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Aspectos fundamentales de los interruptores

Qué es un interruptor

Un interruptor es un disyuntor eléctrico diseñado para proteger un circuito eléctrico de daños causados por sobrecorriente/sobrecarga o cortocircuito. Su función básica es interrumpir el flujo de corriente después de que los relés de protección detectan una falla.

Tecnología inteligente de interruptores

Observe en profundidad los interruptores con un énfasis especial en el interruptor más avanzado tecnológicamente de Eaton, el interruptor de caja moldeada Power Defense.

Diferencias entre sobrecorrientes, sobrecargas y cortocircuitos

Sobrecorrientes

NEC define una sobrecorriente como cualquier corriente que exceda la corriente nominal del equipo de la ampacidad de un conductor. Una sobrecorriente es el resultado de una sobrecarga, un cortocircuito, un arco o una falla a tierra. Los efectos de la sobrecorriente incluyen incendios, daños en el aislamiento del conductor y daños en el equipo.

Sobrecargas

Según NEC, una sobrecarga es la operación de un equipo que excede la capacidad normal de carga completa o de un conductor que excede la capacidad nominal de ampacidad que, cuando persiste durante un período de tiempo suficiente, causaría daños o un sobrecalentamiento peligroso. Una sobrecarga NO es un cortocircuito, una falla a tierra o de arco.

Cortocircuitos

Un cortocircuito es una sobrecorriente que excede en gran medida la corriente de carga completa normal del circuito. Además, como su nombre lo indica, un cortocircuito deja la trayectoria de conducción de corriente normal del circuito y toma un atajo alrededor de la carga y regresa a la fuente de alimentación. Un cortocircuito es una sobrecorriente, pero no una sobrecarga.

Interruptores frente a fusibles

Los OCPD comunes incluyen interruptores y fusibles. Aunque el propósito de los fusibles e interruptores es el mismo, existen diferencias fundamentales que es importante comprender al realizar selecciones para la protección de equipos y personal.
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Fusibles

  • Debe reemplazarse después de que haya interrumpido un evento de sobrecorriente.
  • Tiene menos costo inicial
  • No requiere mantenimiento
  • Solo se abre en eventos de sobrecorriente
  • Sin capacidad para características de protección opcionales
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Disyuntores

  • Puede restablecerse después de interrumpir un evento de sobrecorriente
  • Tiene un costo inicial más alto
  • Requiere mantenimiento
  • Características de protección opcionales (es decir, falla a tierra)

Componentes del interruptor

Aunque los interruptores de voltaje bajo y medio tienen diseños únicos que son específicos para amperaje, voltaje y aplicación, hay cinco componentes principales que son universales en los diferentes tipos de interruptores.

Cinco componentes del interruptor universal

Los cinco componentes del interruptor universal son:

  1. Bastidor: protege las partes internas del interruptor de los materiales externos
  2. Mecanismo de operación: proporciona un medio para abrir y cerrar el interruptor
  3. Contactos : permiten que la corriente fluya a través del interruptor cuando este está cerrado.
  4. Extintor de arco: extingue un arco cuando el interruptor interrumpe una falla.
  5. Unidad de disparo: abre el mecanismo de operación en caso de sobrecarga prolongada o cortocircuito.
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interruptor de caja moldeada con componentes etiquetados

Bastidores: componentes del interruptor

El bastidor del interruptor proporciona la rigidez y la resistencia necesarias para manejar con éxito el proceso de interrupción y lograr las capacidades de interrupción deseadas. Aísla la corriente eléctrica para proteger a las personas y al equipo durante el uso o la operación.  Los bastidores pueden estar hechos de metal o materiales aislantes moldeados.
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Bastidor de metal

Un bastidor de metal está ensamblado a partir de piezas metálicas precisas que están atornilladas y soldadas juntas para formar el bastidor propiamente dicho. Eaton ofrece interruptores de bajo voltaje e interruptores de vacío de media tensión con bastidores de metal.

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Bastidor aislado moldeado (caja moldeada)

Los bastidores de caja moldeada están hechos de materiales aislantes fuertes como poliéster de fibras de vidrio o resinas compuestas termoestables (bastidores de plástico). Eaton ofrece interruptores miniatura, interruptores de caja moldeada, interruptores de potencia e interruptores de alimentación de bajo voltaje en bastidores de caja moldeada.

Mecanismo de operación: componente del interruptor

Existen dos tipos de mecanismos de operación, palanca excesiva y energía almacenada en dos pasos.
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Palanca excesiva

La función del mecanismo de operación es proporcionar un medio para abrir y cerrar el interruptor. Este mecanismo de palanca es el tipo de apertura rápida, lo que significa que la velocidad con la que los contactos se abren o cierran a presión es independiente de la velocidad con la que se mueve el mango.

Además de indicar si el interruptor está ENCENDIDO o APAGADO, el mango del mecanismo de operación indica cuándo se dispara el interruptor mediante el movimiento de una posición a mitad de camino entre el ENCENDIDO y el APAGADO.

Los interruptores de caja moldeada, miniatura y residenciales de Eaton utilizan un mecanismo de palanca excesiva.

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Energía almacenada en dos pasos

El mecanismo de energía almacenada en dos pasos se utiliza cuando se requiere una gran cantidad de energía para cerrar el interruptor y cuando este necesita cerrarse rápidamente. Las principales ventajas de este mecanismo son la rápida reconexión y la seguridad. La reconexión rápida se logra al almacenar la energía cargada en un resorte de cierre separado. La seguridad se logra al proporcionar una carga remota del resorte.

El proceso de energía almacenada en dos pasos está diseñado para cargar el resorte de cierre y liberar energía para cerrar el interruptor. Utiliza resortes de apertura y cierre separados. Esto es importante porque permite que el resorte de cierre se cargue independientemente del proceso de apertura. Esto permite un ciclo de trabajo abierto-cerrado-abierto. El resorte de cierre puede cargarse (o recargarse) manualmente a través de un mango de carga o eléctricamente a través de un motor. El motor puede operarse de forma remota, lo que permite la máxima seguridad para el operador.

Contactos: componentes del interruptor

Los contactos se encuentran en la cámara de interrupción del arco (en interruptores de bajo voltaje) y en el interruptor de vacío (en disyuntores en vacío de voltaje medio).

La unidad de contacto consta del contacto móvil, el brazo de contacto móvil, el contacto fijo y el conductor fijo.

Cuando el interruptor se abre o se cierra, el contacto fijo se mueve para cerrar (hacer) o abrir (romper) el circuito. Los contactos están diseñados para proteger contra dos condiciones de falla

  1. Sobrecorriente (sobrecarga térmica)
  2. Cortocircuito (magnético)
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Extintor de arco: componente del interruptor

Un arco es una descarga de corriente eléctrica que cruza un espacio entre dos contactos. Un extintor de arco es el componente del interruptor que extingue un arco cuando se abren los contactos. Los interruptores deben estar diseñados para su control porque no se pueden prevenir los arcos eléctricos.

Los seis métodos utilizados en la industria eléctrica para gestionar arcos eléctricos son:

  1. Conducto de arco
  2. Interruptor de vacío
  3. SF6
  4. Aceite mínimo
  5. Bobina magnética
  6. Inflador
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Qué es un arco eléctrico

Los arcos se forman cuando los contactos de un interruptor se abren debido a una corriente mayor que la normal. La formación de arcos eléctricos es una condición que debe ser tratada rápida y eficazmente por un interruptor. La capacidad del interruptor de controlar el arco es clave para su capacidad de interrupción de cortocircuito

Unidad de disparo: componente del interruptor

La función de una unidad de disparo es disparar o abrir el mecanismo de operación en caso de una sobrecarga prolongada o una condición de fallo de cortocircuito, como sobrecarga térmica, corrientes de cortocircuito y fallos especiales. Para lograr esto, se proporciona una unidad de disparo electromecánica o de estado sólido.
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Unidades de disparo electromecánicas

Las unidades de disparo electromecánicas utilizan bimetálicos y electroimanes para proporcionar protección contra sobrecarga y cortocircuitos y no incluyen ninguna protección especializada como una falla a tierra. Se utilizan comúnmente en interruptores de bajo voltaje.

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Unidades de disparo electrónicas

Las unidades de disparo electrónicas ofrecen capacidades como la coordinación del sistema de comunicaciones de diagnóstico de monitoreo de programación y las pruebas que no están disponibles en las unidades de disparo termomagnéticas. Los interruptores de caja moldeada y los interruptores de alimentación de bajo voltaje de Eaton utilizan unidades de disparo electrónicas (ETU).

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