Tema IX: Aparamenta de protección y maniobra asociada a las máquinas eléctricas Universidad de...

Tema IX: Aparamenta de protección y maniobra

asociada a las máquinas eléctricas

Tema IX: Aparamenta de protección y maniobra

asociada a las máquinas eléctricas

Universidad de Oviedo Universidad de Oviedo

Dpto. de Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Computadores y

Sistemas

Dpto. de Ingeniería Eléctrica, Electrónica de Computadores y

Sistemas

Elementos que Elementos que protegen a las protegen a las

personaspersonas

Elementos de Elementos de control que control que gobiernan el gobiernan el

funcionamiento de funcionamiento de los receptoreslos receptores

Elementos de maniobra que Elementos de maniobra que permiten conectar, permiten conectar,

desconectar y alterar el desconectar y alterar el funcionamiento de los funcionamiento de los

receptoresreceptores

Receptores: Receptores: elementos que se elementos que se alimentan con la alimentan con la

potencia potencia suministrada por la suministrada por la

redred

Elementos que protegen Elementos que protegen a la instalación: a la instalación: (protección de (protección de conductores y conductores y

receptores)receptores)

9.1. Elementos de una 9.1. Elementos de una instalación eléctricainstalación eléctrica

Conductores que Conductores que transmiten la transmiten la

energía eléctrica energía eléctrica a los receptoresa los receptores

9.2. Aparamenta 9.2. Aparamenta eléctricaeléctrica

Conjunto de aparatos de maniobra, protección, medida, regu-lación, y control, incluidos los accesorios de las canalizaciones eléctricas utilizados en instalaciones de baja y alta tensión.

La aparamenta eléctrica se define a partir de los valores asig-nados a algunas de sus magnitudes funcionales (tensión co-rriente, potencia, temperatura, etc.). Estos valores son los llamados valores nominales o asignados.

Se denomina valor nominal de una cualidad determinada de un aparato al valor de la magnitud que define al aparato para esa cualidad.

El fabricante de la aparamenta, los criterios de diseño y la normativa vigente definen cuales deben ser los valores nonimales para las distintas magnitudes de cada aparato.

Conjunto de aparatos de maniobra, protección, medida, regu-lación, y control, incluidos los accesorios de las canalizaciones eléctricas utilizados en instalaciones de baja y alta tensión.

La aparamenta eléctrica se define a partir de los valores asig-nados a algunas de sus magnitudes funcionales (tensión co-rriente, potencia, temperatura, etc.). Estos valores son los llamados valores nominales o asignados.

Se denomina valor nominal de una cualidad determinada de un aparato al valor de la magnitud que define al aparato para esa cualidad.

El fabricante de la aparamenta, los criterios de diseño y la normativa vigente definen cuales deben ser los valores nonimales para las distintas magnitudes de cada aparato.

9.3. Magnitudes de la 9.3. Magnitudes de la aparamenta eléctrica Iaparamenta eléctrica I

Tensión nominal: máxima tensión asignada por el fabricante para el material del que está construido el dispositivo. Suele estar ligada al aislamiento y a otras características funciona-les dependientes de la tensión.

Corriente nominal: máxima corriente que se puede mante-ner de forma indefinida sin que supere la máxima tempera-tura establecida en las normas ni se produzca ningún tipo de deterioro. Existen valores normalizados, por ejemplo, para interruptores automáticos y diferenciales: 6A, 10A, 16A, etc.

Máxima intensidad térmica: máxima corriente que puede circular por un dispositivo durante un tiempo prolongado (especificado por el fabricante) sin producir calentamiento excesivo que genere daños.

Tensión nominal: máxima tensión asignada por el fabricante para el material del que está construido el dispositivo. Suele estar ligada al aislamiento y a otras características funciona-les dependientes de la tensión.

Corriente nominal: máxima corriente que se puede mante-ner de forma indefinida sin que supere la máxima tempera-tura establecida en las normas ni se produzca ningún tipo de deterioro. Existen valores normalizados, por ejemplo, para interruptores automáticos y diferenciales: 6A, 10A, 16A, etc.

Máxima intensidad térmica: máxima corriente que puede circular por un dispositivo durante un tiempo prolongado (especificado por el fabricante) sin producir calentamiento excesivo que genere daños.

9.3. Magnitudes de la 9.3. Magnitudes de la aparamenta eléctrica IIaparamenta eléctrica II

Máxima corriente de sobrecarga:Máxima corriente de sobrecarga: valor máximo de la valor máximo de la corrien-te que se puede soportar durante una sobrecarga. corrien-te que se puede soportar durante una sobrecarga. Este valor debe ir asociado al tiempo de duración de la Este valor debe ir asociado al tiempo de duración de la sobrecarga. sobrecarga.

Nivel de aislamiento:Nivel de aislamiento: se define por los valores de las tensio- se define por los valores de las tensio-nes utilizadas en los ensayos de aislamiento a frecuencia in-nes utilizadas en los ensayos de aislamiento a frecuencia in-dustrial y ante ondas tipo rayo. Estos valores indican la dustrial y ante ondas tipo rayo. Estos valores indican la capa-cidad del aparato para soportar dichas sobretensiones.capa-cidad del aparato para soportar dichas sobretensiones.

Poder de cierre:Poder de cierre: máximo valor de la intensidad sobre la que máximo valor de la intensidad sobre la que puede cerrar correctamente un interruptor, contactor o relé.puede cerrar correctamente un interruptor, contactor o relé.

Poder de corte o capacidad nominal de ruptura:Poder de corte o capacidad nominal de ruptura: máximo máximo valor de la intensidad que un interruptor, contactor, relé o valor de la intensidad que un interruptor, contactor, relé o fusible es capaz de abrir sin sufrir daños.fusible es capaz de abrir sin sufrir daños.

9.4. Solicitaciones a las que 9.4. Solicitaciones a las que está sometida la aparamenta está sometida la aparamenta

eléctricaeléctricaCalentamiento: la aparamenta eléctrica está sometida al calentamiento derivado del efecto Joule y de las pérdidas causadas por efectos magnéticos (corrientes parásitas) y pérdidas en los aislantes (pérdidas dieléctricas).

Aislamiento: la aparamenta eléctrica padece los proble-mas derivados de la influencia del medio ambiente y las alteraciones producidas por el tiempo en los materiales aislantes sólidos líquidos y gaseosos.

Esfuerzos mecánicos: el problema de los esfuerzos mecá-nicos tiene su origen en las fuerzas electrodinámicas que se manifiestan entre conductores próximos cuando son recorridos por corrientes eléctricas y en las dilataciones que experimentan al calentarse.

Calentamiento: la aparamenta eléctrica está sometida al calentamiento derivado del efecto Joule y de las pérdidas causadas por efectos magnéticos (corrientes parásitas) y pérdidas en los aislantes (pérdidas dieléctricas).

Aislamiento: la aparamenta eléctrica padece los proble-mas derivados de la influencia del medio ambiente y las alteraciones producidas por el tiempo en los materiales aislantes sólidos líquidos y gaseosos.

Esfuerzos mecánicos: el problema de los esfuerzos mecá-nicos tiene su origen en las fuerzas electrodinámicas que se manifiestan entre conductores próximos cuando son recorridos por corrientes eléctricas y en las dilataciones que experimentan al calentarse.

9.5. Aparamenta de 9.5. Aparamenta de maniobramaniobra

Objetivo:Objetivo: establecer o interrumpir la corriente en uno o varios establecer o interrumpir la corriente en uno o varios circuitos bajo las condiciones previstas de servicio sin daños circuitos bajo las condiciones previstas de servicio sin daños para el dispositivo de maniobra y sin perturbar el para el dispositivo de maniobra y sin perturbar el funcionamiento de la instalación.funcionamiento de la instalación.

Aplicación:Aplicación: conexión y desconexión de consumidores. conexión y desconexión de consumidores. Revisiones periódicas de la instalación y los elementos del Revisiones periódicas de la instalación y los elementos del sistema.sistema.

Tipos de maniobra:Tipos de maniobra: existen dos tipos de maniobra según que existen dos tipos de maniobra según que circule corriente o no ( o la tensión entre contactos sea circule corriente o no ( o la tensión entre contactos sea despreciable) por el elemento de maniobra cuando se despreciable) por el elemento de maniobra cuando se produzca ésta: maniobras en vacío y en carga.produzca ésta: maniobras en vacío y en carga.

Dispositivos de maniobra:Dispositivos de maniobra:Seccionador (maniobras en vacío)Seccionador (maniobras en vacío)

Interruptor (maniobras en carga)Interruptor (maniobras en carga)

Contactor (maniobras en carga)Contactor (maniobras en carga)

9.5.1 Seccionadores I9.5.1 Seccionadores IDispositivo Dispositivo mecánicomecánico de conexión que, por razones de de conexión que, por razones de

seguridad, asegura, en posición de abierto, una distancia seguridad, asegura, en posición de abierto, una distancia de seccionamiento que satisface unas determinadas de seccionamiento que satisface unas determinadas

condiciones de aislamiento.condiciones de aislamiento.El seccionador El seccionador SÓLOSÓLO es capaz de abrir o cerrar el circuito es capaz de abrir o cerrar el circuito cuando la corriente es despreciable o no hay diferencia de cuando la corriente es despreciable o no hay diferencia de

potencial entre sus contactos. potencial entre sus contactos.

Las condiciones Las condiciones DE AISLAMIENTODE AISLAMIENTO que debe satisfacer se que debe satisfacer se refieren a la capacidad de soportar determinados valores refieren a la capacidad de soportar determinados valores

de las tensiones tipo rayo y de maniobra.de las tensiones tipo rayo y de maniobra.

NO TIENE PODER DE CIERRE NI DE CORTENO TIENE PODER DE CIERRE NI DE CORTE, , debe debe trabajartrabajar

sin carga. Se utiliza para garantizar la desconexión de la sin carga. Se utiliza para garantizar la desconexión de la instalación cuando se realizan trabajos sobre ellainstalación cuando se realizan trabajos sobre ella

Los Los seccionadores seccionadores

tienen 2 estados tienen 2 estados lógicos: abierto lógicos: abierto

y cerradoy cerrado

Los Los seccionadores seccionadores

tienen 2 estados tienen 2 estados lógicos: abierto lógicos: abierto

y cerradoy cerrado

Físicamente están constituidos Físicamente están constituidos por un conjunto de cuchillas y por un conjunto de cuchillas y

unos elementos aislantes.unos elementos aislantes.

Físicamente están constituidos Físicamente están constituidos por un conjunto de cuchillas y por un conjunto de cuchillas y

unos elementos aislantes.unos elementos aislantes.

Se accionan manualmente Se accionan manualmente y su velocidad de y su velocidad de

operación es la que les operación es la que les aplique el operador (en aplique el operador (en ocasiones se emplean ocasiones se emplean

muelles para acelerar la muelles para acelerar la maniobra).maniobra).

Se accionan manualmente Se accionan manualmente y su velocidad de y su velocidad de

operación es la que les operación es la que les aplique el operador (en aplique el operador (en ocasiones se emplean ocasiones se emplean

muelles para acelerar la muelles para acelerar la maniobra).maniobra).

Son dispositivos de Son dispositivos de seguridad que seguridad que

indican claramente indican claramente la posición de sus la posición de sus

contactos para contactos para mostrar si la mostrar si la

instalación está instalación está conectada o noconectada o no

Son dispositivos de Son dispositivos de seguridad que seguridad que

indican claramente indican claramente la posición de sus la posición de sus

contactos para contactos para mostrar si la mostrar si la

instalación está instalación está conectada o noconectada o no

Si se maniobran con la instalación en carga Si se maniobran con la instalación en carga se produce su destrucción (salvo en se produce su destrucción (salvo en

seccionadores especiales diseñados para seccionadores especiales diseñados para trabajar en carga)trabajar en carga)

Si se maniobran con la instalación en carga Si se maniobran con la instalación en carga se produce su destrucción (salvo en se produce su destrucción (salvo en

seccionadores especiales diseñados para seccionadores especiales diseñados para trabajar en carga)trabajar en carga)

9.5.1 Seccionadores II9.5.1 Seccionadores II

9.5.1 Seccionadores III9.5.1 Seccionadores IIICuanto más rápido se Cuanto más rápido se

realice la maniobra realice la maniobra antes se extingue el antes se extingue el

arcoarco

Se introducen resortes Se introducen resortes de forma que la de forma que la

separación de las separación de las cuchillas de los cuchillas de los

contactos tiene lugar contactos tiene lugar cuando se vence la cuando se vence la fuerza recuperadora fuerza recuperadora

del muelledel muelle

La apertura se La apertura se produce “de golpe” produce “de golpe” aunque el usuario aunque el usuario

desplace la palanca desplace la palanca lentamente lentamente

Cuchillas

Muelle

Seccionador de cuchillas

Curso de aparamenta Curso de aparamenta eléctrica: Merlin Gerineléctrica: Merlin Gerin

9.5.1 Seccionadores IV9.5.1 Seccionadores IV

Seccionador de alta Seccionador de alta tensióntensión

Seccionadores Seccionadores con fusibles con fusibles

para baja para baja tensióntensión

Seccionadores Seccionadores con fusibles con fusibles

para baja para baja tensióntensión

Catálogos comercialesCatálogos comerciales

9.5.2 Interruptores I9.5.2 Interruptores I Interruptor:Interruptor: aparato mecánico de conexión capaz de estable-cer, aparato mecánico de conexión capaz de estable-cer,

soportar e interrumpir la corriente del circuito en condi-ciones soportar e interrumpir la corriente del circuito en condi-ciones normales y circunstancialmente en condiciones de fallo normales y circunstancialmente en condiciones de fallo (cortocircuito).(cortocircuito).

Interruptor automático o disyuntor: Interruptor automático o disyuntor: interruptor diseñado para interruptor diseñado para interrumpir corrientes anormales como las de cortocircuito. interrumpir corrientes anormales como las de cortocircuito.

Pequeño interruptor automático:Pequeño interruptor automático: aparato mecánico de cone-xión aparato mecánico de cone-xión destinado a abrir y cerrar manualmente un circuito y a-brirlo en destinado a abrir y cerrar manualmente un circuito y a-brirlo en funcionamiento automático cuando la intensidad ex-cede un funcionamiento automático cuando la intensidad ex-cede un valor determinado. valor determinado. (aplicable cuando V<415V e I<82A: (aplicable cuando V<415V e I<82A: instalaciones BT)instalaciones BT)..

Contactor:Contactor: aparato mecánico de conexión con una sola posi-ción aparato mecánico de conexión con una sola posi-ción de reposo estable (abierto o cerrado) capaz de ser accio-nado de reposo estable (abierto o cerrado) capaz de ser accio-nado por diferentes tipos de energía pero no la manual. Pue-den por diferentes tipos de energía pero no la manual. Pue-den establecer, interrumpir y soportar las corrientes normales de la establecer, interrumpir y soportar las corrientes normales de la instalación y en ocasiones las de cortocircuitoinstalación y en ocasiones las de cortocircuito..

9.5.2 Interruptores II9.5.2 Interruptores II

Interruptores de mando y parada de emergencia:Interruptores de mando y parada de emergencia:

SON DISPOSITIVOS DE MANIOBRASON DISPOSITIVOS DE MANIOBRA

Interruptores Interruptores automáticos:automáticos:

SON SON DISPOSITIVOS DISPOSITIVOS

DE PROTECCIÓN DE PROTECCIÓN


Catálogos Catálogos comercialescomerciales

9.5.3 Contactores I9.5.3 Contactores I

Sólo tiene Sólo tiene una una

posición de posición de trabajo trabajo estableestable

R S T

Contactos principales

Contactos auxiliares

Resorte

Bobina de alimentación

Flujo magnético

Armadura fija

Armadura móvil

R S T

Contactos principales

Contactos auxiliares

Resorte

Bobina de alimentación

Flujo magnético

Armadura fija

Armadura móvil

CONTACTOR TRIFÁSICO CON CONTACTOR TRIFÁSICO CON CONTACTOS AUXILIARESCONTACTOS AUXILIARES

Sólo Sólo permanece en permanece en

la posición la posición activa activa

mientras mientras recibe energíarecibe energía

Soporta un Soporta un elevado nº elevado nº de ciclos de de ciclos de

cierre y cierre y aperturaapertura

9.5.3 Contactores II9.5.3 Contactores II

Electromagnéticos:Electromagnéticos: la fuerza necesaria para cerrar el la fuerza necesaria para cerrar el circui-to proviene de un electroimán.circui-to proviene de un electroimán.

Neumáticos:Neumáticos: La fuerza para efectuar la conexión La fuerza para efectuar la conexión proviene de un circuito de aire comprimido.proviene de un circuito de aire comprimido.

Electroneumático:Electroneumático: muy similar al anterior: el circuito de muy similar al anterior: el circuito de aire comprimido está gobernado por electroválvulas.aire comprimido está gobernado por electroválvulas.

Contactor con retención:Contactor con retención: es aquel en el que, alcanzada es aquel en el que, alcanzada la posición de trabajo, al ser alimentado el dispositivo la posición de trabajo, al ser alimentado el dispositivo de accionamiento, un sistema de retención impide su de accionamiento, un sistema de retención impide su retorno cuando se deja de alimentar. La retención y retorno cuando se deja de alimentar. La retención y liberación para recuperar la posición de reposo pueden liberación para recuperar la posición de reposo pueden ser mecánicas, magnéticas, eléctricas, neumáticas etc.ser mecánicas, magnéticas, eléctricas, neumáticas etc.

TIPOS DE CONTACTORESTIPOS DE CONTACTORES

Armadura móvil

R S T Contacto auxiliar

Resorte

Armadura fija

M

N

Pulsador de paro

Pulsador de

marcha

Armadura móvil

R S T Contacto auxiliar

Resorte

Armadura fija

M

N

Pulsador de paro

Pulsador de

marcha

9.5.3 Contactores III9.5.3 Contactores III

Circuito de arranque y parada Circuito de arranque y parada de un motor trifásico mediante de un motor trifásico mediante

contactor con contactos contactor con contactos auxiliaresauxiliares

9.5.3 Contactores IV9.5.3 Contactores IV

Contactor AC 250 Contactor AC 250 AA

Combinación de con-Combinación de con-tactores para inver-tactores para inver-

sión sentido giro sión sentido giro 300 A300 A

Contactor Contactor modular de modular de propósito propósito generalgeneral

Combinación de con-Combinación de con-tactores para arranque tactores para arranque estrella – triángulo 350 estrella – triángulo 350

kWkW

Combinación de con-Combinación de con-tactores para tactores para

inversión sentido inversión sentido giro 200 kWgiro 200 kW

Contactor Contactor trifásico motor trifásico motor

450kW450kW

Contactor Contactor trifásico trifásico motor 45 motor 45

kWkW

Contactor Contactor trifásico trifásico

motor 5 kWmotor 5 kW


9.5.4 Dispositivos para la 9.5.4 Dispositivos para la protec-ción contra protec-ción contra sobreintensidadessobreintensidades

Sobrecargas:Sobrecargas: corrientes mayores corrientes mayores

que la nominal que se que la nominal que se mantienen durante mantienen durante

largo tiempo. largo tiempo. Provienen de un mal Provienen de un mal dimensionado de la dimensionado de la

instalación. Producen instalación. Producen aumento de las aumento de las pérdidas y de la pérdidas y de la

temperaturatemperatura

Cortocircuitos:Cortocircuitos: corrientes muy corrientes muy elevadas debidas a fallos de elevadas debidas a fallos de

aislamiento, rotura de conductores, aislamiento, rotura de conductores, averías en equipos, errores humanos averías en equipos, errores humanos

etc.etc.

Cortacircuitos fusiblesCortacircuitos fusibles Interruptores de potenciaInterruptores de potencia Combinaciones de maniobraCombinaciones de maniobra

Los cortocircuitos Los cortocircuitos producen los producen los

máximos esfuerzos máximos esfuerzos térmicostérmicos

y electrodinámicos de y electrodinámicos de la instalación, por la instalación, por tanto, deben ser tanto, deben ser eliminados en un eliminados en un

tiempo tiempo lo más breve lo más breve posibleposible

SOBREINTENSIDADESSOBREINTENSIDADES

9.5.4.1. Cortacircuitos 9.5.4.1. Cortacircuitos fusibles Ifusibles I

Permiten desconectar Permiten desconectar corrientes muy elevadascorrientes muy elevadas en un espacio mínimo. en un espacio mínimo.

Constan de un elemento fusible y de un medio de extinción del arco (are-na Constan de un elemento fusible y de un medio de extinción del arco (are-na de cuarzo).de cuarzo).

Cuanto mayor sea la co-rriente de defecto antes se funde el elemento Cuanto mayor sea la co-rriente de defecto antes se funde el elemento fusible.fusible.

Sólo se pueden utilizar una vez.Sólo se pueden utilizar una vez.

Se caracterizan por su elevada capacidad de ruptura.Se caracterizan por su elevada capacidad de ruptura. Carcasa de Carcasa de material material aislanteaislante

Asidero Asidero aisladoaislado

Indicador Indicador de fusiónde fusión

Cuchilla Cuchilla de de

conexiónconexión

Elemento Elemento fusiblefusible

U: tensión que soporta el fu-sible en condiciones normales

UB: tensión durante la forma-ción del arco de fusión del ele-mento fusible.

Is: Corriente de cortocircuito

ID: Corriente de cortocircuito limitada

ts: Tiempo de fusión

tL: Tiempo de extinción del arco

U: tensión que soporta el fu-sible en condiciones normales

UB: tensión durante la forma-ción del arco de fusión del ele-mento fusible.

Is: Corriente de cortocircuito

ID: Corriente de cortocircuito limitada

ts: Tiempo de fusión

tL: Tiempo de extinción del arco

9.5.4.1. Cortacircuitos 9.5.4.1. Cortacircuitos fusibles IIfusibles II

UUUU

IIII IISSIISS

IIDDIIDD

UUBBUUBB

ttssttss ttLLttLL

UUUU

tt

tt

El fusible funde antes El fusible funde antes de que se alcance el de que se alcance el

valor máximo de valor máximo de IISS

El fusible funde antes El fusible funde antes de que se alcance el de que se alcance el

valor máximo de valor máximo de IISS

Corriente de Corriente de corto limitadacorto limitadaCorriente de Corriente de

corto limitadacorto limitada

10-2

10-1

100

101

102

103

104

2 2 2101 102 1035 5

Tiempo de fusión ts (s)

Corriente (A)1045

Característicade fusión

Banda detolerancia

Corriente míni-ma de fusión

9.5.4.1. Cortacircuitos 9.5.4.1. Cortacircuitos fusibles IIIfusibles III

Aunque la curva acaba en Aunque la curva acaba en 2*102*103 3 el fusible es capaz de el fusible es capaz de

cortar corrientes mayores. Su cortar corrientes mayores. Su poder de corte lo suministra poder de corte lo suministra

el fabricanteel fabricante

Aunque la curva acaba en Aunque la curva acaba en 2*102*103 3 el fusible es capaz de el fusible es capaz de

cortar corrientes mayores. Su cortar corrientes mayores. Su poder de corte lo suministra poder de corte lo suministra

el fabricanteel fabricante

Curvas Curvas característicacaracterística

ss

9.5.4.1. Cortacircuitos 9.5.4.1. Cortacircuitos fusibles IVfusibles IV

CLASE DE FUNCIONAMIENTO CLASE DE SERVICIO

DenominaciónCorriente

permanentehasta

Corriente deinterrupción

Denominación Protección de

Fusibles de rango completoFusibles de rango completo

g IN Imin gL

gR

gB

Cables y conductores

Semiconductores

Equipos de minas

Fusibles de rango parcialFusibles de rango parcial

a IN 4IN

2,7IN

aM

aR

Aparatos de maniobra

Semiconductores

Fusibles de rango completo:Fusibles de rango completo: pueden ser cargados pueden ser cargados permanentemente con su corriente nominal y son capaces de permanentemente con su corriente nominal y son capaces de interrumpir corrientes desde la co-rriente mínima de ruptura interrumpir corrientes desde la co-rriente mínima de ruptura hasta su poder de corte.hasta su poder de corte.

Fusibles de rango parcial:Fusibles de rango parcial: pueden ser permanentemente pueden ser permanentemente cargados con su corriente nominal e interrumpen corrientes a cargados con su corriente nominal e interrumpen corrientes a partir de un determinado múltiplo de su intensidad nominal hasta partir de un determinado múltiplo de su intensidad nominal hasta el poder de corteel poder de corte..

9.5.4.2. Relés térmicos I9.5.4.2. Relés térmicos ILa corriente de la instalación cir-cula por la bobina de calenta-miento.La corriente de la instalación cir-cula por la bobina de calenta-miento.

Si la corriente sufre un incremen-to debido a una sobrecarga las tiras bimetálicas se calientan Si la corriente sufre un incremen-to debido a una sobrecarga las tiras bimetálicas se calientan proporcionalmente a ella.proporcionalmente a ella.

Las tiras bimetálicas al calentarse se deforman produciendo el des-plazamiento de la corredera que abre los Las tiras bimetálicas al calentarse se deforman produciendo el des-plazamiento de la corredera que abre los contactos.contactos.

El posicionamiento inicial de la palanca de disparo determina la corriente necesaria para la apertura.El posicionamiento inicial de la palanca de disparo determina la corriente necesaria para la apertura.

La temperatura ambiente no afec-ta porque la palanca de disparo también es bimétalica y se defor-ma con Tª La temperatura ambiente no afec-ta porque la palanca de disparo también es bimétalica y se defor-ma con Tª exterior.exterior.

Tecla de Tecla de liberacióliberació

nn

Tecla de Tecla de liberacióliberació

nn

CorrederCorrederaa

CorrederCorrederaa

PalancPalanca a

disparodisparo

PalancPalanca a

disparodisparo

BimetaBimetall

BimetaBimetall

Pto. Pto. muertomuerto

Pto. Pto. muertomuerto

Tornillo Tornillo autobloqueoautobloqueo

Tornillo Tornillo autobloqueoautobloqueo

BobinaBobinass

BobinaBobinass

Tira Tira compen-compen-sación Tªsación Tª

Tira Tira compen-compen-sación Tªsación Tª

Relé térmico bimetálicoRelé térmico bimetálico

Curso de Curso de aparamenta eléctrica: aparamenta eléctrica:

Merlin GerinMerlin Gerin

9.5.4.2. Relés térmicos II9.5.4.2. Relés térmicos II

1

10

103

104

105

1 4 7 0,5 3 6 2 5

Tiempo de fusión de disparo (s)

Múltiplos de la corriente regulada (A)

9 8

102

10 11 12 13

Curva de disparo

I=Ir

Curvas Curvas característicacaracterística

ss

La corriente regulada es aquella para la que se ha ajustado el La corriente regulada es aquella para la que se ha ajustado el

disparo del relé térmico disparo del relé térmico IrIr..

Para valores de la co-rriente menores que Para valores de la co-rriente menores que IrIr el relé no dispara. el relé no dispara.

Para corrientes mucho mayores que Para corrientes mucho mayores que IrIr el tiem-po necesario el tiem-po necesario para el dis-paro es cada vez menor.para el dis-paro es cada vez menor.

9.5.4.3. Interruptores 9.5.4.3. Interruptores magne-totérmicos o de magne-totérmicos o de

potencia Ipotencia I Tienen como función proteger los circuitos contra Tienen como función proteger los circuitos contra

sobrecar-gas, cortocircuitos o subtensión sobrecar-gas, cortocircuitos o subtensión

Llevan incorporados dispositivos que miden la corriente y Llevan incorporados dispositivos que miden la corriente y la tensión de la instalación para detectar las situaciones la tensión de la instalación para detectar las situaciones anó-malas y actuar en consecuencia desconectando los anó-malas y actuar en consecuencia desconectando los circuitoscircuitos

El cierre suele ser manual y la apertura automáticaEl cierre suele ser manual y la apertura automática

Su capacidad nominal de ruptura o poder de corte debe ser Su capacidad nominal de ruptura o poder de corte debe ser mayor que la corriente inicial simétrica de cortocircuito mayor que la corriente inicial simétrica de cortocircuito (co-rriente de cortocircuito que se establece en los (co-rriente de cortocircuito que se establece en los primeros ci-clos a continuación de producirse el fallo)primeros ci-clos a continuación de producirse el fallo)

Tienen como función proteger los circuitos contra Tienen como función proteger los circuitos contra sobrecar-gas, cortocircuitos o subtensión sobrecar-gas, cortocircuitos o subtensión

Llevan incorporados dispositivos que miden la corriente y Llevan incorporados dispositivos que miden la corriente y la tensión de la instalación para detectar las situaciones la tensión de la instalación para detectar las situaciones anó-malas y actuar en consecuencia desconectando los anó-malas y actuar en consecuencia desconectando los circuitoscircuitos

El cierre suele ser manual y la apertura automáticaEl cierre suele ser manual y la apertura automática

Su capacidad nominal de ruptura o poder de corte debe ser Su capacidad nominal de ruptura o poder de corte debe ser mayor que la corriente inicial simétrica de cortocircuito mayor que la corriente inicial simétrica de cortocircuito (co-rriente de cortocircuito que se establece en los (co-rriente de cortocircuito que se establece en los primeros ci-clos a continuación de producirse el fallo)primeros ci-clos a continuación de producirse el fallo)

Para realizar la protección simultánea contra Para realizar la protección simultánea contra sobrecargas y cortocircuitos los interruptores sobrecargas y cortocircuitos los interruptores

incorporan un dispositivo de protección térmico como incorporan un dispositivo de protección térmico como los relés y uno de tipo magnéticolos relés y uno de tipo magnético


potencia IIpotencia II Elemento de disparo térmicoElemento de disparo térmico: el elemento de disparo : el elemento de disparo

térmico es un relé térmico que se encarga de actuar térmico es un relé térmico que se encarga de actuar cuando se produ-ce una sobrecarga.cuando se produ-ce una sobrecarga.

Elemento de disparo magnéticoElemento de disparo magnético: el elemento de disparo : el elemento de disparo mag-nético es una bobina por la que circula la corriente mag-nético es una bobina por la que circula la corriente a contro-lar. Cuando la corriente alcanza un a contro-lar. Cuando la corriente alcanza un determinado múltiplo de la intensidad nominal la determinado múltiplo de la intensidad nominal la bobina “atrae” a una pieza metálica cuyo movimiento bobina “atrae” a una pieza metálica cuyo movimiento provoca el disparo de la protección. Su mi-sión es la provoca el disparo de la protección. Su mi-sión es la protección contra cortocircuitos.protección contra cortocircuitos.

La curva característica de respuesta de un interruptor La curva característica de respuesta de un interruptor magne-totérmico consta de dos zonas una para el magne-totérmico consta de dos zonas una para el disparo térmico y otro para el magnético.disparo térmico y otro para el magnético.

Elemento de disparo térmicoElemento de disparo térmico: el elemento de disparo : el elemento de disparo térmico es un relé térmico que se encarga de actuar térmico es un relé térmico que se encarga de actuar cuando se produ-ce una sobrecarga.cuando se produ-ce una sobrecarga.

Elemento de disparo magnéticoElemento de disparo magnético: el elemento de disparo : el elemento de disparo mag-nético es una bobina por la que circula la corriente mag-nético es una bobina por la que circula la corriente a contro-lar. Cuando la corriente alcanza un a contro-lar. Cuando la corriente alcanza un determinado múltiplo de la intensidad nominal la determinado múltiplo de la intensidad nominal la bobina “atrae” a una pieza metálica cuyo movimiento bobina “atrae” a una pieza metálica cuyo movimiento provoca el disparo de la protección. Su mi-sión es la provoca el disparo de la protección. Su mi-sión es la protección contra cortocircuitos.protección contra cortocircuitos.

La curva característica de respuesta de un interruptor La curva característica de respuesta de un interruptor magne-totérmico consta de dos zonas una para el magne-totérmico consta de dos zonas una para el disparo térmico y otro para el magnético.disparo térmico y otro para el magnético.

10-2

10-1

100

101

102

103

104

102 103 1045 5 52 2

Tiempo de disparo (s)

Corriente (A)

52

Im

Característicade disparo

Banda detolerancia

Ir

Ir: Corriente de reacción de disparo por sobrecarga

Im: Corriente de reacción de disparo por cortocircuito

Ir: Corriente de reacción de disparo por sobrecarga

Im: Corriente de reacción de disparo por cortocircuito

Capacidad nominal de

ruptura

Capacidad nominal de

ruptura


potencia IIIpotencia III

Existen Existen interruptores con interruptores con

IImm ajustable ajustable


potencia IVpotencia IV

Interruptores automáticos para la Interruptores automáticos para la protección de circuitos con elevadas protección de circuitos con elevadas

corriente de cortocorriente de corto

1 Polo 1 Polo 36000 A36000 A

2 Polos 2 Polos 70000 A70000 A


4 Polos4 Polos36000 A36000 A

Interruptores Interruptores automáticos automáticos para la para la protección de protección de motores contra motores contra cortocircuitoscortocircuitos


2 Polos2 Polos50000 A50000 A


9.5.4.4. Comparativa entre la 9.5.4.4. Comparativa entre la protec-ción mediante fusibles e protec-ción mediante fusibles e

interruptores de potenciainterruptores de potencia

C

Zona CZona C: en la proximidad del : en la proximidad del disparo magnético del interrup-disparo magnético del interrup-tor su protección es más rápida.tor su protección es más rápida.

A

Zona AZona A: mejor protección del in-: mejor protección del in-terruptor magnetotérmico: co-rriente terruptor magnetotérmico: co-rriente de disparo por sobrecar-ga menor, de disparo por sobrecar-ga menor, posibilidad de ajuste.posibilidad de ajuste.

B

Zona BZona B: tiempo de disparo : tiempo de disparo más bajo para el fusible.más bajo para el fusible.

D

Zona DZona D: a partir de la zona C, el tiempo de fusión del : a partir de la zona C, el tiempo de fusión del fusible es más corto que el de actuación del fusible es más corto que el de actuación del interruptor, además su po-der de corte es mayor con interruptor, además su po-der de corte es mayor con lo que hasta CNRlo que hasta CNRFUSFUS la protección más eficaz la la protección más eficaz la proporciona le fusible.proporciona le fusible.

Tiempo

CorrienteImIrFUSIrINT

CNRFUSCNRINT

FUSIBLE

9.5.4.5. Termistores9.5.4.5. Termistores

-100 0 100 200 300 400 10-6

10-4

10-2

100

102

104

106

108

Platino

Material termistor tipo A de Fenwal Electronics (NTC)

Material termistor tipo B de Fenwal Electronics (NTC)

-100 0 100 200 300 400 10-6

10-4

10-2

100

102

104

106

108

Platino

Material termistor tipo A de Fenwal Electronics (NTC)

Material termistor tipo B de Fenwal Electronics (NTC)

Temperatura ºCTemperatura ºC

Resistencia específica Resistencia específica /Cm/Cm Termistores NTC y Termistores NTC y PTC:PTC: semiconductores semiconductores con com-portamiento con com-portamiento

equivalente a equivalente a resistencias de alto resistencias de alto coefi-ciente térmico coefi-ciente térmico (negativo/positivo)(negativo/positivo)

Su resistencia eléctrica Su resistencia eléctrica decrece muy decrece muy

bruscamente con la bruscamente con la subida de Tªsubida de Tª

Esta variación permite Esta variación permite de-tectar la evolución de-tectar la evolución

térmica del equipo que térmica del equipo que protegenprotegen

Se conectan al circuito Se conectan al circuito de mando y partir de de mando y partir de

una cierta Tª una cierta Tª (resistencia) realizan la (resistencia) realizan la

desconexióndesconexión

Tema IX: Aparamenta de protección y maniobra asociada a las máquinas eléctricas Universidad de...

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