A circuito El disyuntor es un dispositivo de protección contra sobrecorriente (OCPD) diseñado para proteger dispositivos eléctricos e individuos de condiciones de sobrecorriente. A diferencia de la mayoría de los fusibles, circuito los interruptores se pueden restablecer, lo que los convierte en una opción popular para la protección contra sobrecorriente. circuito Los interruptores utilizan un electroimán y/o un interruptor bimetálico para detectar una condición de sobrecorriente.
Tipos y características de disyuntores
A circuito El interruptor se puede restablecer moviendo la manija de la palanca de disparo a la posición completamente APAGADA y luego devolviendo la manija a la posición de ENCENDIDO. Las personas deben asegurarse de que la fuente de una sobrecarga esté despejada antes de intentar restablecer un interruptor. Hay tres tipos de circuito interruptores diferenciados por sus mecanismos internos de disparo:
- Magnético
- Térmica
- Termomagnético
Independientemente del mecanismo interno que utilice un disyuntor, la mayoría de los disyuntores tienen el mismo aspecto externo, con la excepción del circuito fusible interruptor. Un fusible de disyuntor es un OCPD atornillable que tiene las características de funcionamiento de un disyuntor.
La ventaja de un fusible de disyuntor es que el fusible se puede restablecer después de una sobrecarga. Los disyuntores están disponibles en una variedad de amperajes, pero el voltaje normalmente tiene una clasificación de 110 V para interruptores residenciales unipolares o 220 V para interruptores residenciales bipolares.
Figura 1. Los disyuntores están disponibles en varias configuraciones, incluidos los disyuntores unipolares y bipolares.
Para acceder a las conexiones del disyuntor en un panel de servicio, se debe quitar la cubierta del panel.
Magnético
Un disyuntor magnético es un OCPD que funciona mediante el uso de electroimanes en miniatura para abrir y cerrar contactos. La idea básica se muestra a continuación.
Figura 2. Los solenoides electromagnéticos son un ejemplo del uso del electromagnetismo para realizar un trabajo.
Como puede ver, un émbolo de hierro está rodeado por una bobina de alambre revestida y un conjunto de contactos está conectado al émbolo de hierro. Con una corriente eléctrica que pasa a través de la bobina, los contactos unidos al núcleo de hierro se tiran hacia la bobina. De esta forma, podemos abrir o cerrar los contactos del solenoide. Tenga en cuenta que la figura muestra contactos normalmente abiertos y normalmente cerrados.
Como se ilustra en la Figura 3, el campo magnético producido se puede fortalecer aumentando la corriente aplicada y el número de vueltas por unidad de longitud, así como insertando un núcleo de hierro a través de la bobina.
Figura 3. Un electroimán se puede fortalecer aumentando la cantidad de corriente, aumentando el número de vueltas en la bobina e insertando un núcleo de hierro a través de la bobina.
Un solenoide en un disyuntor magnético abre el circuito según el límite de corriente del disyuntor.
Cuando la corriente a través de la bobina excede el valor nominal del interruptor, la atracción magnética se vuelve lo suficientemente fuerte como para activar la palanca de disparo y abrir el circuito. Ver figura 4.
Figura 4. En un disyuntor magnético, el paso de una corriente eléctrica a través de la bobina hace que los contactos unidos al núcleo de hierro sean tirados hacia la bobina. El solenoide de un disyuntor magnético abre y cierra los contactos según el nivel de corriente.
Una vez que se elimina la sobrecarga, la manija de la palanca de disparo se puede restablecer a la posición original, reactivando el circuito.
Térmica
Los disyuntores térmicos utilizan una tira bimetálica unida a un mecanismo de pestillo. La tira bimetálica está hecha de dos metales diferentes que se expanden a diferentes velocidades cuando se calientan. La tira bimetálica se dobla cuando se calienta y abre los contactos. Ver Figura 5. La tira bimetálica puede calentarse directamente por la corriente del circuito o indirectamente por el aumento de temperatura causado por un aumento en la corriente del circuito.
Figura 5. Los disyuntores térmicos utilizan una tira bimetálica unida a un mecanismo de pestillo para abrir el circuito cuando ocurre un cortocircuito o una sobrecarga.
Los disyuntores térmicos están diseñados para que la tira bimetálica se doble para liberar el contacto bajo la tensión del resorte en función de la cantidad de corriente continua que fluye a través de ella. La tira bimetálica debe enfriarse y volver a su condición normal (tamaño) a temperatura ambiente antes de que se pueda restablecer el disyuntor.
La protección térmica de un circuito no es instantánea. Se necesita tiempo para calentar la tira y para que la tira se doble lo suficiente como para hacer que los contactos se abran de golpe. Un disyuntor magnético se utiliza en aplicaciones en las que este retraso puede dañar un circuito. Los disyuntores térmicos se pueden restablecer presionando el botón solo después de que la tira bimetálica se haya enfriado.
Térmico-Magnético
Los disyuntores magnetotérmicos incluyen una función de disparo magnético para protección contra cortocircuitos y una función de disparo térmico para protección contra sobrecargas, como se ilustra en la Figura 6.
Figura 6. Disyuntor magnetotérmico.
Los disyuntores magnetotérmicos también se denominan disyuntores de tiempo inverso. Como indica el nombre alternativo de tiempo inverso, cuanto mayor es la sobrecarga, menor es el tiempo que tarda el interruptor en abrirse.
Cuando ocurre una condición de sobrecarga, el exceso de corriente genera calor, que es detectado por el elemento sensor de calor bimetálico. Después de un período corto, dependiendo de la clasificación del interruptor y la cantidad de sobrecarga, el interruptor se disparará, desconectando la fuente de voltaje de la carga. Si ocurre un cortocircuito, el sensor electromagnético responde inmediatamente a la corriente de falla y desconecta el circuito.
Disyuntores de CC
Un disyuntor de CC es un OCPD que protege los dispositivos eléctricos que funcionan con CC y contiene medidas adicionales de extinción de arco.
Los disyuntores de CC son relativamente nuevos. la tecnología para la mayoría de los propietarios, ya que la mayoría de los dispositivos que se utilizan en una casa funcionan con disyuntores de CA y CA. Los disyuntores generales de CA para el hogar están clasificados para interrumpir por encima de 6 kA. Algunos fabricantes producen disyuntores de doble clasificación para CA / CC de 48 V CC a 125 V CC. Los disyuntores de CC se utilizan con controladores lógicos programables (PLC) de 24 V CC a 48 V CC y en aplicaciones de energía eólica.
Aunque los interruptores de CA y CC parecen similares en forma y función, internamente operan de manera muy diferente. Durante una sobrecarga, los contactos internos de los disyuntores de CA y CC se separan para proteger el circuito. Sin embargo, a medida que los contactos se separan, se formará un arco cuando la corriente salte a través del espacio de aire creado. El arco de contacto es un arco eléctrico que se produce al abrir y cerrar interruptores automáticos. Vea la Figura 7. A medida que el arco continúa saltando a través del espacio de aire, la corriente continuará fluyendo a través del circuito. Estos arcos deben extinguirse rápidamente.
Figura 7. El arco de contacto es un arco eléctrico que ocurre al abrir y cerrar interruptores automáticos.
Las formas en que los interruptores de CA y CC están diseñados para extinguir el arco son muy diferentes y es por eso que los interruptores de CA y CC no son intercambiables. Solo los disyuntores que están etiquetados como clasificados para CC deben usarse para aplicaciones de CC.
Nunca se debe utilizar un disyuntor de CA en un circuito de CC. Los disyuntores de CA no están diseñados para manejar los problemas de arco asociados con CC. Los disyuntores de CC incluyen medidas adicionales de extinción de arco para disipar el arco eléctrico al abrir y cerrar y alargar la vida útil del dispositivo.
Supresión de arco de CC
Los arcos de CC se consideran los más difíciles de extinguir porque el suministro de CC continuo hace que la corriente fluya constantemente y con gran estabilidad a través de un espacio mucho más amplio que un suministro de CA de igual voltaje, que a menudo se muestra en métricas como el valor pico y RMS.
Para reducir el arco en los circuitos de CC, el mecanismo de conmutación debe ser tal que los contactos se separen rápidamente y con suficiente espacio de aire para extinguir el arco lo antes posible al abrir. Cuando se cierran los contactos de CC, es necesario que los contactos se muevan juntos lo más rápido posible para evitar algunos de los mismos problemas encontrados al abrirlos. Si un disyuntor tiene una clasificación de CC, los fabricantes lo indicarán en el disyuntor.
Figura 8. Algunos disyuntores tienen clasificación CA / CC. Esta información quedará clara en la etiqueta del fabricante.
Vale la pena mencionar que cuando ocurre un cortocircuito a través de los terminales de un circuito de CC, la corriente aumenta de la corriente de operación a la corriente de cortocircuito dependiendo de la resistencia y la inductancia del bucle en cortocircuito.
Algunos tipos de disyuntores tienen una clasificación de CA / CC para su uso con cualquier tipo de aplicación. Esta información se indicará en la etiqueta del fabricante.
Supresión de arco de CA
Un arco de CA se autoextingue cuando se abre el conjunto de contactos. Una fuente de CA tiene un voltaje que invierte su polaridad 120 veces por segundo cuando se opera en una frecuencia de línea de 60 Hz. La alternancia permite que el arco tenga una duración máxima de no más de medio ciclo.
La corriente alterna llega a cero 60 veces por segundo. Consulte la Figura 8. Cuando la CA llega a cero, no fluye corriente y, por lo tanto, el arco se extingue.
Figura 9. Cuando la corriente CA llega a cero, no fluye corriente y, por lo tanto, el arco se extingue.
Disyuntores como OCPD
Un disyuntor es un dispositivo de protección contra sobrecorriente con un mecanismo mecánico que puede abrir automáticamente un circuito cuando ocurre un cortocircuito o una sobrecarga. Los disyuntores utilizan dos principios de funcionamiento para proteger el circuito: térmico y magnético.
Los disyuntores térmicos constan de un elemento calefactor y un mecanismo de enclavamiento mecánico. El elemento calefactor suele ser una tira bimetálica que se calienta cuando la corriente fluye a través de él.
Los disyuntores magnéticos utilizan un electroimán para detectar una condición de sobrecorriente. La mayoría de los disyuntores magnéticos contienen componentes térmicos y magnéticos. Mientras que los componentes magnéticos protegen el circuito contra corrientes de sobrecarga elevadas o corrientes de cortocircuito, los componentes térmicos protegen el circuito contra una corriente de sobrecarga constante que no es de nivel suficiente para activar los componentes magnéticos.
Un disyuntor de CC se utiliza para proteger dispositivos eléctricos que funcionan con corriente continua (CC) y contiene medidas adicionales de extinción de arco. Los disyuntores de CC son una tecnología relativamente nueva y se utilizan en estaciones de carga de vehículos eléctricos, sistemas fotovoltaicos y de almacenamiento de baterías, así como en redes industriales de distribución de CC.