Electricidad. Aparamento Eléctrica de Baja Tensión

7/23/2019 Electricidad. Aparamento Eléctrica de Baja Tensión

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Ingeniería Eléctrica 1

Electrifcación y tracción en las minas

Tema 3: Aparamenta eléctrica en baja tensión

Electrifcación y tracción en las

minas Tema 3: Aparamenta eléctrica de baja tensión Introducción Elementos de maniobra

Seccionadores

Interruptores Contactores

Elementos de protección Fusibles Interruptores automáticos

Relé térmico Termistores Interruptores magnetotérmicos rotección di!erencial






Aparamenta eléctrica.

Introducción Aparamenta eléctrica "ispositi#os utili$ados en las instalaciones eléctricas Su !unción es permitir la cone%ión & descone%ión de partes de

la instalación 'a ma&or(a de los conceptos se pueden e%tender) en principio)

a alta tensión* Tipos de dispositi#os

Según las condiciones en las que se efectúan lasmaniobras de apertura o cierre +ac(o Funcionamiento normal

Funcionamiento anormal Según la dificultad de la maniobra

Control de cargas rotección de la instalación Seguridad de las personas) etc***






Aparamenta eléctrica. Magnitudes

Dispositivo Denominaciónmediante su valornominal de

intensidad

tensión

aplicados permanentemente al

aparato no provocan problema encuanto a su

•uncionamiento

•calentamiento







Valoresasignados

Magnitud para un uncionamientoespecifcado en condicionesespeciales

temperaturatensión

recuencia demaniobra

dp etc

!ueden no coincidir con losvalores nominales







Tensión de aislamiento ,-i. Es el #alor de tensión /ue sir#e

como re!erencia en los ensa&osdieléctricos Capacidad del dispositi#o de

soportar sobretensiones Siempre -i 0 -n







Corriente1potencia asignada de empleo 1 nominal má%ima corriente /ue se puede mantener de !orma inde!inida

sin /ue supere la má%ima temperatura establecida en las normas no se produ$ca ning2n tipo de deterioro

E%isten #alores normali$ados) por ejemplo) para interruptoresautomáticos & di!erenciales: A) 45A) 4A) etc*

El !abricante de!ine la corriente asignada de empleo de unmaterial teniendo en cuenta la tensión asignada de empleo la !recuencia asignada el ser#icio asignado

la categor(a de empleo el tipo de en#ol#ente de protección) *** En ocasiones puede sustituirse o completarse con la

indicación de la potencia má%ima disponible asignada) con latensión asignada de empleo


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Corriente térmica con#encional al airelibre ,It6. o en en#ol#ente ,It6e. "e!ine la má%ima corriente /ue puede

circular durante un tiempo prolongado sin

producir calentamiento e%cesi#o /ue genereda7os* sin en#ol#ente al aire libre* cuando éste #a montado en una en#ol#ente

espec(!ica* Se entiende por aire libre el /ue e%iste en el

interior en condiciones normales) e%ento depol#o & de radiaciones e%ternas en unamedida ra$onable*






!oder decierre"corte

Es un valor de corriente f#ado por elabricante $ue el material puedeestablecer"interrumpirsatisactoriamente en unas

condiciones de cierre espec%fcas&e e'presa en (A

rms de la componente de periódicade Icc

&e deben reerir a unascondiciones de ensayo






!oder decierre

&e debe vencer un esuer)o derepulsión

En caso de aperturadescontrolada se puedeproducir usión y posteriorsoldadura de los contactos






Maniobra deapertura

*ormación de arcoeléctrico

*usión yvolatili)ación de

parte del material

!oder decorte






DurabilidadMec+nica

&e caracteri)a por el n,de ciclos de maniobras envac%o $ue debe podereectuar

Eléctrica

se caracteri)a por eln, de ciclos de

maniobras en carga$ue es capa) deeectuar en lascondiciones deservicio





Aparamenta eléctrica.

&olicitaciones Calentamiento la aparamenta eléctrica está sometida al calentamientoderi#ado del e!ecto 8oule & de las pérdidas causadas pore!ectos magnéticos ,corrientes parásitas. & pérdidas en losaislantes ,pérdidas dieléctricas.*

roblemas de aislamiento la aparamenta eléctrica padece los problemas deri#ados de la

in!luencia del medio ambiente & las alteraciones producidas porel tiempo en los materiales aislantes sólidos l(/uidos &gaseosos*

Es!uer$os mecánicos

el problema de los es!uer$os mecánicos tiene su origen en las!uer$as electrodinámicas /ue se mani!iestan entre conductorespró%imos cuando son recorridos por corrientes eléctricas & enlas dilataciones /ue e%perimentan al calentarse*

Sobretensiones ueden pro#ocar la destrucción de los materiales aislantes*





Aparamenta eléctrica de maniobra

Seccionador Aparato destinado a interrumpir la

continuidad de un conductor o aislarlo de

otros conductores) sólo cuando la corriente/ue lo recorre es mu& débil*

&%mbolo






Seccionador ermiten aislar de la red el

conjunto del e/uipo de

mando para mantenimientoo modi!icaciones de dic6oe/uipo






&eccionador

Estado cerrado

Debe ser capa) desoportar las intensidades

de uncionamiento dele$uipo particularmentelas puntas de corriente

Estado abierto

Distancia deseccionamiento $uesatisace unasdeterminadascondiciones deaislamiento





permite cerrar y abrirlos polosmanualmente


-onstitución de unseccionadortri+sico/

blo$uetripolar otetrapolar

dispositivode mando

contactosau'iliares de

precorte

Evita laaperturaaccidentalcon carga *rontal 0atera

l






&e1ali)ación delestado del

seccionador

indicador mec+nico

independiente

permitiendo $ue los

contactos esténvisibles

mediante la posicióndel dispositivo de

control






Maniobramanual

2o se puedeutili)ar en

carga

3upturalenta

&e1ali)aciónde su estado

&e abre antes y se cierradespués $ue los polos del

seccionador y provoca laapertura de los contactoressituados tras el seccionador

Enclavamiento 4pcional/

-ontactos

au'iliaresopcional/

2o se puedeenclavar en posición

cerrada

Garantía de utilización en vacío






Seccionador

Tipos de contactos "e presión "e cuc6illas giratorias

Se puede a7adir a los seccionadoresporta!usibles en sustitución de los tubos o delas barretas de seccionamiento*






Interruptor Es un aparato mecánico de cone%ión capa$

de establecer) soportar e interrumpir la

corriente del circuito en condicionesnormales & circunstancialmente encondiciones de !allo







Interruptor El mecanismo #inculado al dispositi#o de

mando manual garanti$a la apertura & el

cierre brusco de los contactos)independientemente de la #elocidad deaccionamiento del operario







Interruptor 'os interruptores /ue cumplan las condiciones de

aislamiento especi!icadas en las normas para losseccionadores son interruptores seccionadores)

aptitud /ue el !abricante debe certi!icar marcando elaparato con un s(mboloAptitud para elseccionamiento

Distancia entrecontactos

!osición noe$u%voca del

mando de

control







Interruptor 'os interruptores /ue cumplan las condiciones de aislamientoespeci!icadas en las normas para los seccionadores soninterruptores seccionadores) aptitud /ue el !abricante debecerti!icar marcando el aparato con un s(mbolo

Interruptor de maniobra

-ontactor5 posición de reposoabierto

3uptor5 posición de reposo cerrado

Protección!e$ue1o interruptor autom+tico

Interruptor autom+tico o disyuntor







Contactor Aparato de corte) con mando a

distancia /ue #uel#e a la posición de

reposo cuando cesa la !uer$a /ue lomanten(a conectado Electromagnéticos

Electromecánicos 9eumáticos & electroneumáticos idráulicos






-ontactor electromagnético

Es/uema básico







Representación es/uemática

T 3 A t lé t i b j t ió







Circuito magnético del contactor

dx

d i

dx

d

dx

dLi

dx

dW F

cte

m ψ φ

φ

⋅⋅−=⋅−=⋅⋅−=−=

=2

1

22

1 22 3








Entre6ierro permanente








Entre6ierro permanente








érdidas del circuito magnético*Soluciones istéresis

;ateriales blandos,menor !ricción en las

rotaciones de los

dominios magnéticos Corrientes parásitas

-tili$ación de c6apas








Espira de sombra Si la alimentación

de la bobina se 6ace

en CA la !uer$a de

atracción es #ariable

&a /ue dependedel cuadrado

de <dx

d i

dx

d

dx

dLi

dx

dW F

cte

m ψ φ

φ

⋅⋅−=⋅−=⋅⋅−=−=

=2

1

22

1 2

2 3








Espira de sombra Se utili$a para e#itar las #ibraciones)

$umbidos & desgaste debido a la acción delmuelle antagonista








Espira de sombra* Análisis








Espira de sombra* Análisis








Resistencia económica 'a !uer$a necesaria disminu&e con la reluctancia 'a resistencia limita la corriente cuando el

entre6ierro ,reluctancia. es m(nimo roblemas /ue se e#itan

"isipación deenerg(a e%cesi#a Reducción delconsumo Reducción del

peso de cobre Reducciónde #olumen Etc***








Establecimiento del arco eléctrico Se inicia la apertura 'a presión disminu&e

Aumenta la resistencia & t= Comien$a a producirse un puente de metal!undido

Se estira & empie$a la #apori$ación del

metal Ioni$ación del espacio entre los contactos Todo !a#orece la aparición del arco







-ontactor

electromagnético Eliminación del arco eléctrico "ado /ue la tensión necesaria para

mantener el arco se reparte en los contactos& en el propio arco seg2n

E arc = k∙l + ε 1 + ε 2

"onde > depende del medio ,presión) t=ioni$ación.

l es la longitud del arco

;edios de eliminación Actuar aumentando ε 1 / ε 2 Aumentar > Aumentar la longitud del arco







-ontactor

electromagnético Actuar aumentando ε 1 / ε 2 oca di!erencia entre los materiales

utili$ados para los contactos

'o /ue se 6ace es subdi#idir los el arcoen otros ,normalmente ?. más pe/ue7osmultiplicándose las ca(das anódica &catódica







-ontactor

electromagnético Aumentar la resistencia del propioarco Aumentar >

En!riamiento del arco or elementos re!rigerantes or despla$amiento del arco

Aumentar la longitud del arco






p j

-ontactor

electromagnético Aumento del n@ de contactos

-ontactor de

rupturadoble






p j


Alargamiento del arco






p j


Alargamiento del arco* Soplado magnético













Ejemplo de circuito de mando

Circuito de

potencia

R

M

380 V c.a.

3 fases

Circuito

auxiliar o de

control

P M

R

R

24 V c.c.






Aparamenta eléctrica deprotección Tipos de sobreintensidades: Sobrecargas Cortocircuitos

Elementos de protección: Cortacircuitos !usibles Interruptores automáticos o de

potencia Combinaciones con elementos de

maniobra*






Aparamenta eléctrica deprotección

Cortocircuito contacto directo de dos puntos con potenciales eléctricosdistintos

Causas de un cortocircuito cables rotos) !lojos o pelados presencia de cuerpos metálicos e%tra7os depósitos conductores ,pol#o) 6umedad) etc*. !iltraciones de agua o de otros l(/uidos conductores deterioro del receptor error de cableado durante la puesta en marc6a o durante una

manipulación Consecuencias

En milésimas se puede llegar a Icc 455 In

Icc genera e!ectos electrodinámicos & térmicos da7os gra#es al e/uipo) los cables & los juegos de barras

situados aguas arriba del punto de cortocircuito







Cortacircuitos !usibles protección !ase a !ase ante cortocircuitos poder de corte mu& ele#ado #olumen reducido Económicos 4 sola utili$ación

;ontaje En soportes espec(!icos ,porta!usibles. En los seccionadores

Categor(as Fusibles Bdistribución tipo gD ,sobrecargas & CC. Fusibles Bmotor tipo a; ,cortocircuitos.






Aparamenta eléctrica deprotección suelen ir acompa7ando a otros tipos

de protección

+






Aparamenta eléctrica deprotección Fusibles* 'imitación de corriente

+

U

I IS

ID

UB

ts tL

U

t

t

El fusible funde antesde que se alcance elvalor máximo de IS

Corriente de

corto limitada

U

I IS

ID

UB

ts tL

U

t

t

El fusible funde antesde que se alcance elvalor máximo de IS

Corriente de

corto limitada






Aparamenta eléctrica deprotección Tipos de !usibles

CLASE DE FUNCINAMIEN! CLASE DE SE"#ICI

"enominaciónCorriente

permanente

6asta

Corriente de

interrupción"enominación rotección de

Fusibles de rango completo

g I9 ≥ Imin

g'gR

g<

Cables & conductoresSemiconductores

E/uipos de minas

Fusibles de rango parcial

aa;

aR

Aparatos de maniobra

SemiconductoresI9

≥ I9≥ ?) I9

CLASE DE FUNCINAMIEN! CLASE DE SE"#ICI

"enominaciónCorriente

permanente

6asta

Corriente de

interrupción"enominación rotección de

Fusibles de rango completo

g I9 ≥ Imin

g'gR

g<

Cables & conductoresSemiconductores

E/uipos de minas

Fusibles de rango parcial

aa;

aR

Aparatos de maniobra

SemiconductoresI9

≥ I9≥ ?) I9

Antigua denominación. Actualmente g6

&%mbolo usible7seccionador yusible

ó ó






Aparamenta eléctrica deprotección Relé térmico

Suele !ormar parte del mecanismo deapertura de los interruptores automáticos

roporciona protección contra sobrecargas Es el !allo más com2n Implica el calentamiento al sobrepasar la t= l(mite En#ejecimiento prematuro de los aislantes

Funciona en combinación con un contactor

El t if ió t ió l i






Aparamenta eléctrica deprotección Relé térmico* Caracter(sticas

6abituales: unipolares o tripolares compensados) es decir) insensibles a

los cambios de la temperaturaambiente

sensibles a una pérdida de !ase ,reléspara motores.

Seg2n su rearme automático o manual

El t if ió t ió l i




















Aparamenta eléctrica deprotección "isparo del relé térmico

elé! "ara #otore!

ada"tado! a la

duración del arran$ue







Aparamenta eléctrica deprotección Termistores 9TC o TC

ro#ocan la descone%ión de un contactor

a partir de una t=

%&'( t) no#inal de

*unciona#iento







Aparamenta eléctrica deprotección Interruptores automáticos Aparato mecánico de cone%ión capa$

de maniobrar en las condiciones normales

del circuito en el /ue está instalado establecer & soportar durante un tiempo

determinado corrientes en condicionesanormales

interrumpir automáticamente corrientesen condiciones anormales







Aparamenta eléctrica deprotección Interruptores automáticos Función de protección

posibilidad de desconectarautomáticamente corrientes desobrecarga o de cortocircuito antes de/ue la instalación su!ra da7os

Función de mando

posibilidad de conectar o desconectarcircuitos a #oluntad del usuario ;anualmente distancia mediante accionamiento eléctrico







Aparamenta eléctrica deprotección Interruptores automáticos 92mero de maniobras limitado Frecuencia de las maniobras limitado

Maniobras

pró'imas alpoder decorte

3educción

del n, deciclos devida







Aparamenta eléctrica deprotección Interruptores automáticos*

Componentes 8uego de contactos !ijos & mó#iles

rincipales "e arco







Aparamenta eléctrica deprotección Interruptores automáticos*

Componentes Cámara de e%tinción o apagac6ispas






y


Interruptores automáticos* Componentes ;ecanismo

Conjunto de palancas) le#as & muelles /ue permite la apertura manual o automática de los contactos el cierre & el mantenimiento en esta posición de los

contactos mó#iles

Acumulación de

energ%a

-ompresiónde los

contactos

!ermitir elcierre

independiente

*unciones






y


Interruptores automáticos* Componentes "isparadores

act2an sobre los elementos de retención

del mecanismo ;edio de corte

'ugar donde se establece el arco

Aire SF3

+ac(o

!ermiten•reducir el tama1o•Aumentar el n, de

maniobras






Aparamenta eléctrica deprotección Interruptores automáticos ;ando tipo pulsador






Aparamenta eléctrica deprotección Interruptores automáticos ;ando tipo palanca






Aparamenta eléctrica deprotección Interruptores automáticos ;ando tipo giratorio






Aparamenta eléctrica deprotección Tipos de disparadores "irectos

"e sobreintensidad & tiempo in#erso

"e sobreintensidad & retardoindependiente

Indirectos

"isparadores secundarios "isparador de emisión de corriente "isparador de m(nima tensión






Aparamenta eléctrica deprotección "isparadores directos "e sobreintensidad & tiempo in#erso

,térmicos.






Aparamenta eléctrica deprotección "isparadores directos "e sobreintensidad & retardo independiente

,electromagnéticos o magnéticos.






Aparamenta eléctrica deprotección "isparadores indirectos acti#ados por una intensidad

proporcional a la del circuito principal

,tra!os de intensidad. basados en la utili$ación de circuitos

electrónicos

pueden ser utili$ados para di#ersasgamas de intensidades) sólo 6a& /uecambiar los trans!ormadores o s6unts*







"isparadores secundarios electroimán /ue act2a sobre un

encla#amiento del mecanismo del

interruptor automático







Interruptores automáticos "isparador

!orma parte del interruptor automático pro#oca la apertura de sus contactos actuando

sobre el mecanismo correspondiente Relé

dispositi#o e%terno al interruptor #igilan alguna magnitud !(sica la posición de sus contactos cambia en !unción

de esta magnitud los contactos del relé abren o cierran el circuito

de alimentación de un disparador secundario






Aparamenta eléctrica deprotección Interruptores automáticos







Interruptores automáticos* Caracter(sticas 92mero de polos 9aturale$a de la corriente

Tensiones asignadas tensión de empleo asignada tensión de aislamiento asignada

Intensidad térmica asignada oder de corte asignado en cortocircuito oder de cierre asignado en cortocircuito







oder de corte oder de corte 2ltimo

asignado* El aparato sesomete a una secuencia de

maniobras GHtCHJ oder de corte en ser#icio

asignado* El aparato se

somete a una secuencia demaniobras GHtCHtCHJ

Icu

899

(A.

Ics : ( Icu

(: 98;7<.







Categor(a de comportamiento en cortocircuito*Son unas condiciones de utili$aciónnormali$adas ,de!inidas por una secuencia demaniobras & por el estado !inal en /ue /ueda el

dispositi#o. /ue sir#en para de!inir los poderesde corte & de cierre en cortocircuito de losinterruptores automáticos*

Categor(a de empleo*

A: no admiten retardo en su disparo <: interruptor preparado para selecti#idadcronométrica* Admiten un retardo intencionado ensu disparo







Intensidad de corta duración admisible,categor(a <. indica el #alor e!ica$ de la intensidad pre#ista de

cortocircuito /ue puede soportar el aparato durante

el tiempo de retardo a la descone%ión* 92mero de disparadores & tipo

!ijos ajustables

se puede !ijar el #alor de la intensidad de actuación dentro deun margen

se puede introducir un retardo en el tiempo de disparo*

disparadores indirectos*






Aparamenta eléctrica deprotección Selección IA

-omprobar Ic= Iccp

-+lculo de lacorriente

m+'ima decortocircuito

Iccp/

4pciónfable

Ic: Ics

4pción

económica

Ic: Icu







Cur#a caracter(stica de disparo I,t. "a los #alores del tiempo de disparo de los

disparadores directos en !unción de lacorriente*

Estas cur#as se dan para una temperaturade re!erencia ,35K. & el !abricante debeindicar la in!luencia de la temperatura en los

#alores de la cur#a* 'as cur#as de disparo tienen una precisión)

de!inida por unas tolerancias en L







Caracter(stica de disparo



é





Cur#a I?t



é





Caracter(stica de limitación de corriente da el #alor má%imo de la corriente limitada

en !unción del #alor e!ica$ de la componentesimétrica de la corriente de cortocircuito



lé i d





interruptor automático con tres disparadoresdirectos & di!erentes posibilidades de regulación



A lé i d





Interruptores magnetotérmicos Es la designación de los MA empleados en usosdomésticos & análogos

Son interruptores automáticos

corte en el aire intensidades asignadas N 4?O A poderes de corte N ?O >A dise7ados para ser usados por personas no especialistas no necesitan mantenimiento*

constitución modular ,!acilita su instalación. ;ás in!ormación & datos sobre estos aparatos se

recogen en la norma -9E E9 5PQP*



A lé i d





'as caracter(sticas /ue di!erenciales delos (a 4 disparador directo térmico sin regulación

4 disparador electromagnético sinregulación* 9o disponen de disparadores indirectos

generalmente 'as caracter(sticas de disparo I,t. están

normali$adas



A t lé t i d





rincipales caracter(sticas 92mero de polos unipolares) bipolares) tripolares) tetrapolares* el neutro puede no estar protegido ,sin

disparadores directos. Tensión asignada de empleo

6asta 55 + en corriente alterna

Intensidad asignada de a 4?O A E9 5PQP da una serie de #alores pre!erenciales

Frecuencia asignada ,O5) 5 $.*



A t lé t i d





"isparadores electromagnéticos



A t lé t i d





"isparadores térmicos Intensidad con#encional de no descone%ión

,Int.) para la cual el tiempo de descone%iónes superior o igual a un #alor l(mite o tiempo

con#encional ,tc.* Intensidad con#encional de disparo ,It.) /ue

pro#oca la descone%ión en un tiempo in!erior

a tc* Estos #alores son:

Int4)43In It4)OIn tc46 ,InN3A. tc?6 ,In03A.



A t lé t i d





Caracter(stica de disparo normali$ada



A t lé t i d





IC



A t lé t i d




Ejemplo de circuito de mando

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