termomagneticos norma iec 947-2

Cuaderno Técnico nº 150

Evolución de los interruptoresautomáticos de BT con la normaIEC 947-2

E. Blanc

Cuaderno Técnico Schneider n° 150 / p. 2

La Biblioteca Técnica constituye una colección de títulos que recogen las novedadeselectrotécnicas y electrónicas. Están destinados a Ingenieros y Técnicos que precisen unainformación específica o más amplia, que complemente la de los catálogos, guías de producto onoticias técnicas.

Estos documentos ayudan a conocer mejor los fenómenos que se presentan en las instalaciones,los sistemas y equipos eléctricos. Cada uno trata en profundidad un tema concreto del campo delas redes eléctricas, protecciones, control y mando y de los automatismos industriales.

Puede accederse a estas publicaciones en Internet:

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La colección de Cuadernos Técnicos forma parte de la «Biblioteca Técnica» del Grupo Schneider.

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Los autores declinan toda responsabilidad derivada de la incorrecta utilización de las informaciones y esquemasreproducidos en la presente obra y no serán responsables de eventuales errores u omisiones, ni de las consecuenciasde la aplicación de las informaciones o esquemas contenidos en la presente edición.

La reproducción total o parcial de este Cuaderno Técnico está autorizada haciendo la mención obligatoria:«Reproducción del Cuaderno Técnico nº 150 de Schneider Electric».

cuadernotécnico n o 150Evolución de losinterruptoresautomáticos de BTcon la normaIEC 947-2

Por : Etienne Blanc

Trad.: E. Milà

Edición francesa: septiembre 1 997

Versión española: marzo 1 998

Etienne Blanc

Diplomado ingeniero IEG en 1968,entra en Merlin Gerin en 1970.Después de tres años en «Información- Promoción de ventas» donde esresponsable de la documentacióntécnica BT, pasa a la Direccióntécnica y se dedica al estudio de lasredes (estabilidad dinámica,protección, selectividad, armónicos,seguridad...). En 1983 alcanza laDirección técnica del Departamento de«interruptores automáticosindustriales» donde es gerente deproductos.

Diego Peres

Versión argentina: enero 2 003


Evolución de los interruptores automáticosde BT con la norma 947-2

La evolución de la necesidad deseguridad y de las tecnologías hallevado a una revisión significativa delas exigencias normativas para losinterruptores automáticos industriales(instalación reservada a profesionaleselectricistas).

Hoy en día, la conformidad a lanorma IEC 947-2 de 1989, reeditaday completada en 1995, puedeconsiderarse como un seguro a todoriesgo en cuanto a las prestaciones delos interruptores automáticos.

Es digno de especial mención el quetodos los países hayan aprobado estanorma; el último, Japón, deberáhacerlo próximamente.

Este Cuaderno Técnico explica lamayor parte de esta norma,comparándola con la antiguaIEC 157-1 y detalla los numerososensayos que estos aparatos de cortehan de sufrir. Además, estos ensayosreproducen muy fielmente losesfuerzos que se presentan en lasinstalaciones eléctricas reales.

Índice

1 Introducción La publicación IEC 947-2 p. 5

Etapas de su aplicación p. 7

Sus novedades principales p. 7

2 El interruptor automático, un Características y nuevos ensayos p. 8aparato de seguridad multifuncional para asegurar mejor la protección

contra las sobreintensidades

La resistencia a las p. 10sobretensiones para la«coordinación del aislamiento»

La introducción de la electrónica p. 11en los interruptores automáticosindustriales

Seccionamiento y protección p. 12diferencial: dos funcionescomplementarias ahora reconocidas

3 Una norma con ensayos que Ensayos agrupados en p. 14reproducen la realidad secuencias

Un muestreo de interruptores p. 14automáticos muy extenso

4 Consecuencias prácticas Los criterios fundamentales de p. 16para el diseñador de una elección de un interruptor automáticoinstalación no han cambiado

Utilidad de la «capacidad de p. 16ruptura en servicio» Ics

Dos aparatos en uno: el p. 16interruptor automático-seccionador

Un seguro a todo riesgo: p. 17la conformidad con la IEC 947-2

Anexo 1: Principales diferencias entre las normas IEC 157-1 y IEC 947-2 p. 18

Anexo 2: Definiciones y símbolos según la IEC 947-2 p. 19

Anexo 3: Ejemplos de cálculo de Icc probables p. 20

Anexo 4: La norma IEC 898 para los interruptores automáticos de p. 22uso doméstico

Diego Peres


Fig. 1: Las «normas productos» y las normas de instalación.

En el mundo de la electrotecnia, hay dos tipos de normas que todos los implicados debende respetar:1. las « normas productos»Hay una norma de éstas para cada uno de los elementos de una instalación eléctrica.La conformidad de un producto con estas normas es, para el usuario, un seguro de calidady fiabilidad.2. las normas de instalaciónAgrupan el conjunto de reglas que hay que respetar en el diseño, instalación y uso de unainstalación eléctrica para asegurar:n condiciones idóneas en la alimentación de los receptores (tensión, frecuencia,continuidad del suministro, ...),n la seguridad de las personas y los bienes,n ... y el que estas características se mantengan a lo largo del tiempo.En España, la norma UNE 20.460 es de esta categoría.

Ejemplos de componentesa los que se refieren las«normas productos»:

n sistemas de alimentaciónde energía,

n cuadro principal dedistribución (envolvente yaparatos),

n cables,

n cuadros secundarios dedistribución (envolvente yaparatos),

n cables,

n receptores.

Principales parámetros quedefinen o tienen en cuenta las«normas de instalación»:n esquema de conexión a tierra,n corriente a transportar,n intensidad de cortocircuito,n intensidad de defecto deaislamiento,n temperatura,n tipo y forma de instalar loscables,n caída de tensión máximaadmisible,n riesgos especiales (incendio,desgarga, explosión),selectividad,n exigencias especiales deexplotación,n etc.

1 Introducción

Como todos los materialeseléctricos, los interruptoresautomáticos industriales de BT sediseñan, fabrican y verifican conformea reglas que se agrupan en normas,llamadas «normas de productos»(figura 1).

Cada país tiene sus propias normas(UNE en España, UTE en Francia, BSen Inglaterra, VDE en Alemania, etc.)normalmente derivadas de laspublicaciones de la IEC (ComisiónElectrotécnica Internacional) que lesirven de referencia.

Según esto, actualmente, las normasque se refieren a los interruptoresautomáticos industriales BT estánbasadas, en Europa como en otrogran número de países, en la normaIEC 947-2, que sustituye desde 1989la norma IEC 157-1, publicada en1973 (figura 2).

La publicación IEC 947-2

Un paso más hacia un estándarinternacional

La voluntad de conseguir unreconocimiento todavía másinternacional de las recomendacionesIEC, así como los avances técnicos ytecnológicos conseguidos por losfabricantes desde 1973 obligaron alsubcomité 17B de la IEC a trabajar enla revisión de la publicación 157-1.

Los trabajos de estos expertosinternacionales, entre los que habíatres ingenieros de Schneider, seconcretaron en la publicación de 1989de la primera edición de la norma IEC947-2.

Esta norma obtuvo en la votación desu aprobación un gran acuerdomundial (Europa, Estados Unidos,Canadá, Australia, África del Sur, ...).Japón fue la única excepción, perodeberá reconocer oficialmente estanorma en 1997 ó 1998 (figura 3).

Fig. 2: Mapa de las influencias normativas.

G G

M

IEC

IEC

IEC

IECIEC

IECIEC

IECIEC

UL

UL

CSA

JIS

Diego Peres


La IEC 947-2 es una parte de untrabajo mucho más amplio: laIEC 947

Esta obra abarca 7 documentos queconstituyen las normas IEC para elconjunto de la aparamenta eléctricade BT utilizable en el campo industrial:

n IEC 947-1: Reglas generales, 2ªedición, (publicada en septiembre de1996),

n IEC 947-2: Interruptoresautomáticos, 2ª edición (publicada endiciembre de 1995),

n IEC 947-3: Interruptores,seccionadores, interruptores-seccionadores y seccionadores-fusibles (antes, IEC 408) (publicada en1990),

n IEC 947-4.1: Contactores yarrancadores de motores (antes,IEC 158-1 y IEC 292) (publicada enmayo de 1996),

n IEC 947-4.2: Reguladores yarrancadores con semiconductorespara motores de corriente alterna(publicada en 1995),

n IEC 947-5.1: Aparatos y elementosde conmutación para circuitos demando (antes, IEC 337) (publicada enmarzo de 1990),

n IEC 947-5.2: Detectores deproximidad (publicada en julio de1992),

n IEC 947-6.1: Materiales de conexiónde transferencia automática(publicada en 1989),

n IEC 947-6.2: Aparatos de conexiónde mando de protecciones (ACP)(publicada en agosto de 1992),

n IEC 947-7.1: Bloques de conexiónpara conductores de cobre (publicadaen 1989).

Toda esta estructura ha permitidohomogeneizar el vocabulario y lasreglas generales entre las diferentesfamilias de productos; pero, paradeterminar la totalidad de las reglasrelativas a una categoría de aparatos,es necesario consultar dosdocumentos más:

n las «Reglas generales» (IEC 947-1)que agrupan las definiciones,prescripciones y ensayos comunes atodo el material industrial BT,

Fig. 3: Representación mundial de la IEC 947-2.

IECRepresentación mundial

JISJapón

CSACanadá

ULUSA

SABS(África del Sur)

AS(Australia)

UNE(España)

IEC(Italia)

UTE(Francia)

VDE(Alemania)

BS(Reino Unido)

En Europaocidental:

Norma947-2

textos aprobados y aplicados

textos aprobados

y no aplicadostextos en cursode aprobación

En el hemisferioaustral


aparecido hasta este momentoninguna divergencia importante. Así,el CENELEC publicó en 1991 dosnormas europeas, EN 60 947-1 y EN60 947-2, que se encuentran desde1992 entre las normas nacionales delos diferentes países miembros.

En USA y Canadá

Aunque estos países hayan emitido undictamen favorable, sus normas (ULen USA, CSA en Canadá) actualmenteen vigor son muy diferentes de la IEC947-2. A pesar de una ciertaaproximación en algunos detalles, sepuede pensar que estos dos paísesconservarán todavía mucho tiemposus normas específicas.

En Japón

Japón es el único país que ha votadonegativamente. Por tanto, no haadoptado los textos IEC y conservasus propias normas JIS. Mientrastanto, bajo la presión internacional, lasfronteras de estos países se abrenprogresivamente y las IEC 947deberán servir de base a una nuevanorma JIS.

En los otros países del mundo

Cada país, después de estudiarlo,puede ratificar el texto IEC comonorma nacional aplicándole las

n las «normas productos» (IEC 947-2 a la 7) que tratan de lasprescripciones y ensayos específicosdel producto concreto al que serefieren. Así, los textos que se aplicana los interruptores automáticos BTindustriales son las IEC 947-1 y IEC947-2.

Etapas de su aplicación

En Europa

Los textos de la IEC 947 se estudianante todo a nivel del Comité Europeode Normalización ELECtrotécnica(CENELEC) que agrupa diez y ochopaíses de Europa Occidental.

A partir de estos textos básicos, elCENELEC establece:

n bien una norma europea «EN xxx»que a continuación se ratifica comonorma nacional para todos los paísesmiembros;

n o, en caso de divergencias técnicas,un documento de armonización«HD ...» que a continuación seconvierte en norma nacional con laintegración de los puntos específicosde cada país.

En lo que se refiere a laspublicaciones IEC 947-1 y 2, no ha

modificaciones que considereoportunas.

Habiendo obtenido un acuerdoprácticamente unánime, la norma IEC947-2 ha sido adoptada con muypocas modificaciones por la mayoríade países.

Sus novedades principalesEs imprescindible señalar que losnuevos textos no modifican loscriterios fundamentales de elección deun interruptor automático que afectana su poder de ruptura y su corrientenominal o asignada.

Sin embargo, proporcionan al usuariomejores garantías en cuanto a calidady prestaciones, introduciendo ensayosy exigencias adicionales que seaproximan más a las condicionesreales de funcionamiento de uninterruptor automático en su utilización(anexo 1).

Esta norma tiene también en cuenta lacapacidad de los interruptoresautomáticos de asegurar, además desus funciones habituales deprotección contra sobreintensidades,otras, como el seccionamiento o laprotección de personas, añadiéndolesun dispositivo diferencial.


2 El interruptor automático, un aparato deseguridad multifuncional

La característica de corte enservicio: Ics

Los cálculos de corrientes decortocircuito presuntas se hacenhabitualmente con hipótesismaximalistas buscando siempre lamáxima seguridad, en concreto:

n el cortocircuito es trifásico,

n el fenómeno se realiza cortando sinque aparezca el arco,

n no se tienen en cuenta lasresistencias de las conexiones,

n se considera que el cortocircuito seproduce en bornes de salida delinterruptor automático, sin añadirningún tramo de cable,

n las resistencias de las conexionesse consideran a la temperatura normalde funcionamiento de los cables (enrealidad, cuando hay unasobreintensidad, estas resistenciasson mayores porque aumentan alcalentarse los cables).

Por todo lo anterior resulta que,cuando se produce un cortocircuito(hecho en sí excepcional), el valor dela corriente real es bastante inferior (yen los circuitos finales, mucho menortodavía) a la Icc calculada.

Por el contrario, es importante queestas corrientes, de probabilidad máselevada, sean interrumpidas en lasmejores condiciones, para asegurarque, una vez eliminada la causa deldefecto, se consiga un retorno delservicio inmediato y con la mejorseguridad posible para la instalación.

Por esta razón, la IEC 947-2 introduceuna nueva característica Ics, llamada«poder de corte de servicio», quegeneralmente se expresa en % de Icu(valor a escoger por el fabricante entreel 25, 50, 75 ó 100%) y que seestablece de la manera siguiente:

n el interruptor automático efectúatres cortes sucesivos de la corrienteIcs,

n inmediatamente se prueba elaparato y se hacen una serie demedidas y maniobras para comprobarque mantiene todas sus

características (calentamiento con In,capacidad de cortar su corrientenominal efectuando el 5 % de suendurancia eléctrica, rigidezdieléctrica, funcionamiento de losrelés y mecanismos de disparo...).

Esto hace que la Ics sea unacaracterística que no podemosconsiderar como un simple poder deruptura (como era el poder de corteP2 en la IEC 157-1) sino como laaptitud de un interruptor automáticopara asegurar un serviciocompletamente normal, inclusodespués de haber interrumpido variascorrientes de cortocircuito (abierto;cerrado/abierto; cerrado/abierto).

La corriente de corta duraciónadmisible Icw (para losinterruptores automáticos decategoría B)

La norma IEC 947-2 define doscategorías de interruptoresautomáticos:

n los de categoría A no prevén, en sufuncionamiento, ningún retardo en ladesconexión por cortocircuito. Es elcaso general de interruptoresautomáticos en caja moldeada, comoel Compact NS. Esta exigencia no essinónimo de no selectividad en ladesconexión (ver Cuaderno Técnico nº167);

n los de la categoría B, para poderrealizar una selectividad cronológica,pueden retardar su disparo ante uncortocircuito de valor inferior a Icw. Esnormalmente el caso de losinterruptores automáticos abiertos(tipo Masterpact) y de ciertos aparatosde caja moldeada de calibres altos,como el Compact C1251N.

Para estos últimos, la nueva IECobliga a hacer un ensayo adicional deverificación de su capacidad parasoportar, tanto desde el punto de vistatérmico como electrodinámico (sinrepulsión de contactos, lo queprovocaría un desgaste prematuro) elpaso de la corriente Icw durante eltiempo de retardo añadido. (Figura 4).

Características y nuevosensayos para asegurarmejor la protección contralas sobreintensidadesLo que espera ante todo un usuario deun interruptor automático es quecumpla, sin ningún problema, su papelprincipal: proteger en cualquiercircunstancia y con toda seguridad lasinstalaciones eléctricas contra lassobreintensidades, sean los que seansus valores, siempre que esténcomprendidos entre la intensidadnominal del aparato y la corres-pondiente a su poder de ruptura.

Frente a esta necesidad, la IEC 947-2no sólo mantiene las característicasprincipales de un interruptor automá-tico, (poder de ruptura, corrientenominal, tensión de empleo o nominal,etc.) clarificándolas y completándolascon nuevas nociones y prestaciones(anexo 2), sino que también obliga ahacer toda una serie de pruebas cuyorigor constituye la garantía de sucapacidad de abrir un circuito sea elque sea el valor de su corriente.

Aclaración sobre el poder de cortePdC

En la IEC 157-1 coexistían, para unmismo interruptor automático, dospoderes de ruptura, denominados«P1» y «P2», diferenciados a la vezpor el ciclo de ensayos y lasexigencias de después de la ruptura.

La IEC 947-2 elimina totalmente estaambigüedad: en lo sucesivo, ningúninterruptor podrá tener más que unúnico poder de corte, llamado Icu (poderde corte final) expresado en kA. Icucorresponde, prácticamente, al poder deruptura P1 de la norma anterior y estádefinido de la misma forma: Icu (IEC947-2) = PdC P1 (IEC 157-1).

Desde que se empieza el diseño deuna instalación hay que comparar estacaracterística con el valor de lacorriente de cortocircuito trifásico en elpunto donde se instala el interruptorautomático, de modo que siempre:Icu (del aparato) ≥ Icc trifásico (de lared).


El corte en el esquema IT

En el esquema IT, los interruptoresautomáticos pueden tener que cortarcon un solo polo una corriente de«defecto doble» con la tensión entrefases. (Figura 5).

El anexo H de la IEC 947-2 tiene encuenta este tipo de corte y obliga aque los interruptores automáticos quese utilicen con el esquema IT sufranuna prueba de corte específico.

Los aparatos que no hayan superadoesta prueba, no se tienen que utilizarcon el esquema IT y han de marcarse

con el símbolo IT .

La coordinación entre interruptoresautomáticos

El término «coordinación» se refiere alcomportamiento de dos aparatos, C1 yC2, instalados en serie en unadistribución eléctrica, al aparecer uncortocircuito aguas abajo de C2.(Figura 6).

Recordemos dos conceptos:

n uno, muy conocido, la selectividad,cada vez más buscada en lasinstalaciones de distribución eléctricade baja tensión,

n otro, menos conocido (peroreconocido y aceptado en todas lasnormas de instalación), llamado«filiación», «cascading», «seriesrating» o «protección deacompañamiento». La filiaciónconsiste en instalar un aparato C2,cuyo poder de ruptura Icu2 es inferiora la corriente de cortocircuito trifásicoen sus bornes Icc2) y que está

Fig. 4: Prueba adicional para los interruptores automáticos de la categoría B.

Fig.6: Dos interruptores automáticos C1y C2 puestos en serie en un circuito.

Fig. 5: Ejemplo de corte de una corriente de «defecto doble» en una instalación conesquema IT. Debido a la diferencia de calibre entre los dos interruptores automáticos(C1 y C2) es posible que solamente uno de los dos, el C2, tenga la posibilidad deeliminar el defecto con un solo polo a la tensión compuesta (fase-fase).

I r I cs I cuI cw I

t

retardo máx.t

corriente de cortaduración admisible Icw retardo asociado

In ≤≤≤≤≤ 2500 A In > 2500 A ∆∆∆∆∆t

valores según Icw ≤ 12 In Icw ≤ 30 kA 0,05 s (valor mínimo)IEC 947.2 (con mini 5 kA) 0,1 s

0,25 s0,5 s1 s

ejemplo Icw = 75 kA 1 sMasterpactM20 H2

(valorespreferentes)

CPA

M1 M2

1

2

3

NCP

C1Ib = 1 600 A

C2Ib = 60 A C1

C2


protegido o «ayudado» por otroaparato, el C1, ante los cortocircuitosde corriente comprendida entre Icu2 eIcc2 (figura 7). La ventaja principal deesta técnica es el poder instalar en elpunto C2 un aparato de menoresprestaciones y, por ello, máseconómico, sin el menor riesgo sobrela seguridad de la instalación.

Para determinar y garantizar lacoordinación entre dos interruptoresautomáticos, es necesario efectuaruna primera aproximación teórica delas características, que deben deconfirmarse mediante ensayoselegidos cuidadosamente. Este es elprocedimiento que siempre ha usadoMerlin Gerin para poder establecer lastablas de selectividad y filiación queactualmente están completamente deacuerdo con las del anexo A de la IEC947-2.

Fig.7: Principio de filiación de dos interruptores automáticos: el aparato C2, cuyo poderde corte Icu2 es inferior a la corriente de cortocircuito trifásico en sus bornes (Icc2),está protegido o "ayudado" por el aparato C1.

Las aproximaciones o métodosteóricos previos consisten en:

n para la selectividad, lacomparación de las característicasde limitación del interruptor situadoaguas abajo con las característicasde no-desconexión del aparatosituado aguas arriba. (Figura 8). Elmétodo es muy exacto y no necesitamuchos ensayos de confirmación;

n para la filiación, se comparan lascaracterísticas de limitación delaparato colocado aguas arriba con losesfuerzos máximos que puedesoportar el aparato a emplazar aguasabajo. (Figura 9). Este método esmucho menos preciso que el anteriory, también en este caso, la IEC 947-2exige que los resultados se verifiquencon un número mayor de ensayos.

La resistencia a lassobretensiones para «lacoordinación deaislamiento»

¿Qué es la coordinación deaislamiento?

Cualquier instalación eléctrica puedeverse sometida a sobretensionesocasionales producidas por muydiversas causas, como:

n sobretensiones atmosféricas,n sobretensiones de maniobra,n sobretensiones causadas por undefecto,n sobretensiones debidas a unaconexión MT/BT,n etc.

El estudio de estas sobretensiones(origen, valor, localización...) y lasreglas a aplicar para protegerse deellas es lo que se conoce con elnombre de «coordinación deaislamiento» (Cuadernos Técnicosn° 151 y 179).

En las redes industriales de bajatensión, la protección contra lassobretensiones se considera realizadacuando los materiales utilizadossoportan, sin problemas, los dos tiposde ensayos siguientes:

n ensayos de rigidez dieléctrica a50 Hz, ya bien conocidos, por ejemplo,la rigidez con (2 Ui + 1 000) V, durante1 minuto, que simulan el riesgo de undefecto de las instalaciones contensión más elevada;

Fig.8: Determinación teórica del límite deselectividad entre dos interruptoresautomáticos.

Fig.9: Determinación teórica del límite defiliación entre dos interruptoresautomáticos.

Fig.10: Onda de choque para losinterruptores automáticos industriales1,2/50 µs.

curva delimitación delinterruptorautomático

curva de no-disparodel interruptorautomático

Islímite de la selectividad

Y

Icc presunta

C2

C1

1,2

100%

Uimp

50%

50 µs

Según el tipo de relé del interruptorautomático C1, Y se expresa en:n A2.s (esfuerzo térmico) para unrelé magnetotérmico,n kA pico para un relé electrónico.

En todos los casos esta verificación debede hacerse con las curvas (Y),expresadas en A2.s (esfuerzo térmico)y en kA de pico.

Is Icu2 Icc2 Icu1

zona de selectividad

sólo abre C2 C1 y C2 abren

zona de filiación

I

curva de limitación del interruptorautomático

carga máximaaceptable parael interruptorautomático

Is

límite de filiación

Y

Icc presunta

C2

C1

Icu2

zona defiliación

Icu1


normas de instalación según la tablade la figura 11.

Ensayos de resistencia a las ondasde tensión de choque

Las publicaciones IEC 947 tienen encuenta las reglas de «coordinación delos aislamiento» y exigen que losensayos de resistencia a las ondas dechoque se hagan sobre laaparamenta.

En la tabla de la figura 12 se detallanlos ensayos que deben de soportar losinterruptores automáticos de usoindustrial con la característica Uimp =8 kV.

Destaquemos en esta tabla:

n que el valor Uimp deberá ser válidohasta 2 000 m de altitud. Puesto quelos ensayos se realizan normalmentea nivel del mar, hay que incrementarhasta el 23 % el valor de Uimp,

n que hay que hacer un ensayoespecifico para los aparatos en losque la superficie frontal es de clase ll,según IEC 1140 (antes, IEC 536).Esta característica constructiva,además de que aumenta la seguridadpara los operarios, permite realizarinstalaciones en clase II dejandoaccesible la manecilla de mandomanual del aparato (figura 13). Así,por ejemplo, todos los interruptoresautomáticos Compact y Masterpact deMerlin Gerin tienen su parte frontal declase II.

La introducción de laelectrónica en losinterruptores automáticosindustrialesLa miniaturización, la disminución decostos y las posibilidades nuevas queofrece la electrónica han llevadorecientemente a todos los fabricantesa sustituir una parte de los relésmagnetotérmicos por reléselectrónicos.

n ensayos de rigidez a las ondas detensión de choque (onda de 1,2/50 µs:(figura 10) con valor Uimp (imp = deimpulso o cresta) variable según elpunto de la instalación; es unanovedad que añadan la rigidezdieléctrica a las sobretensiones deorigen atmosférico y de maniobra.

La característica Uimp que debe detener un aparato se define en las

Fig. 11: Niveles previstos de sobretensiones transitorias (según la publicación 38 de laIEC y NFC 15 100, edición de 1990, para una altitud de 2 000 m).

Fig. 12: Prueba de rigidez a las ondas de choque para los interruptores industriales.Durante los diversos ensayos, no debe de producirse ninguna descarga entre fases,entre contactos abiertos o entre fase y masa.

envolvente clase II

frontal clase II

Fig. 13: Equipo de clase II, con uninterruptor automático de clase II en elfrontal.

Como que el valor de Uimp debe de ser válido hasta 2 000 metros de altura y como que losensayos suelen realizarse normalmente a nivel del mar, estos ensayos se deberán de efectuarcon un valor de tensión un 23 % mayor (por ejemplo, 9,8 kV para una Uimp de 8 kV).

tensión nominalde la instalación

utilizaciones

en el origen de la instalación / CuadroGeneral de BT

en los circuitos dedistribución y finales

a nivel de los receptores

400 / 690 V 8 6 4

230 /400 V 6 4 2,5

valores previstos de sobretensión escogidospara los interruptores automáticos Merlin Gerin

6 kV = Multi 98 kV = Compact y Masterpact

aplicación de latensión de choque

entre fases

entre bornes de entrada y salida conel interruptor abierto

entre fases y masa

valores de la tensión de choque

interruptoresautomáticos

9,8 kV

9,8 kV

9,8 kV 9,8 kV

int. automático-seccionador+ frontal clase II

12,3 kV

14,7 kV

ensayos efectuadospara Masterpact

y Compact


La aparición de esta tecnología,utilizada en entornos severos (grandescorrientes, armónicos, temperaturas,choques mecánicos, etc), harequerido la publicación de los anexosF y J de la IEC 947-2, para quedefinieran las prescripcionesadicionales para los interruptoresautomáticos con protecciónelectrónica. Describen especialmentelos diferentes ensayos decompatibilidad electromagnética(CEM) que deben de pasar estosaparatos.

n ensayos de inmunidad a:o los armónicos(IEC 1000-4.13) (figura 14),o bajadas y cortes de corriente(EN 50 160),o variaciones de frecuencia(EN 50 160),o transitorios conducidos(IEC 1000-4.4),o perturbaciones de AF(IEC 1000-4.4),o campos electromagnéticos(IEC 1000-4.8.9.10),o perturbaciones electroestáticas(IEC 1000-4.2).

n los ensayos para la limitación de lasemisiones radiadas a frecuencia deradio.

Prevén también los ensayos de calorseco, calor húmedo (figura 15) y lasvariaciones rápidas de temperatura.

Seccionamiento yprotección diferencial: dosfunciones complementariasahora reconocidasHace ya muchos años que algunosconstructores, entre ellos Merlin Gerin,se imponen importantes esfuerzospara proponer a la aprobacióninterruptores automáticos válidos parael seccionamiento.

Del mismo modo, en los años 60,Merlin Gerin ha sido el primerconstructor que ha propuestointerruptores automáticos diferencialesconstituidos por un interruptorautomático y un bloque adicional o«bloque Vigi» que garantiza laprotección de personas ante defectosde aislamiento producidos en la redaguas abajo.

Estas dos funciones ahora lascontempla la IEC 947-2.

Fig.14: Formas de ondas aplicadas a los aparatos para el ensayo de inmunidad a losarmónicos.

Fig.15: Ciclo de ensayo en calor húmedo, repetido durante 28 días consecutivos.

primerperíodo de

temperaturaconstante

segundoperíodo de

temperaturaconstante

duración (h)

períodode

enfriamiento

período deelevación de

la temperatura

100

95

90

temperaturaen oC

humedad relativaen %

55

25

3 12 14h30 240


1.- Ensayo de medida de corrientes de fuga.

Tiene por misión el asegurar que un interruptor automático en posición «abierto» no dejapasar corrientes de fuga que puedan representar peligro alguno para el usuario.n se realizan cuatro ensayos con un 110 % de la tensión máxima de utilización:o con un aparato nuevo, la corriente de fuga no debe de ser superior a 0,5 mA por polo,o después del ensayo de corte de corriente Ics, no debe de ser superior a 2 mA por polo,o después del ensayo de endurancia, no debe de ser superior a 2 mA por polo,o después del ensayo de corriente Icu, no debe de ser superior a 6 mA por polo.n en este último caso, el aparato está al final de su vida y se puede decir que estosensayos garantizan al usuario que un interruptor automático-seccionador no tendrá nuncauna corriente de fuga superior a 6 mA (corriente extraordinariamente débil y que norepresenta ningún peligro).

2.- Rigidez dieléctrica reforzada a las tensiones de choque.

Para un interruptor automático declarado «no-apto» para el seccionamiento, el ensayoconsiste en aplicar una tensión de choque Uimp entre fases y después entre fase y masadel aparato.Para un interruptor declarado «apto» para el seccionamiento, se hace un tercer ensayoentre las entradas y las salidas del aparato en posición «abierto» con una tensión dechoque mayor (fig. 12). Así, para un aparato declarado «apto para el seccionamiento» yprobado con Uimp = 8kV, el ensayo de tensión de choque a nivel del mar entre la entrada yla salida del aparato abierto se hará con 12,3 kV en lugar de 9,8 kV.

3.- Ensayo de resistencia mecánica.

Este ensayo, frecuentemente llamado «prueba de soldadura de los contactos» consiste enmantener un contacto cerrado y aplicarle, durante 10 segundos, un esfuerzo tres vecesmayor que el esfuerzo normal de su órgano de maniobra.A lo largo de este ensayo, el indicador de posición no debe de indicar «abierto» y no debede poderse poner ningún dispositivo del sistema de cierre con llave.

Fig. 18: Interruptor automático-seccionador Compact (Merlin Gerin).

Interruptor automático-seccionador

Un interruptor automático podráconsiderarse «apto para elseccionamiento» si supera con éxito laserie de ensayos descritos en la tablade la figura 16. El aparato llevaráentonces, visible en su cara delantera,el símbolo de interruptorautomático-seccionador. (Figuras 17y 18).

Interruptor automático-diferencial

Son muchos los constructores deaparamenta que han adoptado latecnología de Merlin Gerin. (Figura19). Actualmente, el interruptorautomático diferencial es un aparatomuy empleado pero sobre el que noexiste ninguna norma específica deconstrucción, por lo que la calidadpuede variar notablemente entre unosfabricantes y otros.

A petición de la representaciónfrancesa y basado en un proyectorealizado en Francia, la IEC 947-2 haintroducido un anexo (ver anexo B)para este producto.

Fig. 19: Vigicompact, interruptorautomático diferencial industrial (MerlinGerin).Fig. 16: Los tres ensayos de aptitud de un interruptor automático al seccionamiento.

interruptorautomático

interruptorautomático--seccionador

Entre los puntos importantes, cabedestacar los ensayos siguientes:

n no degradación de las unidades deprotección diferencial (bloques Vigi)después de disparos con Icu e Ics,

n ausencia de desconexiónintempestiva en caso de:o sobreintensidad con 6 In,o onda de corriente 8/20 µs,o carga de capacidades de red,

n funcionamiento en condiciones deentornos severos (ciclo 28 días decalor húmedo). (Figura 15).

Fig. 17: Símbolos.


3 Una norma con ensayos que reproducen la realidad

La vida de un interruptor automáticoen una instalación eléctrica soporta uncierto número de situaciones difíciles,por ejemplo:

n maniobras de apertura/cierremanual (a distancia con un mandoeléctrico), en vacío, con corrientesmenores o iguales que ln, o, másraramente, con sobrecargas,

n desconexión por la acción de lasbobinas de tensión mínima o la deemisión de corriente,

n sobretensiones de choque(atmosféricas o de maniobra),

n desconexión con sobrecarga,

n excepcionalmente, desconexión concortocircuito o defecto de aislamiento,

n enclavamiento en posición«abierto» para poder trabajar en elcircuito...

Por tanto, es normal que una normade ensayos que se refiere a laaparamenta de protección, como losinterruptores automáticos, no sólogarantice el conjunto de prestacionesanunciadas, sino que también simulede la mejor forma posible losesfuerzos sucesivos a los que puedanverse sometidos durante suutilización.

Siguiendo esta filosofía, los «ensayostipo» exigidos en la IEC 947-2 se hanagrupado en secuencia y deben derepetirse sobre un número específicode aparatos.

Ensayos agrupados ensecuenciasSegún la IEC 157-1, cada ensayopreceptivo se realizaba sobre unaparato que no hubiera sufrido ningúnotro ensayo.

De ahora en adelante, con la IEC947-2, un mismo aparato se vesometido a una sucesión de ensayosacumulativos, agrupados ensecuencias.

Así, se han definido cinco secuenciasy cada tipo de interruptor automáticoha de soportar, según suscaracterísticas, dos, tres o cuatro deestas secuencias (figura 20). Una delas secuencias más significativa es,sin duda, la secuencia 1: estasecuencia deja perfectamente claroque los aparatos así probados sesometen a esfuerzos excepcionales.

Un muestreo deinterruptores automáticosmuy extensoPara combinar todas las posibilidadescitadas, estas secuencias se repitensobre varios interruptores automáticosdel mismo tipo pero conconfiguraciones diferentes (figura 21):

n en tripolar y en tetrapolar,n equipados con diversos relés,n con tensiones diferentes,n con varias regulaciones o ajustes,n con alimentación por los bornessuperiores e inferiores, si se indicaque el aparato lo ha de soportar,n con y sin protección diferencial, sies que está prevista, etc.

De este modo, los informes dehomologación cubren el conjunto deprestaciones anunciadas y garantizanal usuario que el aparato cumplirácorrectamente su función,cualesquiera que sean:

n las características de la red,n los accesorios del interruptorautomático,n las regulaciones efectuadas.

n Muestra 1:Ensayo lcs = 100 kA, con Ue mínima,240 V, sobre un aparato equipadocon el relé de mayor calibre, el TM160 D, ajustado al máximo, o sea, a160 A. Alimentación por los bornessuperiores.

n Muestra 2:El mismo ensayo con un aparatoequipado con un relé del calibre máspequeño, el TM 16 D, ajustado almínimo, o sea, a 112 A. Alimentaciónpor los bornes superiores.

n Muestra 3:Ensayo lcs = 70 kA, con Ue media,415 V, con un aparato equipado conel relé de mayor calibre, el TM 160 D,regulado al máximo, o sea, 160 A.Alimentación por los bornessuperiores.

n Muestra 4:Ensayo lcs = 10 kA, con Ue máxima,690 V, con un aparato equipado conel relé de calibre mayor, el TM 160 D,ajustado al máximo, o sea, a 160 A.Alimentación por los bornes inferiores.

n Muestras: 5, 6, 7 y 8:Iguales que las 1, 2, 3 y 4, pero conun dispositivo de protección decorriente diferencial residual, bloqueVigi, asociado al interruptorautomático.

Fig. 21: La secuencia de ensayos depoder de corte de servicio Ics, aplicada aun interruptor automático Vigicompact NS160H, por ejemplo, debe de repetirse sobre8 aparatos.


Secuencias Tipo de interruptor Ensayos a realizar sucesivamente Ensayos adicionales parade ensayo automático sobre un mismo interruptor automático interruptores automáticos

Cat.A Cat.B declarados aptos para elIcw Icw Icw seccionamiento< Ics = Ics = Ics

= Icu

Secuencia 1 1 Verificación de los umbrales de desconexión 1 ídemCaracterísticas X X X X 2 Propiedades dieléctricas, ensayos: 2 propiedades dieléctricasgenerales de Uimp entre fases ídemfuncionamiento Uimp entre fase y masa ídem

Uimp entre terminales entrada/salida Uimp + 25 % entre E/S+ pruebas de corriente de fuga(≤ 0,5 mA por polo, con 110 % Ue)

3 Endurancia mecánica 3 ídem4 Endurancia eléctrica 4 ídem5 Funcionamiento con sobrecarga a 6 ln 5 ídem6 Rigidez dieléctrica con 2 Ui (50 Hz -1 mm) 6 ídem

+ prueba de corriente de fuga(≤ 2 mA por polo, con 110 % Ue)

7 Calentamiento con In 7 ídem8 Verificación de no-deriva de los relés de sobrecarga 8 ídem

Secuencia 2 1 Tres rupturas sucesivas de corriente Ics, 1 ídemPrestaciones X X según el ciclo A - 3 mm - CA - 3 mm - CA (1)de corte en 2 Verificación de aptitud para el funcionamiento 2 ídemservicio Ics (5 % de la endurancia eléctrica)

3 Rigidez dieléctrica con 2 Ui (50 Hz - 1 mm) 3 ídem+ ensayo de corriente de fuga(≤ 2mA por polo con 110 % Ue)

4 Calentamiento con In 4 ídem5 Verificación de no-deriva de relés de sobregarga 5 ídem

Secuencia 3 1 Verificación de los relés de sobrecarga con 2 Ir 1 ídemPoder de corte X X X 2 Dos cortes sucesivos de corriente Icu siguiendo 2 ídemcorte último Icu (2) (2) (2) el ciclo A - 3 mm - CA

3 Rigidez dieléctrica con 2 Ue (50 Hz, 1 mm) 3 ídem+ ensayo de corriente de fuga(≤ 6 mA por polo con 110 % Ue)

4 Verificación de no-deriva de los relés de sobrecarga 4 ídem

Secuencia 4 1 Verificación de los relés de sobrecarga con 2 Ir 1 ídemCorriente X 2 Ensayo de rigidez dieléctrica del aparato con la 2 ídemasignada de corriente asignada de corta duración admisiblecorta duración durante el tiempo indicado por el fabricanteadmisible Icw 3 Calentamiento con In 3 ídem

4 Dos rupturas sucesivas con la tensión máxima de la 4 ídemcorriente Icw, con el ciclo A - 3 mm - CA

5 Rigidez diléctrica con 2 Ui (50 Hz, 1 mm) 5 ídem6 Verificación de no-deriva de los relés de sobrecarga 6 ídem

Secuencia X X 1 Verificación de los relés de sobrecarga con 2 Ir 1 ídemde ensayos 2 Ensayo de rigidez dieléctrica del aparato con la 2 ídemcombinados corriente asignada de corta duración admisible

durante el tiempo indicado por el fabricante3 Tres rupturas sucesivas de corriente Ics, siguiendo 3 ídem

el ciclo A - 3 mm - CA - 3 mm - CA4 Verificación de la aptitud para el funcionamiento 4 ídem

(5 % de la endurancia eléctrica)5 Rigidez dieléctrica con 2 Ui (50 Hz - 1 mm) 5 ídem

+ ensayo de corriente de fuga(≤ 2 mA por polo, con 110 % Ue)

6 Calentamiento con In 6 ídem7 Verificación de no-deriva de los relés de sobrecarga 7 ídem

(1) C= cerrado; A = abierto. (2) si Icu = Ics no es necesaria esta secuencia.

Fig. 20: Los ensayos agrupados en secuencia, según la norma IEC 947-2.


4 Consecuencias prácticas para eldiseñador de una instalación

Los criteriosfundamentales de elecciónde un interruptorautomático no hancambiadoPara definir el interruptor automáticoque hay que instalar en un punto deuna instalación eléctrica, es precisoconocer los dos parámetrossiguientes:

n la corriente a transportar IB,

n el valor de la corriente decortocircuito trifásico (Icc prevista) enese punto de la instalación.

La elección del interruptor automáticose realiza, como siempre, comparandosu intensidad de regulación Ir con IB, ysu poder de corte Icu con Icc prevista(figura 22). Estas dos comparacioneso reglas básicas se describen en lanorma de instalación UNE 20 460 ypermanecen sin cambio.

Utilidad de la «capacidadde ruptura en servicio» lcsPor las razones explicadas en elcapítulo 2, la IEC 947-2 ha definido lanueva característica lcs, capacidad deruptura en servicio, como la aptitud deun aparato para asegurar un serviciocompletamente normal, después decortar un cortocircuito de valor«probable».

Aunque no había todavía ningunaregla en las normas de instalación(UNE 20 460, IEC 364 o NF C 15-100)que correspondiera a la utilización dela característica lcs, es importante yprudente, en beneficio de una óptimacontinuidad del servicio, elegir unaparato cuya característica lcs sea talque: Ics ≥ Ics probable.

a) Interruptores automáticosinstalados cerca de una fuente deenergía:

Nos referimos a los aparatosinstalados en la cabecera o acometida

general, en acoplamiento de cuadroso a la salida del «cuadro general deBT», que, debido a su proximidad conlos transformadores, deben deasegurar la protección contra defectoscon muy poca impedancia. Así sucedeque los defectos monofásicos fase/neutro o fase/CP son del mismo ordende magnitud que los lcc trifásicos,debido a que son muy bajas:

n las impedancias homopolares delas fuentes,

n las resistencias de conexión,

n la impedancia de conexión entre lafuente y el aparato de protección.

En estas condiciones las corrientes decortocircuito probables están próximasal valor teórico lcc previsto (ver elejemplo de cálculo del anexo 3).

Por tanto, es importante escoger losaparatos cuya característica lcs estépróxima o iguale a Icu.

Las gamas Masterpact y Compact NS(Merlin Gerin), pensadas parautilizarlas en este punto de lainstalación, tienen, lógicamente, unIcs = 100 % Icu.

b) Interruptores automáticos decalibre menor utilizados lejos de lasfuentes de energía:

Estos aparatos, instaladosgeneralmente en los cuadros dedistribución, protegen los cables deunión entre cuadros o entre cuadros yreceptores.

En este caso, los cortocircuitosprobables se ven muy atenuados yaque, de producirse, son casi siempremonofásicos o bifásicos y situados alfinal de cables protegidos.

Puede estimarse que su valor llegará,como máximo, al 80% de la Iccbifásica calculada en el inicio de lacanalización.

Los cálculos demuestran que lacorriente de cortocircuito probable es,en la mayor parte de los casos,inferior al 50% de la Icc prevista(anexo 3).

Sin que ésta sea una regla deinstalación desde el punto de vistaestricto de las normas, utilizar en estecaso interruptores automáticos cuyaIcs sea ≥ 50% es una norma deprecaución para la longevidad de lainstalación.

Todos los aparatos de la gama Multi 9(Merlin Gerin) se utilizan, normalmente,en este nivel de la distribución y tienenun poder de corte de servicio al menosigual al 50% de lcu.

Dos aparatos en uno: elinterruptor automático-seccionadorTeniendo en cuenta las cualidadesexigidas a una instalación eléctrica,hay una que adquiere una importanciacapital para la explotación: es laposibilidad de efectuar unaintervención en que no se «castigue»más que al mínimo posible de lainstalación. En este caso, «castigar» =seccionar + enclavar en posición«seccionado» (con candado ocerradura) + comprobar la ausenciade tensión en el punto de intervención.

Evidentemente que la solución másflexible sería el poder disponer dedispositivos de seccionamiento/castigo en todos los niveles de ladistribución. Una respuesta práctica, ysin coste adicional, lo aportan losinterruptores automáticos-seccionadores.

Fig. 22: Parámetro que sirve de basepara elegir un interruptor automático deprotección de una salida.

intensidadque hay quetransportar IB

Icc prevista

Ir IBIcu Icc prevista


Precisamente por esto, todos losinterruptores automáticos industrialesCompact y Masterpact (Merlin Gerin)son interruptores automáticosseccionadores con candados (figura23) y/o bloqueables con cerradura(figura 24).

Un seguro a todo riesgo: laconformidad con la IEC947-2La conformidad de un interruptorautomático con la norma IEC 947-2 ocon las normas nacionales que de ellase derivan, constituye, para eldiseñador de la instalación eléctrica lamejor garantía de calidad y de que nose degraden paulatinamente las redesde BT.

Esta garantía es el resultado, no sólode que las normas tengan en cuentalos progresos tecnológicosconseguidos por los principalesgrandes constructores, sino tambiénde un conjunto de ensayos muycompleto y lo más parecido posible alas condiciones reales de explotación.

La conformidad con la IEC 947-2 lacomprueban los laboratoriosacreditados y la certifican organismostales como ASEFA, en Francia, y

LOVAG a nivel europeo en el marcode un acuerdo internacional deReconocimiento Mutuo.

La figura 25 muestra un ejemplo decertificado de conformidad.

Hay que destacar que los interruptoresautomáticos destinados a ladistribución final, especialmente en elcampo doméstico, deben de serconformes a la norma IEC 898; peropara la utilización en las instalacionesindustriales, algunos de ellos han deseguir la norma IEC 947-2 (anexo 4).

Fig. 23: Dispositivo da cierre concandado de un interruptor automáticoCompact (Merlin Gerin).

Fig. 25: Ejemplo de un certificado de conformidad, expedido por ASEFA.Fig. 24: Cerradura de un interruptorautomático Masterpact (Merlin Gerin).


Anexo 1: Principales diferencias entre lasnormas IEC 157-1 y IEC 947-2

IEC 157.1 IEC 947-2 Comentarios(edición 1995 y enmienda de 1997)

Poder de corte, ciclo P1 Poder de corte último Icu Característica equivalente(secuencia 3)

Poder de corte, ciclo P2 Característica de poder de corte La nueva característica Ics esen servicio Ics (secuencia 2) obligatoria y más exigente que el

ciclo P2 de la CEI 157-1, porque susensayos van seguidos (después delcorte) por un control de funciona-miento con ln

Cada ensayo se efectúa con un aparato Los ensayos se agrupan en secuencias Mucho más exigente por el hecho denuevo (funcionamiento, endurancias, la acumulación de ensayos con unsobrecargas, poder de corte) mismo aparato, pero, a la vez, mucho

más próxima a las condiciones realesde explotación

Verificación (con los 3 polos cargados) Verificación (con los 3 polos cargados) con:de dos asíntotas: de dos asíntotas:lnd = 1,05 Ir lnd = 1,05 Ir I = 1 h (≤ 63 A)Id = 1,35 Ir (≤ 63 A) Id =1,30 Ir oId = 1,25 Ir (> 63 A) I = 2 h (> 63 A)

Ninguna otra verificación de Verificación de disparos: Mayor seguridad de funcionamientolos relés de sobrecarga n polo a polo (secuencias 3, 4, 5); de los relés

n todos los polos cargados (secuencia 2)

Nada Definición de los ensayos de aptitud Las normas de instalación reconocenpara el seccionamiento, con el símbolo el interruptor automático-seccionadorasociado: para asegurar la función de secciona-

miento

Nada Prueba de ondas de tensión de choque. Permite la coordinación delCaracterísticas Uímp aislamiento de la instalación

Coordinación sólo entre el interruptor Implica un anexo de coordinación Tener en cuenta dos interruptoresautomático y el fusible automáticos en serie

Nada Anexo B, dedicado a los interruptores Es la normalización de losautomáticos equipados con una interruptores automáticos diferencialesprotección diferencial industriales

Nada Anexo F, dedicado a los interruptores Define los ensayos adicionalesautomáticos dotados de relés específicos para el buenelectrónicos funcionamiento de los relés

electrónicos

Nada Anexo G, dedicado a la medida de Normaliza el modo de medir laslas potencias disipadas por un potencias disipadasinterruptor automático

Nada Anexo H, describe la secuencia de Asegura al usuario que un aparatoensayos para que un interruptor puede instalarse con esquema IT sinutilizable en IT ninguna otra verificación


Anexo 2: Definiciones y símbolossegún la IEC 947-2

Definiciones relativas a lastensiones

Ue : tensión(es) asignada(s) deservicio.

Ui : tensión asignada de aislamiento(> Ue máxima).

Uimp: tensión asignada de resistenciaa la onda de choque.

Definiciones relativas a lascorrientes

IB: corriente de uso del circuito, segúnUNE 20460.

Icc: corriente de cortocircuito en unpunto dado de una instalación.

Icm: poder asignado de cierre encortocircuito.

Ics: poder asignado de corte deservicio, (expresado generalmente en% de lcu).

Icu: poder asignado de ruptura últimaen cortocircuito (expresado en kA).

lcw: corriente asignada de cortaduración admisible.

I∆∆∆∆∆n: corriente diferencial defuncionamiento asignada (a menudodenominada sensibilidad deldiferencial).

ln: corriente asignada = valor máximode corriente a utilizar en los ensayosde calentamiento (por ejemplo: paraun interruptor automático CompactNS250: ln = 250 A).

ls: corriente límite de selectividad.

Definiciones y símbolos diversos:

símbolo de interruptor,

símbolo de interruptorautomático-seccionador.

Cat A: categoría de los interruptoresautomáticos no temporizados a laapertura, en condiciones decortocircuito.

Cat B: categoría de los interruptoresautomáticos con retardo a la aperturaen condiciones de cortocircuito(Icc ≤ Icw).


Anexo 3: Ejemplos de cálculode Icc probables

1.- Aguas abajo de interruptorautomático instalado en un CuadroGeneral de Baja Tensión -CGBT-(figura 26).

Cálculo de la Icc supuesta máxima Cálculo de la Icc más probable(cortocircuito trifásico en un punto de (cortocircuito fase/masa con un arco en ella instalación del interruptor automático) Cuadro General de BT)

Impedancia aguas arriba

Ω=≈≈ m32,0Pcc

400XaZa

2

Ω=≈≈ m32,0Pcc

400XaZa

2

Impedancia deltransformador

( )∗++= ZhZiZd3

1Zt

XtZtconm04,7Zt ≈Ω= XtZtconm63,5Zd3

4,2Zt ≈Ω==

* Para un transformador con acoplamiento triángulo/zig zag, las impedanciasdirecta Zd e inversa Zi son iguales, siendo la impedancia homopolar igual 0,4 Zd

Impedancia del cable de Rfase = 0,234 mΩconexión Xfase = 0,25 mΩtransformador-CGBT RCP = 0,468 mΩ+ XCP = 0,25 mΩimpedancia del juego de (sección del CP = 1/2 de la sección de las fases)barras (≈ 5 m)

( ) ( )kA2,30

234,025,004,732,0

230.presIcc

22=

+++=

Icc prob = 28,4 kA (el arco se tiene en cuenta aplicando el coeficiente 0,8)

Conclusión: Puesto que la Icc más probable está muy próxima a la Icc prevista máxima, es prudente instalarun aparato que tenga una Ics igual al 100 % de Icu, como por ejemplo un interruptor automáticoNS160N (Merlin Gerin).

Ω=×

×= m234,02404

105,22Rfase

Ω=×= m25,04

1,010Xfase

Fig. 26.

( ) ( )22 468,0234,025,025,063,532,0

8,0230.probIcc

+++++

×=

UccPn

400ZdZt

2

´==

Pcc = 500 MVA

1 250 kVA20 kV/400 VUcc = 5,5 %

Cuadro Generalde Baja Tensión

5 m 4 x 240 mm2/fase

Icc prevista = 29 kA

defecto fase/masa


Cálculo de la Icc probable(cortocircuito bifásico, con arco, situado al menos a 3 m del cuadro)

Impedancia aguas arriba

Ra = 12,78 x 0,3 = 3,83 mΩXa = 12,19 mΩ

Impedancia del cable

Ω=×= m75,610

35,22Rfase

Xfase = 3 x 0,08 = 0,24 mΩ

Impedancia de las conexiones R = 4 mΩ

X : εImpedancia total por fase ΣR = 14,58 mΩ

ΣX = 12,43 mΩ

16,192

32308,0probIcc

××

×=

Icc prob = 8,3 kA

(el arco se tiene en cuenta al aplicar el coeficiente 0,8)

Conclusión: La Icc probable es inferior al 50% de la Icc prevista (18 kA); por tanto es normalinstalar un aparato que tenga un Ics del 50% de Icu, como por ejemplo, elinterruptor automático C60L (Merlin Gerin).

2.- Aguas abajo de interruptorautomático instalado en un cuadrointermedio de distribución (figura 27).

Fig.27.

W== m78,1210.18

230Za

3

( ) ( ) W=+= m16,1943,1258,14Zt 22

Cuadro intermediode distribución

Icc prevista = 18 kAcos = 0,3

3 m de cable10 mm2


Anexo 4: La norma IEC 898 parainterruptores automáticos de uso doméstico

Los interruptores automáticosindustriales que responden a la normaIEC 947-2 los eligen, instalan y utilizanprofesionales expertos. No puededecirse lo mismo de los interruptoresautomáticos destinados a lasinstalaciones finales, especialmentede los que se utilizan en el ámbitodoméstico (usuarios «no expertos»);de ahí la norma IEC 898.

Por esto mismo, los interruptoresautomáticos «IEC 898», son másfáciles de instalar (por ejemplo, notienen posibilidad de regulación) paraconseguir un alto nivel de seguridad.Su utilización por profesionalesexpertos hace que algunos de ellos seconsideren también regidos por lanorma IEC 947-2.

La IEC 898 es de 1987. Se hatranscrito como norma europea amediados de 1990. Después, en lospaíses miembros de CENELEC se haneditado las normas nacionales dearmonización con la norma europea(EN 60 898).

Hay diferencias notables entre lasnormas IEC 947-2 y EN 60 898. Esinteresante conocerlas ya que, confrecuencia, se usan interruptoresautomáticos miniatura en ladistribución final de las industrias.

IEC 947.2 EN 60 898

Tensión Un (V) <1000 <440

Corriente (1) In ≤ 125 A

Relé térmico 1,05 1,13a 1,03 In a 1,45 In

Relé magnético (2) «curvasB-C-D»

Poder de corte lcu lcn (3)

Poder de corte Ics Ics (3)en servicio

Seccionamiento sí en estudio

Nota 1:

La norma IEC 947-2 no prevé loslímites inferior o superior. Losinterruptores automáticos que siguenla IEC 947-2 se usan dentro delmargen que va desde algunosamperios hasta algunos miles deamperios.

n la norma EN 60 898 define loscalibres (corriente asignada: In): 10,13, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63,100 y125 A.

Nota 2:

n la norma 947-2 no fija límites defuncionamiento y deja precisar alconstructor el umbral de disparomagnético, que debe de quedar dentrodel margen del ± 20 %.

Para los interruptores automáticosCompact, de Merlin Gerin, concalibres superiores a 250 A, lasregulaciones del disparo magnéticoson:

o tipo G, regulable de 2 a 5 lrth,o tipo D, regulable de 5 a 10 Irth,o tipo MA, regulable de 6,3 a 12,5 lrth.

n la norma EN 60 898 introducenuevas curvas en sustitución de lascurvas habituales utilizadas («curvas»L, U, D):

o curva B: 3 a 5 In(2,6 a 3,85 para L),

o curva C: 5 a 10 In(3,85 a 8,8 para U)

o curva D: 10 a 20 In(10 a 14 para D y MA).

Nota 3:

n la norma IEC 947-2 prevé un «poderde ruptura último» que corresponde aun ensayo abierto-cerrado/abierto y un«poder de corte de servicio» cuyovalor, porcentual de Icu, lo fija elconstructor y que corresponde a unensayo A - CA - CA (tabla 1 de lafigura 4).

n la norma EN 60 898 prevé un poderde ruptura asignado Icn quecorresponde a un ensayo A - CA, y unpoder de corte en servicio, cuyo valor,porcentual de Icn lo fija la norma ycorresponde a un ensayo A- CA - CA,con:

o Icn < 6kA;Ics = Icn.

o Icn > 6kA;Ics = 0,75 Icn (mín. 6kA).

o Icn < 10 kA;Ics = 0,75 Icn (mín 6 kA).

o Icn > 10 kA;Ics = 0,5 Icn (mín 7,5 kA).

Por otra parte, esta norma limita sucampo de aplicación a losinterruptores automáticos con un PdC≤ 25 kA; este valor de corriente decortocircuito es muy difícil de alcanzaren una instalación doméstica o similar(terciario).

termomagneticos norma iec 947-2

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