interruptores y fusibles

5/26/2018 Interruptores y Fusibles

1/77

Marzo de 2012

Repblica Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la DefensaUniversidad Nacional Experimental Politcnica de la

Fuerza Armada Bolivariana

UNEFAMaracay- Edo Aragua

Ochoa, R.

Morel, I.

Serrano, Y.Linares, C.

Padrn, J.

Integrantes.Integrantes.

Facilitador.Facilitador.

Ing. Caridad, L.

1


2/77

In 1881, Edison patented his lead safety wire, which wasofficially recognized as the first fuse. However, it was also saidthat Swan actually used this device in late 1880 in the lightingcircuits of Lord Armstrongs house. He used strips of tin-foil

jammed between brass blocks by plugs of woods. Theapplication of the fuse in those days was not to protect the wires

and system against short circuit, but to protect the lights whichcost 25 shillings a time (a fortune in those days).

El fusible es el dispositivo de sobrecorriente ms comn yeconmico en sistemas elctricos. Es tambin uno de los ms

confiables pues prestan servicio sin mantenimiento por muchosaos.

Los cortacircuitos fusibles son el medio ms antiguo de proteccinde los circuitos elctricos y se basan en la fusin por efecto de

Joule de un hilo o lmina intercalada en la lnea como punto dbil.

2


3/77

Interrumpir y disponer de un ambiente dielctrico para prevenir elrestablecimiento del arco cuando la corriente pasa por cero. Elsiguiente es el proceso:1. Deteccin: calentamiento y fusin.2. Iniciacin del arco: separacin.3. Manipulacin del arco: alargamiento, refrigeracin, desionizacin ypresurizacin.4. Interrupcin de corriente: corriente cero.Para que el fusible funcione apropiadamente, este debe:1. Detectar las condiciones difciles de proteger.2. Interrumpir la falla rpidamente.3. Coordinarse con otros dispositivos de proteccin para minimizar elnmero de usuarios afectados por la accin del fusible.

3


4/77

Mtodo de proteccin simple.

Relativamente econmico.Limita la Icc.Extingue el arco aprox en 1/4 de ciclo.Funcionamiento independiente.Amplio rango de poder de corte.Permite coordinar con otros dispositivos de proteccin.

Bajo costo de mantenimiento y reposicin.

Poca precisin.

Envejecimiento. No es conveniente para sobre corrientes dbiles. No deben ser reparados (pierde sus caractersticas). Si acta una fase debe cambiarse los tres.

4


5/77

Figura 1. Etapas de Operacin del Fusible.

5


6/77

Tipo no Limitadores de Corriente: Expulsin(FE).

Tipo Limitadores de Corriente(FLC).

6


7/777


8/77

Este tipo de fusibles consta bsicamente de lossiguientes componentes: Un cilindro interior aislante dematerial ablativo, el cual puede ser fibra vulcanizada,papel aislante impregnado de resina fenlica, resinastermoplsticas o termo fijas con o sin material de relleno.El elemento sensible a la corriente (fusible) estaconstituido por un alambre o cinta, de seccintransversal casi siempre constante y de longitud muy

corta (entre 2 y 5 cm). El material de este elementopuede ser plata, cobre, aleaciones de plata o cobre,aleacin nquel - cromo, plomo, estao ,o aleaciones deplomo-estao.

8


9/77

Una vez que ha operado el elemento sensible a lacorriente la interrupcin se logra no slo por la reaccin deltubo aislante de material ablativo y por la expulsin delcable de cobre estaado, sino tambin por la accin de

cada del tubo porta fusible, hacindose visible laoperacin y la ubicacin de la falla.

En algunos diseos de fusibles de baja corriente

nominal se agrega un resorte interior de tensin ocompresin que ayuda a separar ms rpido al cable decobre estaado del contacto interior fijo, sujetado dealguna forma al contacto superior.

9


10/77

Figura 2. Vista real del fusible de expulsin.10


11/77

Figura 3. Interrupcin de una Corriente de Falla de Alta Magnitud.11


12/77

Figura 4. Rigidez Dielctrica y Tensin deRestablecimiento Entre los Bornes del Fusible.

12


13/77

Figura 5. Relacin Tiempo- Corriente(Curva Caracterstica t-i). 13


14/77

Figura 6. Variacin de la Resistencia de FusiblesDependiendo de su Carga de Expulsin.

14


15/77

Las normas EEI-NEMA han dividido a los fusibles deexpulsin en dos tipos: rpidos y lentos, los cuales sondesignados por las letras K y T, respectivamente.

Los eslabones K y T del mismo valor nominal tienen puntosidnticos a los 300 segundos. La figura 12.13 muestra quetienen curvas distintas de tiempo - corriente y que el tipo T es

ms lento en altas corrientes de fallaque el tipo K.

La diferencia entre los dos tipos es la relacin de velocidad,la cual es la relacin entre la corriente de fusin a 0.1 segundosy 300 segundos para los eslabones nominales por debajo de 100A, y de 0.1 segundos y 600 segundos para eslabones nominados

por encima de 100 A. Por ejemplo, un fusible tipo K nominadoen 10 A tiene en 0.1 segundos, una corriente de fusin de 120 A,y en 300 segundos una corriente de fusin de 18 A; la relacinde velocidad es, entonces, 120/18 = 6.67.

15


16/77

Figura 7. Curvas de fusin mnima de fusibles 15K y 15T.16


17/77

Figura 8. Curvas caractersticas t -I de fusin mnima para fusiblestipo H (de la Kerney) instalados en cortacircuitos A.B.B.

17


18/77

Figura 9. Curvas caractersticas t -I de fusin mxima parafusibles tipo H (de la Kerney) instalados en cortacircuitos A.B.B.

18


19/77

19


20/77

Es un dispositivo de proteccin limitador de corriente que cuandoopera reduce el flujo de la misma en el circuito fallado a unamagnitud considerablemente menor que la que se obtiene en elmismo circuito si el dispositivo se reemplaza con un conductor

slido de igual impedancia.

Desde el punto de vista constructivo, el fusible est formado por unelemento sensible a la corriente, un tubo contenedor, un ncleo oaraa y arena de cuarzo.

La aplicacin actual es la proteccin de transformadores y bancos decapacitores donde se prevean niveles de cortocircuito altos.

20


21/77

El elemento sensible a la corriente est formado por cintas oalambres fusibles conectados en paralelo. Cuando se trata dealambres, stos son de seccin transversal circular constante a lo

largo de toda su longitud. Estos fusibles producen tensin de arcodirectamente relacionada con la corriente de falla, sin relacinalguna con la tensin del circuito.

Cuando se trata de cintas, stas son de seccin transversal

variable, contndose con un nmero definido de sitios cuyaseccin transversal es mnima. Estos fusibles producen tensionesde arco mximas, independientes de la magnitud de la corriente defalla, pero proporcionales a la tensin del circuito.

21


22/77

Cuando a travs del elemento sensible a la corriente fluye unacorriente de falla de magnitud elevada, se calienta uniformementea lo largo de toda su longitud hasta alcanzar su temperatura defusin. Bajo esa condicin, cuando el elemento es de seccin

transversal constante se rompe en multitud de puntos formandoglbulos debido a la tensin superficial del metal lquido y al efectode "pellizco" del campo magntico que rodea al conductor. Loanterior causa la aparicin de una multitud de arcos en serie queprovocan alta tensin de arco; despus de que ha fundido el

elemento sensible a la corriente, contina siendo sobrecalentado ypasa a formar un vapor a muy alta presin, condicin bajo la cualpresenta una resistencia hmica muy alta, forzando de esta formael valor de la corriente de falla a cero.

22


23/77

Fusible Tipo NH.500 660 V

de 6 a 1250A

Figura 10. Corte Transversal del Fusible tipo NH.23


24/77

NormasIEC 269 y VDE 0636 Tamaos:

00, 01, 1, 2, 3, 4 y 4a Capacidad de ruptura:100 kA Clasificacin segn su empleo:gL - Proteccin de cables y aparatosen general.aM - Proteccin de motores y susaccesorios.aR - Proteccin de semiconductores.gTr - Proteccin de transformadores.

Fusible Tipo NH.

Figura 11. Fusibles Tipo NH.

24


25/77

de media tensin

IEC 282 y VDE 0670Entre 3 y 33 kV6 a 200 A

Fusible Tipo HH.

Figura 12. Corte Transversal del Fusible Tipo HH.25


26/77

Percutor Uso en interiores

Capacidad de ruptura: 300 MVA

Clasificacin segn su empleo: Respaldo Propsito general

Fusible Tipo HH.

Figura 13. Fusibles Tipo HH.

26


27/77

Fusible Tipo D.

Figura 14. Fusible Tipo D, a) Encapsulado, b) Corte Transversal.a b

27


28/77

Fusible gL: De uso general y empleados para proteger cables yconductores, adecuado para sobrecarga y cortocircuitos.

Fusible aM:De acompaamiento. Se usa para proteger motores ydebe usarse acompaado de un elemento trmico para la proteccin

de sobrecarga.

Fusible gR:De uso general y para proteccin de semiconductores.Segn la norma VDE 0636, los fusibles cuyas intensidadesnominales se encuentren en la relacin 1:1.6, deben de poder

desconectar de forma selectiva.

La norma CEI 269-2, no es tan exigente, y dice que slo losfusibles cuyas intensidades nominales estn en la relacin 1:2pueden desconectar de forma selectiva.

28


29/77

Clase de Fusible Caracterstica

GSon de 0-60 A y 300 V, de dimensiones pequeas parauso en instrumentos de medidas, equipos electrnicos,

etc. Disponibles en 4 tamaos diferentes 15, 20, 30 y 60A con capacidad de ruptura de 100 KA.

HCapacidad nominal de 0-600 A y 600V. Son fusibles

encapsulados con capacidad de ruptura mxima de 10 KA

rms simtricos.

JCapacidad nominal de 0-600 A, 600 V. Tienen

dimensiones fsicas menores a las de un fusible clase H.Estos fusibles se clasifican como fusibles rpidos,

limitadores de corriente y con capacidad de ruptura de200 KA rms simtricos.

KCapacidad nominal 0-600 A, 250 y 600 V. Poseen lasmismas dimensiones fsicas que los fusibles clase H ytienen capacidades de interrupcin entre 50, 100 KA y

200 KA simtricos.

Tabla 1.Caractersticas para Fusibles deB.T. de acuerdo a su Clase. 29


30/77


RCapacidad nominal 0-600 A, 250 y 600 V. Son fusibles

limitadores de corriente con capacidad de ruptura de 200KA simtricos RMS.

LCapacidad nominal de 601-6000 A, 600 V y capacidad de

ruptura de 200 KA efectivos simtricos.

TCapacidad nominal de 0-600 A, 250 y 600 V. Son fusibles

limitadores de corriente compactos con 200 KA rmssimtricos de ruptura.

De ComplementoCapacidad nominal de 0-60 A y 0-600 V. Se usan para

proveer proteccin adicional a equipos energizados porcircuitos que ya poseen proteccin de sobre-corriente. Porejemplo en tubos fluorescentes, paneles de control para

soldaduras, etc.



31/77


Para Condensadores

Capacidad nominal de 0-250 A, 250 y 600 V. Se usan en conjunto concondensadores de potencia para aislar una unidad fallada del resto delbanco. Para proveer buena proteccin, la corriente nominal del fusibledebe especificarse de acuerdo a la capacidad de sobrecarga del fusible,generalmente especificado en funcin de los KVAr que puede entregar.Se debe tener especial cuidado con los voltajes post falla inducidos entrelos terminales del fusible para evitar el reencendido del arco.

Para Semiconductores

Corriente nominal de 0-6000 A, y rango de voltajes de 0-1000 V. Estndiseados para operar rpidamente en caso de sobre-corriente(sobrecarga o cortocircuito). Al seleccionar estos fusibles el I^2t (unaexpresin de la energa disponible como resultado por el paso de lacorriente durante el tiempo de operacin) del fusible debe compararsecon el I 2 t del elemento semiconductor. Los fusibles para uso enconvertidores estticos se especifican de la siguiente manera:

Voltaje sin carga del transformador. Corriente rms a travs del semiconductor. Mxima corriente de cortocircuito en el secundario del transformador. Corriente de cortocircuito mxima del semiconductor.



32/77

En cuanto a la clase de servicio los fusibles vienen designadosmediante dos letras; la primera nos indica la funcin que va adesempear, la segunda el objeto a proteger:

Segunda letra:Objeto a proteger.Objeto L:Cables y conductores.

Objeto M:Aparatos de conexin.

Objeto R: Semiconductores.

Objeto B:Instalaciones de minera.

Objeto Tr:Transformadores.

Primera letra: Funcin.Categora g(general purpose fuses) fusibles de uso general.

Categora a(accompanied fuses) fusibles de acompaamiento.

32


33/77

La combinacin de ambas letras nos da mltiples tipos de fusibles,pero tan solo se har referencia los ms utilizados:

Tipo gF: Fusible de fusin rpida. Protege contra sobrecargas ycortocircuitos.

Tipo gT: Fusible de fusin lenta. Protege contra sobrecargassostenidas y cortocircuitos.

Tipo gB:Fusibles para la proteccin de lneas muy largas.

Tipo aD:Fusibles de acompaamiento de disyuntor.

33


34/77

Figura 15. Curva caracterstica de un fusible de baja tensin.34


35/77

Figura 16. Curvas caractersticas t -I de fusin mnima parafusibles tipo T (de la Kerney) instalados en cortacircuitos A.B.B.

35


36/77

Corriente Prevista [ARMS]

TempdecoS

Figura17.Caracterstica t-I, para un Fusible tipo Cilndrico. Tomadode Catalogo de fusibles de Alumbrado Publico de electric, pg. 6.

36


37/77

Figura 18. Curvas caractersticas t -I de fusin mnima parafusibles tipo K (de la Kerney) instalados en cortacircuitos A.B.B.

37


38/77

Figura 19. Relacin t - I - V que muestra laoperacin del fusible limitador de corriente.

38


39/77

Figura 20. Operacin del fusiblelimitador de corriente como respaldo.

39


40/77

Donde:tT= tf + tatf= Tiempo de Falla.ta= Tiempo de Arqueo

Figura 21. Relaciones I-t e I2t que muestran la operacin

del fusible limitador de corriente (FLC).

40


41/77

41


42/77

42


43/77

43
http://adf.ly/1136946/http:/lh3.ggpht.com/_5UpgiUX0wvc/S9mW1dqIhlI/AAAAAAAAB7Y/7MP3f6dNSas/s1600-h/image[3].png


44/77

Clasificacin segn elmedio elctrico en el cual se

encuentran los contactos:

-En Aceite.-En SF6.-Con Soplo de Aire.

-En Vaco.

Contacto mvil

44


45/77

Trmicos:Estos interruptores protegen contra sobrecargas de las

instalaciones de cableado en edificios, pero solo actancon un porcentaje por encima de la corriente nominal poraccin trmica. Estn capacitados para abrir el circuito enel caso de una corriente de varios cientos de veces lacorriente nominal (cortocircuito). Debido a que soloactan por accin trmica, no son usados con frecuenciaen instalaciones elctricas.

45


46/77

Termomagntico: Segn la Norma IEC 889 1988, estosinterruptores protegen contra sobrecargas de las instalacionesde cableado en edificios. Actan con un porcentaje por encima

de la corriente nominal por accin trmica o por accin de unasobrecarga de varias veces la corriente nominal por accinmagntica, tambin pueden ser accionados manualmente ycada accin es independiente de la otra.

46


47/77

47


48/77

48


49/77

49


50/77

2) Por desconexin instantnea:

La Norma IEC 898 de 1988, contiene las exigencias a que se vesometido un termomagntico en una casa domiciliaria y queson cortocircuitos de valores no mayores de 500A provocadosgeneralmente por fallas de electrodomsticos.

1) Por capacidad de cortocircuito nominal:1.500 - 3.000 - 4.500 - 6.000 - 10.000 - 15.000 -Amperes.

Los ms utilizados en instalaciones domiciliaria son losde 3.000 Amper. (Debe conocerse la corriente presuntade cortocircuito para establecer si 3000 amper sonsuficientes).

50


51/77

Mltiplos de la

In en A.

Tiempo de

"no

desconexin"

seg.

Tiempo de

"desconexin"

seg.

1,13 In 7200 -

1,45 In 10 500

3,5 In 0,2 405 In - 0,2

Tipo Gama

B

C

D

Mayor de 3 In hasta e incluyendo 5 In.

Mayor que 5 In hasta e incluyendo 10 In.

Mayor que 10 In hasta e incluyendo 20 In.

51


52/77

1) Grado de proteccin contra los

agentes externos

2) Nmero de polos

3) Corriente nominal4) Voltaje nominal

5) Frecuencia

6) Poder de corte nominal7) Poder de cierre nominal

8) Sobrecorrientes admisibles

durante un corto-circuito9) Mecanismo de operacin

Para el cierre:

- de acumulacin de energa (porejemplo, resorte)-elctrico (solenoide o motor

elctrico)

- de aire comprimido

- de lquido a presin

Para la apertura: La energa

acumulada por el aparato enposicin cerrada debe ser

suficiente para que abra sin que

sea necesario suministrarle

energa exterior, la energa se

libera mediante un dispositivoadecuado:

- mecnico

-Elctrico

10) Tiempo de apertura

11) Ciclo de operacin en caso derequerirse recierre automtico

Un ciclo de corriente en la norma

europea es: O3CO3CO

52


53/77

53


54/77

a) Existen diferenciales de 300 y 500mA para uso industrial.b) Existen diferenciales de 30mA que actan instantneos,

dentro de los 20 ms (1 onda en F = 50 c/s).

c) Existen diferenciales de 30mA para corriente pulsante y

contra descargas de tipo atmosfrico.

d) Existen diferenciales de 10mA p/hidromasajes.

Leyenda:

1 Electroimn

2Toroide

3Contactor del

Interruptor

4Pulsador de Test

54


55/77

55


56/77

56


57/77

57


58/77

58


59/77

a.- Nombre del Fabricante o Marca comercial.b.- Tipo del aparato.

c.- Intensidad nominal.d.- Naturaleza de la corriente y frecuencia.e.- Tensin nominal 220/380 V.f.- Poder de cortocircuito.g.- Nmero de fabricacin.

59


60/77

60


61/77

61


62/77

Las caractersticas trmicas son similares a las decorriente alterna.

La corriente necesaria para efectuar el disparomagntico se ve incrementada La capacidad de ruptura no varia. La tensin de utilizacin desciende y es funcindel numero de polos de los elementos en serie

empleados.

62


63/77

63


64/77

Tipo de

curvaI sobrecarga I

cortocircuit

o

Aplicacin

B 1.1 - 1.4 In 3 - 5 In

3.2 4.8 In

Generadores y grandes longitudes

de cables, instalaciones

residenciales.

C 1.13 - 1.45 In 5 - 10In

7 10 In

Motores, lmparas, instalaciones

residenciales.

D 1.1 - 1.4 In 10 - 14 In

Receptores con elevada corriente

de arranque (transformadores).

MA 12.5 In Motores.

64


65/77

65


66/77

66


67/77

Definicin:Un rel es un sistema mediante elcul Se utiliza un mduloelectromecnico para conectaraltas potencias elctricas con uncircuito de poca potencia.Adems, se le usa para lainfluencia simultnea de varioscircuitos de alta potencia consolamente un circuito de mando.

Es un operador Tecnolgico queacta como interruptor oconmutador automtico .

Fig. Rel tipo Armadura, Obtenidode.

www.uv.es/marinjl/electro/reles.html

67


68/77

Circuito electromagntico o deexcitacinEs un electroimn que genera un campo magntico

cuando su bobina es recorrida por una corriente

elctrica.

Se convierte enun IMAN

Fig. Ncleo Magntico ,

Obtenido dewww.uv.es/marinjl/electr

o/reles.html

El ncleo magntico del electroimn consta de:

Una parte fija (llamada yugo o yunque)

Una armadura mvil (llamada martillo) sujeta por un

muelle recuperador a la parte fija del rel

Martillo

Yugo

68


69/77

El martillo es atrado por la parte fija (yunque) cuando

por la bobina circula una corriente, y por tanto se

convierte en un imn.

Es el compuesto por el conjunto de

contactos que se mueve accionado por

la armadura mvil

Circuito Elctrico o circuito deContactos :Es el compuesto por el conjunto decontactos que se mueven accionadospor la armadura mvil.

Fig. Numero: Ncleo Magntico, Obtenido de:www.uv.es/marinjl/electro/reles.html

Fig. Contactos de Potencia, Obtenido de:www.uv.es/marinjl/electro/reles.html

69


70/77

Permiten gobernar grandespotencias de utilizacin, atravs de pequeas seales

de mando. Permiten Gobernar,

receptores, (Motores ,lmparas etc.) a grandistancia

Fig. Numero. Dilogo hombre-mquina, Obtenido de:Manual Electrnico TELEMEC

70


71/77

Existen multitud de tipos distintos de rels,dependiendo del nmero de contactos, de laintensidad admisible por los mismos, tipode corriente de accionamiento, tiempo deactivacin y desactivacin, etc. Rel de tipo Armadura Rel de Ncleo Mvil Rel Tipo Red o de lengeta Rel Polarizado o Bimetlico

71


72/77

La funcin principal de losrelevadores usados para proteccines determinar lo ms pronto posiblela existencia de cortocircuitos en elsistema por lo que la mayora de los

relevadores opera en mas o menosun ciclo de la frecuencia del sistema.(0.017 seg. a 6OHz), por lo quepueden enviar la seal de disparo alos interruptores correspondientes,

esta funcin difcilmente podra serrealizada por un operador humanoen forma tan confiable, rpida yeconmica.

Fig. Numero: Circuito deArranque Directo,

Obtenido de: ManualElectrnico

TELEMECANIQUE72


73/77

Se refiere a una cierta cantidad de carga que

debe suministrar del transformador de

instrumento que lo alimenta para que elrel opere.

Consiste en su capacidad para determinar

con gran precisin el nivel de corriente para

el cual debe ocurrir la seal de disparo.

73


74/77

Esta es la caracterstica del rel

que se debe considerar siempre

y se refiere a su caractersticasde proteccin especifica cundo

se requiera su operacin.

74


75/77

Rels Direccionales Rels de Sobrecorriente Rels de Distancia Rels Diferencial

Etc.

75


76/77

La correcta proteccin contra lassobrecargas resulta imprescindible para:

Optimizar la durabilidad de losmotores, impidiendo quefuncionen en condiciones decalentamiento anmalas.

Garantizar la continuidad deexplotacin de las mquinas o lasinstalaciones evitando paradasimprevistas.

Volver a arrancar despus de un

disparo con la mayor rapidez y lasmejores condiciones de seguridadposibles para los equipos y laspersonas.

Fig. Numero:Arrancador Obtenido

de: Manual ElectrnicoTELEMECANIQUE

76


77/77

En 1881, Edison patent Alambre de Seguridad dePlomo, El cual fue oficialmente reconocido como elprimer fusible. Sin embargo, se dice que Swan fue quienrealmente utilizo este dispositivo a finales de los 1880

en los circuitos de iluminacin elctrica en la casa deLord Armstrongs. El uso hilos de lminas de estaocompactado entre brazos de bloques de conectores demadera. La aplicacin del fusible en aquellos das no eraproteger los cables del sistema contra cortocircuitos,pero si para proteger la iluminacin, la cual costaba 25

shillings por tiempo (una fortuna en aquellos das).

interruptores y fusibles

Documents