lo que reducen su deterioro.Seleccin De Un Interruptor TermomagnticoUn interruptor termomagntico debe tener presente, estas caractersticas:Cierre rpido: Es la capacidad de los contactos del interruptor de cerrarse rpidamente,independiente de la velocidad de maniobra del operador. Evita el desgaste prematuro de loscontactos.Resistencia a los choques elctricos: Es la aptitud de mantener la rigidez dielctrica de sus contactos abiertos evitando la circulacin de corriente hacia la carga provocada por sobretensiones transitorias (segn onda 8/20us) que crean arcos elctricos de corta duracin y peligrosos. La variable medible es la tensin de impulso, se mide en kV y la norma IEC 60947-2 exige 4 kV.Cmara de extincin de arco con limitacin de la corriente de C.C. que permite el menor deterioro de la instalacin sufrida por el shock calrico durante un cortocircuito.Resistencia a los choques mecnicos: Su envolvente termoplstica flexible permite evitar quiebres y roturas del interruptor debido a condiciones severas de manipulacin, hasta 30G (G: aceleracin de gravedad). Por ejemplo, cada accidental del embalaje o el interruptor suelto mientras se est montando.Interruptores Automticos (Disyuntores) De Potencia (Uso Industrial)Como ya vimos, estos dispositivos tambin protegen frente a sobrecargas y cortocircuitos, pero en entornos industriales (calibres hasta 6000 A)Los rels de proteccin son electrnicos y toman una muestra de las intensidades de los conductores desde los secundarios de transformadores de intensidad.

Las partes constituyentes son:a) Contacto de apertura-cierreb) Disparador electromecnico del disyuntorc) Transformadores de intensidadd) Rel de proteccin

ClasificacinLos interruptores automticos tienen, sobre todo, la capacidad de interrumpir corrientes de cortocircuito. Por esta razn, estn divididos en categoras bsicas segn su capacidad de corte, tipo de estructura y capacidad para limitar la corriente de cortocircuito. Por consiguiente, pueden clasificarse como:Interruptores Automticos Con Extincin De La Intensidad Al Paso Por Cero. Interruptores Automticos De Limitacin De Corriente.

Segn sus caractersticas de sobreintensidad, los interruptores automticos de los dos tipos anteriores pueden subdividirse en otros dos grupos:

Interruptores Automticos Para La Proteccin De Motores. Interruptores Automticos Para La Proteccin De Circuitos De Conexin E Instalaciones.

Interruptor Automtico Con Extincin De La Intensidad Al Paso Por CeroEn el caso de una corriente alterna, el arco se extingue de forma automtica con el paso por cero. Esta propiedad se emplea en los interruptores automticos con extincin de la intensidad al paso por cero y evita el recebado del arco.

La trayectoria del arco se desioniza por la absorcin de la energa trmica. En otras palabras, las partculas cargadas o iones son apartadas de la trayectoria por la que se form el arco justo antes de su extincin. De este modo se evita el recebado del arco a causa de una recuperacin de tensin entre los contactos despus de la corriente nula.Debido a que la corriente se interrumpe slo despus del paso por cero natural del semiperiodo, este tipo de interruptores automticos permite valores de paso bastante altos y se utilizan principalmente para el trabajo estndar de proteger el cableado de conexin y las instalaciones. Interruptor Automtico De Limitacin De CorrienteCon el fin de reducir el esfuerzo mecnico (por fuerzas electrodinmicas) y trmicosobre el objeto que se desea proteger, la corriente debe interrumpirse justoal iniciarse el cortocircuito, antes de alcanzar el valor potencial mximo (porejemplo, para evitar que se suelden los contactos del contactor).

Esto se logra mediante:La rpida apertura de los contactos principales.La rpida formacin de una alta tensin de arco (apartar el arco rpidamente de los extremos de los contactos y dirigirlo hacia la cmara de arco).Los interruptores automticos de limitacin de corriente se utilizan en una amplia gama de aplicaciones. Ya no es necesario realizar complejos clculos de la intensidad de cortocircuito para cada punto de la red donde se instala un interruptor automtico.

Las caractersticas que hacen que la planificacin sea tan sencilla con los interruptores automticos como con los fusibles son las siguientes:

Alta Capacidad De Corte: Elimina la necesidad de calcular la intensidad de cortocircuito. En las aplicaciones reales, el nivel de fallo (intensidad de cortocircuito potencial) en el punto donde estn instalados los interruptores automticos para circuitos derivados de motor suele estar en el intervalo de 120 kA. Si la capacidad de corte del interruptor automtico est por encima de este valor, no es necesario realizar ningn otro clculo. Los interruptores automticos pueden utilizarse en cualquier punto de la instalacin sin necesidad de clculos de dimensionamiento.

Valores De Paso Bajos: Los contactores conectados aguas arriba soportan un esfuerzo menor gracias a la considerable limitacin de corriente de cortocircuito ejercida por los interruptores automticos. La coordinacin de cortocircuito se simplifica y no es necesario consultar las tablas de coordinacin de cortocircuito (los fabricantes realizan pruebas para las tablas de coordinacin de cortocircuito y alimentacin). La combinacin de un interruptor automtico y un contactor seleccionados en base a sus intensidades nominales puede, en la mayora de los casos, cumplir los requisitos del tipo de coordinacin sin otras consideraciones.

Interruptor Automtico Con Caractersticas De Proteccin De Motores Es un interruptor termomagntico cuya intensidad de disparo trmico es regulable. Se protege frente a sobreintensidades, ya que permite ajustar la intensidad de disparo trmico a la intensidad nominal del motor.

La inmensa mayora de rels trmicos se utilizan para proteger motores frente a sobrecargas, de tal modo que deben ir acompaados de proteccin frente a cortocircuitos. Estos no tienen contactos de fuerza, es decir que directamente no interrumpen las intensidades de sobrecarga, sino que a travs de un circuito de mando dan la orden de apertura a un contactor asociado.

Interruptor Termomagntico

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Rel trmicoGuarda MotorLos interruptores automticos de proteccin de motores deben poseer al menos las siguientes caractersticas:

Disparador trmico (bimetlico) ajustable, con ajuste igual al de la corriente del motor (o disparador electrnico).Compensacin de temperatura ambiental (en el caso del bimetal).Disposicin segura para la proteccin del motor contra posibles fallos de fase (por ejemplo, calibracin especial, proteccin diferencial o detector de fallo de fase electrnico) para adecuarse a los motores.

Interruptor Automtico Para La Proteccin De Instalaciones Y Cables ConductoresLos requisitos de los interruptores automticos para la proteccin de instalaciones y cables conductores son algo menos exigentes:A menudo, el intervalo de intensidad es fijo.El disparador trmico es menos preciso.No hay compensacin de temperatura ambiental.El umbral de disparo del disparador magntico de cortocircuito suele ser ms bajo (por ejemplo, 34 x In)En algunos casos, interrumpen el cortocircuito con temporizacin.Estos interruptores automticos se utilizan para la proteccin de instalaciones (proteccin de apoyo, proteccin del cableado de conexin, conmutacin en cascada (en serie) de interruptores automticos, alimentadores selectivos) y no para la proteccin de alimentadores de carga individuales como los motores.

La proteccin del cableado de conexin puede realizarse con disparadores trmicos (bimetlicos) sin compensacin de temperatura ambiental o con dispositivos electrnicos de proteccin relativamente sencillos. La proteccin de un motor con el interruptor automtico anteriormente indicado slo es posible junto con un dispositivo de proteccin de motores adicional.