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TECNOLOGÍA ELÉCTRICA
TEMA 2
APARAMENTA ELÉCTRICA DE BAJA
TENSIÓN
APARAMENTA ELÉCTRICA DE BAJA TENSIÓN
CONCEPTOS GENERALES.
- Condiciones de funcionamiento de los circuitos eléctricos
Línea L• VACIO I = 0
• FUNCIONAMIENTO NORMALI ? In
• FUNCIONAMIENTO ANORMALI > In
• SOBRECARGAS I ? 2-3 In
• CORTOCIRCUITOS I >> In
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INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LA APARAMENTA
- CONCEPTO DE APARAMENTA
Dispositivos que permiten la conexión y desconexión de partes de una instalación
- APERTURA DE UN CIRCUITO INDUCTIVO
Al ionizarse el medio
-Aparece el arco
- Sube la Tª
El dispositivo de corte
Debe producir la rápida extinción
APERTURA DE UN CIRCUITO INDUCTIVO
- Acumulación de cargas en los contactos.
- Aparición de un campo eléctrico intenso entre los contactos ( E? ? ? Ua ? ? ).
- Aparición de iones en el medio que separa los contactos (Ruptura dieléctrica).
- Colisión de iones ? con contacto negativo (cátodo) ? Tcátodo ? ? (? 80000C).
- Emisión termoiónica masiva; emisión de vapores metálicos; ionización total del
medio. ? MEDIO TOTALMENTE CONDUCTOR ? ARCO ELÉCTRICO.
El dispositivo de corte debe limitar la duración del arco (ms). - Extinguiéndolo (c.c.)- Evitando el reencido (c.a.)
CONSECUENCIAS DE LA APERTURA- Calentamiento de los contactos.- Ionización del medio.- Erosión de los contactos.
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MAGNITUDES DE DEFINICIÓN DE LA APARAMENTA
Valor nominal
Valor de una magnitud que aplicada permanentemente al aparato no
provoca problemas de funcionamiento ni averías en el aparato.
Valor asignado
Valor de una magnitud fijado para un funcionamiento especificado del aparato.
Intensidad prevista
Es el valor de la corriente que circularía en el circuito si cada polo del aparato fuera
sustituido por un conductor de impedancia despreciable.
MAGNITUDES DE DEFINICIÓN DE LA APARAMENTA
Poder de corte
Máximo valor de la corriente que un dispositivo es capaz de interrumpir en unas
condiciones determinadas.
Condiciones
- Tensión Ue ( Ue ? , Ic ? ) - ? = L/R, cos? (cos? ? , Ic ? ) ? ? , Ic ?- Estado del dispositivo tras el corte
- En servicio ( vida ? ? , Ic ? ? ) - Servicio limitado- Fuera de servicio ( Ic ? ? )
- Ciclo de maniobras (Nº consecutivo aperturas ? , Ic ? )
- Corte en c.c. ? Apagar el arco
- Corte en c.a. ? Evitar reencendidos
Poder de cierre
Igual al poder de corte, pero referida a la I a establecer.
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CARACTERÍSTICAS DE APARAMENTA ELÉCTRICA
NORMA UNE EN 60947
INTERRUPTOR AUTOMÁTICO INTRODUCCIÓN
Normativa: UNE EN 60947 - 2
ConceptoAparato mecánico de conexión. Capaz de corriente en
FuncionesMANDO: Conectar y desconectar partes de la instalación.
PROTECCIÓN: Desconectar automáticamente en caso de
sobrecorriente (SOBRECARGA O CORTOCIRCUITO) antes de que la
instalación sufra daños. Características
Elevado poder de corte ( 3 ~ 100 KA).Apertura automática, sin aporte externo de energía.
Nº de maniobras, Frecuencia de maniobras, bajos.
CONSTITUCIÓN DEL I.A.CONTACTOS: CÁMARA DE EXTINCIÓN MECANISMO (Principales y de arco)(fijos -móviles) DISPARADORES MEDIO DE CORTE: SF6, VACIO
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INTERRUPTOR AUTOMÁTICO
INTERRUPTOR AUTOMÁTICO
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INTERRUPTOR AUTOMÁTICO
INTERRUPTOR AUTOMÁTICOCONTACTOS PRINCIPALES Y CONTACTOS DE ARCO
FUNCIONES DEL MECANISMO
• Efectuar el cierre independiente.
• Acumulación de energía (para apertura automática).
• Mantener contactos a presión adecuada.
• Realizar el movimiento de apertura (cont. de arco y cont. principales.
DISPARADORES
DIRECTOS (PRIMARIOS):• Recorridos por la I del circuito principal.• Forman parte del interruptor.
INDIRECTOS (SECUNDARIOS):• Accionados por una señal eléctrica independiente del circuito principal.• Pueden añadirse al I.A.
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DISPARADORES DIRECTOS O PRIMARIOSRecorridos por la I del circuito principal
Forman parte del interruptor
DE SOBREINTENSIDAD Y TIEMPO INVERSO
DISPARADOR TÉRMICOPARA SOBRECARGAS
DE SOBREINTENSIDAD CON RETARDO INDEPENDIENTE
DISPARADOR ELECTROMAGNÉTICO
PARA CORTOCIRCUITOS
DISPARADORES INDIRECTOS O SECUNDARIOS
DE EMISIÓN DE CORRIENTE
bobina del disparador bobina del
disparador
b0: contacto abierto de un relé
DE MÍNIMA TENSIÓN
b0: contacto cerrado de un relé
Accionados por una señal eléctrica independiente del circuito
principal
Pueden añadirse al I.A.
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INTERRUPTOR AUTOMÁTICO CON DISPARADORES 1º Y 2º
CARACTERÍSTICAS DE LOS I.A.
• Nº de polos: unipolar, bipolar, tripolar, tetrapolar.
•Tipo de corriente: continua o alterna ? f
• Tensión asignada Un
.-Tensión de empleo asignada, es a la que se refieren los poderes de corte y de
cierre, y las categorías de comportamiento en cortocircuito.
.- Tensión de aislamiento asignada, es el valor que lo define y al que se refieren los
ensayos dieléctricos, las distancias de aislamiento y las l íneas de fugas.
• Corriente asignada, In (16 - 4000 A).
Corriente térmica asignada, es la que puede soportar el interruptor en servicio
indefinido.
•Poder de corte asignado en cortocircuito (1.5 - 100 KA)
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Categoría de comportamiento en cortocircuito
Categorías decomportamientoen cortocircuito
Secuencia asignada demaniobras para los ensayos del
poder de cierre y de corte encortocircuito
Estado después de losensayos en cortocircuito
P-1 O – t - CODebe ser capaz de
asegurar un servicioreducido
P-2 O – t – CO – t - CODebe ser capaz de
asegurar un servicionormal
Nº de disparadores y tipo:• Disparador primario de tiempo inverso (térmico) (intensidad de disparo ajustable, retardo ajustable).
•Disparador primario de retardo independiente (magnético), (int. disp. ajustable, retardo ajustable).
•Disparadores secundarios (disp. remoto, por relés)
EVOLUCIÓN DE LA CORRIENTE DE CORTOCIRCUITO C.C. TRIPOLARES ALIMENTADOS DESDE LA RED
Ik: CORRIENTE PERMANENTEDE CORTOCIRCUITO
Valor eficaz de la componente alterna de la corriente de c.c. prevista.
Característica de I2 t
? ?t
kIfdti0
2 )(
I2 t ? Energía que deja pasar el I.A. durante un c.c., que se disipa en el elemento protegido. ? ??? ???
t
c
t
cccabledisipada tIRdtiRdtiRW0
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0
2
Comp. unidir.kI 2
icc
icc
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• Curvas características It • Curva I2 t
• Curvas características de limitación de corriente
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• EJ: I.A. con 3 disparadores primarios
•Sobreintensidad:
- tiempo inverso ajustable (a)
•Sobreintensidad:
-Retardo independiente ajustable
(zt)
-Intensidad de reacción ajustable
(zi)
•Sobreintensidad:
- Retardo independiente no
ajustable
- Intensidad de reacción ajustable
(n)
Ejemplos de curvas de disparo
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Ejemplo de curva real de disparo de un catálogo
Ejemplo de curva real de disparo de un catálogo
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Ejemplo de curva real de disparo de un catálogo
INTERRUPTOR MAGNETOTÉRMICO Normativa: UNE EN 60898
ConceptoPequeño Interruptor Automático (P.I.A.) para usos domésticos y
análogos (sector terciario).
Características•1 Disparador térmico + 1 Disparador Electromagnético directo o primario, ambos sin posibilidad de regulación.
• No admiten disparadores secundarios.
• Características de disparo I/t normalizadas.
•Nº de polos: unipolares, bipolares, tripolares , tetrapolares .
• Un [230 - 400 V] In[6 - 125 A] Icn[1,5 - 25 KA]
• Frecuencia asignada [50 - 60 Hz]
• Curvas características de disparo I/t. Disparador térmico
a) Intensidad convencional de no disparoInt = 1,13 In : Máxima corriente que NO provoca el disparo antes de un tc.
b) Intensidad convencional de disparo:
It = 1,45 In: Mínima corriente que provoca el disparo antes de un tc.
I < Int ? No dispara I > It ? Sídispara
Tc = 1 h (IN ? 63 A) Tc = 1 h (IN ? 63 A)
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Disparador electromagnético
Tipo Margen inferior Margen superior
B 3 In 5 In
C 5 In 10 In
D 10 In 20 In
Tiempo límite t ? 0,1 s t ? 0,1 s
Curva B: protección de líneas de
gran longitud
Curva C : protección de líneas con
consumos de iluminación.Curva D : protección de equipos
con intensidades de arranque
altas
Márgenes de disparo instantáneo
Características de conexión UNE EN 60898• (1) Valor constante de la corriente de no
desconexión Int = 1,13 In : t > 1 h• (2) Valor constante de la corriente de
desconexión It = 1,45 In ? t < 1h• (3) 2,55 In:t < 1 m (In ? 32 A) t < 2 m (In > 32 A)• (4) 2,55 In t > 1 s
(5) Tipo B: 3 In : t ? 0,1 s(6) 5 In : t < 0,1 s
7. Tipo C: 5 In : t ? 0,1 s8. 10 In : t < 0,1 s
9. Tipo D: 10 In : t ? 0,1 s10. 20 In : t < 0,1 s
Curva I/t del ICP
Características de conexión UNE 20.317.88 del ICP
1. Valor constante de la I de no desconexiónInt = 1,1 In : t > 1 h
2. Valor constante de la I de desconexiónIt = 1,55 In : t < 15 m (In 1,5A + 10A)
1,5 In : t < 15 m (In 15A + 45A)
(3) 2,25 Int = 2,48 In:t < 1 m (In 1,5A + 30A)t < 2 m (In 35A + 45A)
(4) 2,25 Int = 2,48 In: t > 1 s
(5) 5 In : t > 0,1 s (6). 8 In : t < 0,1 s
Curva I/t de Guardamotores
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Curvas de disparo de catálogo de Interruptores Magnetotérmicos
Curvas de disparo de catálogo de Interruptores Magnetotérmicos
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FUSIBLES Normativa: UNE EN 269-1
Concepto:
Dispositivo que abre el circuito en el que está instalado, cuando
la corriente que circula por él provoca, por calentamiento, la
fusión de uno o varios de sus elementos previstos para este fin.
Conjunto portador
• Base
• Portafusible
• Contactos
Cartucho fusible
• Contactos
• Envolvente aislante
• Elemento fusible
• Material extintor
• Percutor Indicador de fusión
Constitución
Elementos de un fusible Fusible cilíndrico
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Fusible tipo petacaFusible cilíndrico de alto poder de ruptura
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Qgenerado = Rf I2 Qevacuado = K ( Tfus – Tamb. )
EQUILIBRIO ? Qgenerado = Qevacuado ? Tfus = Teq
Si I ? ? Qgen. ? ? Tequ.?
Si I < In ? Tequ. < Tfusión ? NO FUNDE
Si I > In ? Tequ.> Tfusión ? FUNDE
para I dada (I > In):
- tF : tiempo de FUNCIONAMIENTO
- tf : tiempo de PREARCO
- ta : tiempo de ARCO
tF = tf + ta
Para t > 0,1 s ? tF ? tf
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Características
Base y conjunto portador
• Un [ 120 - 690 V ca ] [ 110-750 V cc ]
• Corriente asignada In
• Clase de corriente [ cc; ca, f ]
• Nº de fases
Cartucho fusible
• Tensión asignada Un
• Intensidad asignada In [ 2 - 1250 A ]
• Clase de corriente [ cc; ca, f ]
• Potencia asignada disipada
• Poder de corte > 100 KA
• Tensión de restablecimiento
•Desconectadores fusibles
• Interruptores fusibles
•Seccionadores fusibles
Utilización de fusibles en combinación
Características I/t ( de funcionamiento, de arco)
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Características I/t
Condiciones: Tamb. = Tfus inicial = 20 º
Tolerancias: Para t dado error de I <± 10 %
Parámetros curvas I/t Selectividad entre fusibles
Inf: Intensidad convencional de no fusión.
If: Intensidad convencional de fusión.tc: tiempo convencional
Corriente asignada In para gG Tiempo Corriente convencionalIntensidad característica Ich convencional
para gM (A) (h) Inf If
In < 16 116 ? In ? 63 1
63 < In ? 160 2 1,25 In 1,6 In160 < In ? 400 3
400 < In ? 4
La selectividad para
tiempos inferiores a 0.1 segundos depende de las curvas I2 t
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Hoja de catálogo de curvas de fusibles
DENOMINACIÓN DE LOS FUSIBLES: 2 LETRAS
1ª Letra: Zona de corte; Rango de I en el que fusible corta y proporciona protección adecuada.
2ª Letra: Categoría de empleoTipo de elemento a proteger:
- cable (G), motor (M)- semiconductor (R)
- minería (B)
Protección efectiva:? característica I/t fusible por debajo de característica
Iadm/t del elemento
Denominaciones usuales:
• gG ? cables • gM, aM ? motores • gB ? minería
• gR, aR semiconductores
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FUSIBLES LIMITADORES
VENTAJAS DE LOS FUSIBLES• economía del aparato en relación con el servicio que presta, reducido volumen
INCONVENIENTES DE LOS FUSIBLES• Dificultad de protección contra sobrecargas• En labores de mantenimiento se puede reemplazar un fusible por otro
de calibre superior obteniéndose una falsa protección.• En sistema trifásico, si se funde una sola fase pueden seguir funcionando las máquinas sobrecargando las otras dos fases.
APLICACIONES DE LOS FUSIBLESProtección contra cortocircuitos
CONTACTOR Normativa: UNE 20-109; EN 60947 - 2
Concepto
• Aparato mecánico de conexión con una sola posición de reposo.
• Accionado de cualquier forma menos MANUAL.
??
??
?
??
??
?
RINTERRUMPISOPORTARESTABLECER
•Capaz de
la corriente en el circuito donde está instalado en condiciones normales de utilización, incluso con sobrecargas, NO EN C.C.
Funciones? MANDO: Conectar y desconectar partes de la instalación.
Características
•Elevada frecuencia de maniobra
[ 10 ? 103 M/h ].Vida [ 105 ? 107 Man]• Mando eléctrico a distancia.• Fácil integración en sistemas de automatización, puede se mandado por otros dispositivos, puede accionar otros
dispositivos.
CONSTITUCIÓN DEL CONTACTOR
• SISTEMA DE ACCIONAMIENTO
• CONTACTOS PRINCIPALES
• CONTACTOS AUXILIARES
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CONSTITUCIÓN DEL CONTACTOR
• Sistema de accionamiento ?
Electroimán
• Contactos principales
• Contactos auxiliares ( ctos
auxiliares, de maniobra o
señalización).
SISTEMA DE ACCIONAMIENTOElectroimán alimentado con c.c.
Electroimán alimentado con c.a.
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CONTACTOS PRINCIPALES
Propiedades
• ? conductividad eléctrica y térmica.
• ? resistencia de contacto.
• ? tendencia a pegar o soldar.
• ? resistencia a la corrosión
producida por el arco.
• ? resistencia mecánica.
Materiales
• Plata-Cadmio.
• Plata-Paladio.
• Plata-Níquel.
Formas de los contactos
CONTACTORES
CLASIFICACIÓN DE LOS CONTACTORES SEGÚN:
- Tipo de corriente (cto principal) - Medio de corte
- Tensión del circuito principal - Tensión de mando
- Capacidad de ruptura de corriente
CARACTERÍSTICAS GENERALES
•Nº de polos de los contactos principales [bi, tri tetrapolar]
•Tipo de corriente del cto principal [cc; ca, f]
• Medio de corte [aire, vacío y SF6]
• Circuito de mando
•Tipo de corriente, frec.
•Tensión de mando
• Circuitos auxiliares
•Nº de contactos [ 2 NA + 1 NC]
•Tipo de tensión, frecuencia
•Tensión
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VALORES ASIGNADOS
• Tensión asignada:
- de aislamiento
- de empleo
• Intensidad térmica asignada (serv. 8 h)
• Intensidad de empleo
(relativa a una clase de servicio)
• Servicios asignados: - servicio de 8 h - servicio ininterrumpido
- servicio temporal - servicio intermitente
- Clase, NºMan/h, Factor de Marcha
•Poder de corte asignado:Valor de la intensidad, que puede cortar, sin desgaste “apreciable” en las condiciones de corte especificadas en una CATEGORÍA DE EMPLEO.
CATEGORÍA DE EMPLEO:Conjunto de condiciones de utilización normalizadas, que corresponden a una aplicación real, que determinan las condiciones en las que se efectúa el corte y que sirven para facilitar al usuario la selección de los
contactores.
SERVICIO INTERMITENTE
Clase Nº de maniobras por hora
1 ? 13 ? 3
12 ? 1230 ? 30
120 ? 120300 ? 300
1.200 ? 1.200
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CATEGORÍA DE EMPLEO
Algunas categorías de empleo.
Categorías deempleo
Aplicaciones
AC-1 Cargas no inductivas o débilmente inductivas, hornos de resistencia.
AC-2 Motores de anillos rozantes: Arranque y desconexión.
AC-3 Motores de jaula de ardilla: Arranque, desconexión a motor lanzado.
AC-4 Motores de jaula de ardilla: Arranque, inversión de marcha, marcha a
impulsos.
AC-5a Mando de lámparas de descarga.
AC-5b Mando de lámparas de incandescencia.
AC-6a Mando de transformadores.
AC-6b Mando de baterías de condensadores.
DC-1 Cargas no inductivas o débilmente inductivas, hornos de resistencia.
DC-3 Motores derivación.
DC-5 Motores serie.
DC-6 Mando de lámparas de incandescencia.
APLICACIÓN DEL CONTACTOR
Ejemplo: Arrancador estrella- triángulo
Circuito de potencia
Esquema unifilar
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APLICACIÓN DEL CONTACTOR Ejemplo: Arrancador estrella- triángulo
Circuito de maniobra
INTERRUPTORES Y RELÉS DIFERENCIALES
INTRODUCCIÓN:Son dispositivos que detectan las corrientes de fugas, o corriente diferencial, desde conductores activos de la instalación (fases y neutro).
FUNDAMENTOS DE LA PROTECCIÓN DIFERENCIAL SISTEMA DE DETECCIÓN
Instalación sana
I1 + I2 + I3 + IN = 0 ? t (U = 0)
Instalación con defecto
I1 + I2 + I3 + IN = 0 ? t (U ? 0)
? Ii = 0 ? ? R = 0
? Ii ? 0 ? ? R ? 0 ? eR =0
SHSB
IldH
?? ???
??? ?
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INTERRUPTORES DIFERENCIALES
(1) Transformador de intensidad diferencial(2) Disparador(3) Mecanismo de retención de contactos móviles(4) Juego de contactos móviles(5) Circuito de prueba
RELÉS DIFERENCIALES
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INTERRUPTOR DIFERENCIAL
Normativa: UNE 20-383-75
•I? n: Corriente diferencial nominal (sensibilidad).- Alta sensibilidad ? 10, 30 mA ?.- Baja sensibilidad ? 300, 500 mA ?
•I? n,nf: Corriente de no funcionamiento• In: Intensidad nominal ? 16 - 250 A ?• Un: Tensión nominal
• Nº de polos ? bipolares, tripolares,tetrapolares ?• Característica I/t
Características
???
??? ? ? nnf?n, I
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I
Poder de corte ? 1.5 - 5 KA ?
PROTECCIÓN CON INTERRUPTORES DIFERENCIALES
TRANSFORMADOR Y RELÉ DIFERENCIAL
(1) Transformador diferencial.(2) Relé diferencial.(3) Disparador indirecto del interruptor automático, de emisión de corriente o de mínima tensión.(4) Interruptor automático magnetotérmico.
PROTECCIÓN SELECTIVA