Captulo II Interruptores Termomagnticos

u funcin principal es la proteccin contra sobrecorrientes moderadas (sobrecargas), y sobrecorrientes severas (cortocircuito). Se aplica en baja tensin (BT) para la proteccin de motores, alimentadores y transformadores. Formas de construccin Se trata de un interruptor de carga equipado con una unidad de disparo que funciona como elemento repetitivo de proteccin. La apertura de los contactos se da en aire, auxiliados por "cmaras de arqueo" para extinguir el arco elctrico que se forma, y apoyados con un mecanismo de apertura y cierre rpido. Todo el conjunto est alojado en una caja moldeada fabricada a partir de un material fenlico (vea las figuras II.1, II.2,y II.6).

FIGURA II.1 Vista en corte de un interruptor tipo termomagntico (cortesa de FPE).

Clasificacin general Por el tipo de unidad de disparo, existen dos grupos bsicos:

Tipo termomagntico.

Algunas caractersticas adicionales de este tipo de interruptor son:

Prev proteccin en las tres fases (versin de 3 polos)

Se opera con una palanca que puede ser del tipo rotatoria o tipo "togle".

Est equipado con un indicador de posicin (abierto o cerrado).

Principio de operacin.

Como el nombre lo indica, el interruptor tipo termomagntico est integrado con un elemento trmico y uno magntico. El elemento trmico tiene una caracterstica de respuesta de tiempo inverso y responde a valores de sobrecorriente de las llamadas moderadas (entre valores superiores al 100% y hasta aproximadamente 500% del valor de la corriente nominal del interruptor). Por otro lado, el elemento magntico responde a las sobrecorrientes severas (arriba de 500% de la corriente nominal del interruptor).Vea curva caracterstica de respuesta en las figuras II.4 y La figura II.3 ilustra claramente la forma de operacin del interruptor.

Cuenta con juegos de conectores o zapatas para conectarse con cable del lado lnea y del lado carga.

Permite el montaje de accesorios tales como: bobinas en derivacin para disparo elctrico, contactos auxiliares y de alarma para propsitos de sealizacin, adems de algunos otros que sugieren los fabricantes de este tipo de interruptores.

Trminos utilizados en la especificacin de interruptores termomagnticos

Extingue el arco aproximadamente en 1/2 ciclo.

1. Placas de acero paralelas 2. Contactos cerrados. rodean los contactos fijos y mviles.

1) Marco. Se refiere al rango o gama de corrientes nominales posibles dentro de l. Por ejemplo, en el marco de 250 A. se dispone de 125, 150, 175, 200, 225 y 250 A.

2) Corriente nominal. El valor de corriente al

cual ha sido calibrado el interruptor en fbrica para su respuesta. Ejemplos: 200 A, 225 A.

3) Capacidad interruptiva. Es la corriente rms mxima de falla que el interruptor puede interrumpir o desconectar a un cierto valor de voltaje, en forma segura sin que se destruya. Para un mismo marco pueden existir dos o ms opciones en cuanto a capacidad interruptiva. Por ejemplo, segn se observa en la tabla II.I en el marco de 250 A est disponible para 480 V, en capacidad interruptiva normal con 22,000 A simtricos, y en alta capacidad interruptiva con 35,000 A simtricos. Actualmente, algunos fabricantes ofrecen versiones en extra alta capacidad interruptiva, que alcanzan valores superiores a los 35,000 A simtricos.

4) Nmero de polos. Depende del nmero de fases del circuito por proteger. Un circuito trifsico requiere de tres polos, mientras que un circuito bifsico podr ser controlado y protegido con un interruptor de dos polos, y uno monofsico con la versin de un polo.

5) Tensin mxima. Valor de voltaje al cual el interruptor opera. Los fabricantes informan del voltaje mximo al cual puede operar el interruptor, obviamente el voltaje nominal deber ser igual o menor al mximo especificado.

3. Contactos abrindose 4. Extensin del arco hacia formacin del arco. la garganta de la cmara de arqueo.

5. Arco a punto de romperse. 6. Arco roto en segmentos, enfriado y extinguido.

FIGURA II.2 Principio deionizante de la cmara de arqueo.

Forma de especificacin Al especificar un interruptor del tipotermomagntico se deben mencionar lascaractersticas que se listan a continuacin, y quelos fabricantes informan en una modalidad comola que se observa en las tablas II.I y II.II.

El marco, la corriente nominal, la capacidad interruptiva, el nmero de polos, la tensin nominal y los accesorios.

Ejemplo. Interruptor termomagntico marco KA250, corriente nominal de 250 A., 22,000 A. de capacidad interruptiva, 3 polos, 480 V, con un contacto de alarma normalmente abierto, marca IEM.

Accin magntica

La accin trmica combinada con la magntica provee una proteccin termomagntica

FIGURA II.3 Principio de operacin de los elementos trmico y magntico.

II-3

TABLA II.I Tabla de especificaciones para el marco de 250 A. (cortesa de Square Co.)

II-4

FIGURA II.4 Curva caracterstica de respuesta I-t para marco de 250 A (cortesa de Square Co.)

II-5

TABLA II.2 Tabla de especificaciones para el marco de 400 A (cortesa de Square Co.)

II-6

FIGURA II.5 Curva caracterstica de respuesta I-t para marco de 400 A (cortesa de Square Co.)

II-7

Curvas caractersticas de disparo el dial de la unidad de disparo (vea la figura II.6). Como se observa en la curva, el disparo mnimo de la unidad magntica tanto para el ajuste bajo como para el ajuste alto, se presenta dentro de cierto margen, por lo que su respuesta se puede presentar dentro la banda definida por dicho margen; por lo general, esta caracterstica de ajuste en el disparo magntico, el cual finalmente se encarga de la proteccin contra la falla de cortocircuito trifsico, no est disponible en el marco de 100 A.

Establecen la caracterstica de respuesta corriente-tiempo (I-t) de un interruptor en particular y se deben obtener con los fabricantes. Las FIGURAS II.4 y II.5 son ejemplos tpicos de ese tipo de curvas, y como se puede observar en ellas, estn trazadas en hojas "log-log", con cuatro y medio ciclos logartmicos para el eje horizontal correspondiente a los valores de corriente (I) y un poco ms de seis para el eje vertical que corresponde al tiempo (t).

La FIGURA II.4 ilustra la respuesta I-t de un interruptor tipo termomagntico para las corrientes nominales disponibles dentro del marco de 250 A. La curva representa la respuesta del elemento trmico con una caracterstica de tiempo inverso, y de repuesta instantnea para el elemento magntico. Como se puede observar en dicha la curva, el elemento trmico responde a sobrecorrientes moderadas, mayores y hasta aproximadamente cinco veces la corriente nominal; mientras que el disparo del elemento magntico se presenta en valores que van de cinco (valor mnimo) hasta diez veces (valor mximo) dicha corriente. Tambin se puede observar que el tiempo de respuesta del disparo magntico se da en aproximadamente 1 ciclo (0.01667 s).

Algunos accesorios que se pueden montar en los interruptores termomagnticos, son:

Bobina para disparo elctrico. Bobina de disparo por bajo voltaje. Contactos de alarma. Contactos auxiliares. Estos interruptores pueden ser instalados en: Gabinetes independientes. Tableros de distribucin. Centros de control de motores.

FIGURA II.6 Unidad de disparo tpica para marcos de 250 A. y mayores.

FIGURA II.6 Unidad de disparo tpica para marcos de

225 A. y mayores

La figura II.5 corresponde a un marco de 400 A., el perfil de la curva caracterstica es similar a la de un marco de 250 A, en la que tambin es posible ajustar el disparo del elemento magntico dentro de un rango marcado como ajuste bajo y ajuste alto, que corresponden tambin a 5 y 10 veces la corriente nominal respectivamente; con la posibilidad de ajuste a valores intermedios marcados en

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