UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL TUCUMAN DEPARTAMENTO ELECTROTECNIA CÁTEDRA: INSTALACIONES ELÉCTRICAS Y LUMINOTECNIA CARRERA: INGENIERÍA ELÉCTRICA Cortocircuito fusible Definición: Elemento de conexión que por la fusión de uno o más de sus componentes, abre el circuito en el cual se intercala e interrumpe la corriente, cuando esta excede un valor dado durante un tiempo suficiente. Fusible de baja tensión (BT): dispositivo cuya tensión nominal no pasa de los 600[V]. Diazet 2 a 500[A] – 600[V] – cap rupt 70[KA] Tipo constructivos NH 10 a 1600[A] – 600[V] – cap rupt 100[KA] Americanos uso restringido Europeo – cap rupt 60 y 100[KA] Uso general: capas de interrumpir cualquier corriere desde la mínima que produce su interrupción hasta la correspondiente a su cap de rupt En base a la Respaldo: puede interrumpir desde la mínima especificada función de y la cap de rupt (solo protege contra corto circuito) trabajo Clasificación Limitador: interrumpe el crecimiento de la corriente antes que esta alcance su primer pico natural, además lleva la corriente a cero antes del pasaje normal por cero de la onda de corriente No limitadores: deja pasar el primer ciclo de corriente (los primeros picos están presentes con muy pequeña o con atenuación debido al incremento de la (R) de los elementos del circuito por el aumento de la temperatura. Para la interrupción definitiva separa el pasaje normal por cero de la onda 1
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Cortocircuito fusible
Definición:Elemento de conexión que por la fusión de uno o más de sus componentes, abre el
circuito en el cual se intercala e interrumpe la corriente, cuando esta excede un valor dado durante un tiempo suficiente.
Fusible de baja tensión (BT): dispositivo cuya tensión nominal no pasa de los 600[V].
Diazet 2 a 500[A] – 600[V] – cap rupt 70[KA]Tipo constructivos NH 10 a 1600[A] – 600[V] – cap rupt 100[KA]
Americanos uso restringidoEuropeo – cap rupt 60 y 100[KA]
Uso general: capas de interrumpir cualquier corriere desde la mínima que produce su interrupción hasta la correspondiente a su cap de rupt
En base a la Respaldo: puede interrumpir desde la mínima especificada
función de y la cap de rupt (solo protege contra corto circuito)trabajo
Clasificación Limitador: interrumpe el crecimiento de la corriente antes
que esta alcance su primer pico natural, además lleva la corriente a cero antes del pasaje normal por cero de la onda de corriente
No limitadores: deja pasar el primer ciclo de corriente (los primeros picos están presentes con muy pequeña o con atenuación debido al incremento de la (R) de los elementos del circuito por el aumento de la temperatura.Para la interrupción definitiva separa el pasaje normal por cero de la onda
Descartadles: por regla general una vez que opera debe ser remplazado
Auto restauradores: se restablece automáticamente
Cerrados Abiertos
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GeneralLos fabricantes aportan información
Particular
General: Corriente nominal Tensión nominal
Valores nominales capacidad de ruptura Tipo de corriente o frecuencia Aplicaciones específicas Potencia disipada
Tiempo/corriente Corrección por temperatura ambiente
Graficas características o de repuesta Corrección por altura Limitación de corriente de cortocircuito
Energía especifica
Protección de canalización de alumbrado
La protección de conductores se puede efectuar en general mediante cortocircuito fusible, mediante interruptores automáticos y cuando se trata de protección escalonadas e puede combinar interruptores automáticos y cortocircuito fusibles.
Protección mediante cortocircuito fusible
Cortocircuito fisible: elemento de conexión que por la fusión de uno o mas de sus elementos abre el circuito en el cual se instala o interrumpe la corriente cuando esta excede de un valor dado durante un tiempo suficiente.Los fabricantes aportan información general y particular de ellos.La información general se compone de valores nominales y de las graficas características o de repuesta.Los valores nominales son:
a)- corriente nominalb)- tensión nominalc)- capacidad de rupturad)- tipo de corrientee)- aplicación específicaf)- potencia disipada
De las graficas, la más común es la característica tiempo/corriente, que es la curva que da el tiempo virtual en función de la corriente presunta de ruptura en condiciones establecidas de operación.
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Característica tiempo / corriente
t
Ip
Curva característicade interrupción
Curva característicadel tiempo de fusión
tI 2
3
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Corriente presunta: la corriente presunta de un circuito s la corriente que fluirá en un circuito si el cortocircuito fuera remplazado por una lamina de impedancia despreciable, sin ningún otro cambio, ni en el circuito ni en la fuente.
Tiempo de arco: o de extinción, lapso entre el instante de iniciación del arco y el instante en que este se extinga.
Tiempo de pre arco: o de fusión, lapso entre el comienzo de la circulación de una corriente suficiente como par fundir el elemento fusible y el instante en que se inicia el arco.
Tiempo de operación: suma del tiempo de pre arco y el tiempo de arco.
Tiempo virtual: dividido por el cuadrado de la corriente presunta de ruptura (corriente presunta correspondiente al instante de iniciación del arco durante la operación de ruptura)
Io: corriente de pasoIc: corriente de crestats: tiempo de fusiónti: tiempo de extinción
ttits
Io
Ic
I
Oscilo grama de una interrupción de un cortocircuito por un fusible Cortocircuito por un fisible
t
U
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Corriente de ruptura limite (de paso): es el valor máximo instantáneo alcanzado por la corriente durante la operación de ruptura del cortafucible, cuando opera en forma de evitar que la corriente alcance el valor máximo al que llegaría en ausencia de la corta fusible.Otra característica que aporta el fabricante es la de limitación de corriente para los fusibles tipo limitadores.
El término limitador significa que el fusible interrumpe la corriente de cortocircuito, si esta es suficientemente grande, impidiendo que se alcance el valor de cresta determinado, o sea, comienza el proceso de interrupción (fin del periodo del pre arco y comienzo del lapso de arco) antes del instante qu se producirá el pico.Este es uno de los principales ventajas del fusible frente a otros dispositivos de protección (auque últimamente estas fabricándose interruptores que posen estas características).Hemos dicho que se presentaba la limitación siempre y cuando la corriente fuera suficientemente grande (mayor que el valor umbral), esto significa que la energía que absorbe el fusible antes del primer pico (fijada por el grado de asimetría de la corriente que o atraviesa) es suficiente para iniciar el proceso de interrupción. Otra característica, menos común, aportada por el fabricante es la de energía específica.Recordemos que es la energía que deja pasar el fusible hasta que interrumpe definitivamente la corriente.
Según Joule la energía es :
Por razones de brevedad se denomina por lo tanto:
Umbral del corte
2krupt II Ic
Ip
Im4
Im3
Im2
Im1
In1…Im2: corrientes nominales de los fusibles
Ic: valor máximo de la corriente de ruptura limite (de paso)
Ip: corriente presunta
Recta de limitación de corriente de Corto circuito propiamente dicho
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La energía especifica varia según la corriente de falla, tensión aplicada y relación x/R
Las normas IRAM indican las características (b) en la cual la tensión nominal es cte, por lo tanto queda como única variables X/R e I presunta.
500[V] 95[KA]
380[V] – 60[KA]
E. especifica del pre arco
E. especifica de arco
I2t
In20010025
4.000
10.000
I2t
tota
fusión
In= 40[A]
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Interruptores automáticos protectores de instalaciones para In iguales o menores a 65[A]
Corriente continúaI – natural de la corriente Corriente alterna
Para ambas corrientes
Unipolar Bipolares con 1 polo protegido Bipolares con 2 polos protegidos
II – numero de polos Tripulares con 2 polos protegidos Tetrapolares con 3 polos protegidos Tetrapolares con 4 polos protegidos
fijoIII – montaje a rosca
Extraíbles a presión
IV – según la característica de desenganche
Tipo L: cuya corriente nominal esta basada en el criterio acotado ahora fusibles de uso domestico y aplicaciones similares
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Tipo H: similar al anterior, pero de operación más rápida con moderadas sobrecargas
Tipo G: cuya corriente nominal es substancialmente la máxima corriente que el interruptor puede soportar indefinidamente sin desenganchar
Tipo F: similar al anterior, pero compensado a temperatura ambiente
Protección mediante interruptores automáticos termo magnéticos
Estos son interruptores automáticos p/accionamiento manual con disparo automático. Tiene en cada via de corriente disparadores de sobreintencidad térmicamente retardados para la protección contra sobrecargas y disparadores electromagnéticos rápidos en caso de cortocircuitosLa curva o característica media de intensidad/tiempo es la que indica la figura.
Clasificación :
Corriente continúaNaturaleza de la corriente Corriente alterna
Ambas corrientes
Unipolar Bipolar con 1 polo protegidoNumero de polos Bipolar con 2 polo protegido Tripular con 2 polos protegidos Tetrapolar con 3 polos protegidos Tetrapolar con 4 polos protegidos
fijosMontaje A rosca Extraíble A presión
Según las características de desenganche
2h
Ir
t
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El disparo contra sobrecargas tiene una corriente limite que se encuentra entre 1,05 y 1,2 beses la In y dispara el interruptor en aproximadamente 2 hs.La corriente reacción del disparador electromagnético es de 2,5 a 3 In en ejecución R
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Tipo L: cuya corriente nominal esta basada en el criterio adoptado para fusibles de uso domestico y aplicaciones similares.Sirven para proteger líneas.
Tipo H: similar al anterior pero de operación más rápida, con moderadas cargas. Son aptos para instalaciones con baja corriente de cortocircuito debido a que el disparador rápido de cortocircuito esta ajustado a intensidades reducidas (uso domestico)
Tipo G: cuya característica nominal es substancialmente la máxima corriente que el interruptor pueda soportar indefinidamente sin desenganchar.Son especialmente apropiados debido a su característica para proteger trafos pequeños y motores.
Tipo F: similar al anterior, pero compensado a temperaturas ambiente.
minuto
seg.
m seg.
t
x In 40201043215
GLH
240
120
60
10
100
1
1
10
1
10
3
5
12
La norma EN 60898
Curva B: 3 a 5 InCurva C: 5 a 10 InCurva D: 10 a 20 In
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Según el tipo de extinción de arco se puede diferenciar dos genero constructivos:
a)- interruptores de protección con extinción al paso por cero de la corriente.b)- interruptores de protección con limitación de la corriente.
Extintores al paso por cero: el arco de desconexión de corriente alterna se apaga cuando esta alcanza un paso natural por cero.
Los valores elevados de Is originan grandes fuerzas de separación en los contactos. Los interruptores tienen conforme a esto, elevadas fuerzas de contactos, o una amplificación electromagnética de las fuerzas de contacto para que estos puedan ser mantenidos cerrados hasta que reaccionen los disparadores electromagnéticos sin retardo contra cortocircuitos.
t
iu
Ur
i
Is
2º paso
11
1º paso
Apertura de los contactos
Ub
un
10
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En el caso cortocircuito el brazo de palanca es aportado del contacto fijo a causa e la fuerza repulsivas que actúan entre dos contactos paralelos, la cual se convierte en una fuerza opuesta al brazo de palanca corta y por consiguiente la fuerza de contacto es amplificada.
Limitación de la corriente: la corriente de choque Is es limitada a una corriente de paso Ib de menor intensidad. Esta limitación puede ser alcanzada por diversos métodos.
a)- con elevada resistencia propia: la resistencia de lavia de corriente con la bobina de calefacción de las bandas by metálicas, así como la resistencia de la bobina del disparador electromagnético, son muy elevadas y pueden permitir que el interruptor , tanto térmico como electrodinamicamente, puede dominar e interrumpir cualquier cortocircuito.Se emplea en interruptores de protección con baja corriente de ajuste en los disparadores térmicos ( aproximadamente 2,4[A])
b)- con tiempo propio extremadamente corto y elevada tensión de arco: al igual que n los fusibles se llenan 2 requisitos1)- abrir los contactos antes de que sea alcanzado el valor de cresta de Is 2)- conexión inmediata de una elevada resistencia en el circuito en forma de una elevada tensión Ub
Sentido de la fuerza de repulsión
Sentido de la aplicación de la fuerza de contacto
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La rápida apertura de los contactos es lograda en los interruptores pequeños haciendo impactar directamente la armadura de percusión en los contactos (figura A).En los interruptores mas grandes los contactos fijaos y móviles se disponen de tal forma que la corriente fluya por ellos en sentido contrario (figura B).
Ub
Is: corriente de choqueIo: corriente de pasots: tiempo de fusiónti: tiempo de extinciónUb: tensión de arco
ttits
Io
Is
I
t
U
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Una rápida y levada tensión de arco se logra por medio de apropiadas formas de contactos y por medio de la ejecución de las cámaras apaga chispas.Interruptores de protección limitadores de corriente, dominan corrientes de cortocircuito mas elevadas que los de excitación al paso por cero de igual intensidad nominal.
Armadura de percusión
Figura A
Sentido de la fuerza de repulsión
Figura B
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Automático termo magnético
Compuesto por dos elementos:
Térmico: protección contra sobrecargasMagnético: protección contra cortocircuito
Térmico:
Magnético:
Curva característica
IfInfInIp
tv
][63][2_30,1
][63][1_05,1
AparaIhtconII
AparaIhtconII
nvnf
nvnnf
In: nominal o regulaciónInf: corriente de no disparoIf: corriente de disparo seguro
t
Im
tv
Ip
Im: corriente de disparo de tiempo instantáneo
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Unidades electromagnéticas
Característica de cortocircuito
Poder de interrupción de cortocircuito Icu
secuencia de operación 0 – t – C – 0 Valor eficaz de la componente simétrica kA
Poder de interrupción de cortocircuito de servicio Ics
Secuencia de operación 0- t – C0 – t – C0
tv
Ip
2
1
3
1: mínimo y máximo disparo térmico para estado frió2: mínimo y máximo disparo térmico para estado caliente3: umbral de disparo magnético
captador tratamiento disparador
Toma las señales analógicas del circuito a proteger.Transformadores de corriente externos o sensores internos incorporados en el interruptor
Se conviertan la señal semanera que pueda ser tratada por el circuito electrónico (comparadores, integrado, etc.) para dar una señal binaria (1 o 0)
La señal se comunica al disparador que puede ser de distintos tipos
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Se expresa como un porcentaje de Icu (50% Icu, 100% Icu)
Corriente admisible de breve duración Icw
El valor mas elevado de corriente que el interruptor (sin relee instantáneo) es capaz de soportar por un determinado tiempo: como mínimo 0,05 s; preferentemente 0,1 – 0,25 – 0,5 – 1s Para: In 2500[A] Icw 12 In (5 Ka como máximo)
In 2500[A] Icw 30 KA
Poder de cierre de cortocircuito Icm
El máximo valor de corriente que el interruptor es capaz de establecer cuando cierra con un cortocircuito en su salida.Esta expresado como el máximo valor pico de corriente presunta y se indica por un múltiplo de Icu
Categoría A: interruptor no diseñado específicamente para selectividad con otro dispositivo de protección contra cortocircuito
Categoría B: diseñado específicamente para selectividad con otro dispositivo de protección contra corto circuito (con un corto retardo intencional de tiempo ajustable o no)
Elección de un interruptor automático
Se debe conocer como máximo los siguientes datos:
a)- corriente de proyecto [A] corriente de cargab)- Icc corriente de cortocircuito presunta en los puntos de instalación del o los interruptores automáticosc)- Un tensión nominal del línea del sistema [V]d)- f frecuencia del sistema [H]
la corriente nominal del interruptor Iu debe ser
I proyecto In I admisible del cable
El poder de interrupción (de corte, de ruptura, etc.) de cortocircuito final del interruptor Icu
Icu Icc presunta (en el punto de instalación)
Temperatura ambiente: deberá afectarse por un factor dado por el fabricante si en el lugar de instalación, la temperatura difiere de la asignada por el fabricante
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IIcu2Icc2Iau2Is
Zona de selectividad
Abre C1 y C2Solo abre C2
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Continuidad de del servicio
La elección puede realizarse para:
Selectividad total entre 2 disparadores en serie Selectividad parcial
Coordinación entre interruptores automáticos
La coordinación se aplica a dos interruptores conectados en serie, cuando aparece un cortocircuito aguas a bajo del interruptor mas alejado de la fuente.La coordinación permite introducir los conceptos
Filiación Selectividad
Filiación: es la utilización del poder de limitación de los interruptores automáticos. Esta limitación ofrece la posibilidad de instalar aguas a bajo interruptores automáticos con menores poderes de corte. Los interruptores automáticos de aguas arriba juegan entonces un poder de barrera para las fuertes intensidades de cortocircuito, permitiendo de esta forma a interruptores automáticos de poder de corte inferior a la intensidad de corto circuito presunta en el punto de instalación, sea solicitada con sus condiciones nominales de corte.La limitación de la intensidad se hace a todo lo largo del circuito controlado por el interruptor automático limitador de aguas arriba.La filiación afecta a todos los aparatos colocados aguas abajo de este interruptor automático.
En el caso de la figura consiste en instalar un aparato Cz en un punto de la instalación donde la corriente de cortocircuito Icc2 es mayoral paso de interrupción de cortocircuito ultimo Icu2 del interruptor, por que esta protegido o respaldado por otro interruptor C1 entre los valores de corriente del cortocircuito comprendido entre los poderes de interrupción de ambos interruptores.
La filiación no queda limitada solo a dos aparatos consecutivos ya que pude realizar incluso con interruptores ubicados tableros distintos.El poder de corte del aparato de aguas arriba debe ser mayor o igual a la corriente de cortocircuito presunta en su punto de instalación.La filiación solo puede verificarse mediante ensayos en laboratorio y las asociaciones posibles únicamente pueden ser dadas por los fabricantes.
Selectividad: Es la coordinación de los dispositivos de corte automáticos para que un defecto producido en un punto cualquiera de la red, sea eliminado por el interruptor automático colocado inmediatamente aguas arriba del defecto y solo por el
C2
C1
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1- Protección sobre las sobrecargas
selectivita amperometrica: la protección es selectiva si la relación entre los umbrales de regulación es superior a1,6 (en el caso de los interruptores automáticos de distribución).
2- Protección contra los cortocircuitos débiles
selectividad cronométrica: el disparo del automático de aguas arriba esta ligeramente temporizado; el disparador del aparato de agua abajo es mas rápido.La protección es selectiva se la relación entre los umbrales de protección contra los cortocircuitos es mayor o igual a 1,5
3- Protección contra los circuitos elevados
selectividad energética: la selectividad energética es una mejora y generalización de la selectividad cronométrica. La selectividad es total si, para cualquier valor de la corriente de cortocircuito presunta (Ip), la energía que deja pasar el interruptor automático situado aguas abajo es inferior a la energía necesaria para entrar en acción el relee del interruptor automático situado aguas arriba.La protección es selectiva si la relación entre los calibres de los interruptores automáticos es superior a 2Las tablas de selectividad aportadas por los fabricantes indican para cada asociación de los interruptores automáticos si la selectividad es total o parcial