El Interruptor termomagnético

El Interruptor termomagnético
Clase 2 Interrupores El Interruptor termomagnético PIA E IA Autor: M.A.R.F – Salta

Esquema de conexión a Tierra TT
El esquema TT el neutro del sistema de alimentación esta conectado directamente a una toma de tierra (tierra de servicio) por el proveedor de energía y las masas eléctricas de la instalación consumidoras conectadas a través de un conductor de protección llamado PE y de un conductor de puesta a tierra a otra toma de tierra ( tierra de protección) eléctricamente independiente de la toma de tierra de servicio. La distancia mínima ente la puesta de servicio y la de protección es 10 veces el radio equivalente del electrodo mayor. La resistencia de puesta de tierra de protección tiene como valor máximo 40 ohm (RAEA ) Autor: M.A.R.F Salta

Para conformar un esquema TT, la toma de tierra de la instalación interna deberá tener características de tierra lejana ó tierra independiente" frente a la toma de tierra de servicio de la red de alimentación. Tratándose de jabalinas cilíndricas IRAM 2309 y 2310, para cumplir con la característica de "tierra lejana", la toma de tierra de la instalación deberá situarse a una distancia, medida en cualquier dirección, mayor a diez (10) veces el radio equivalente de la jabalina de mayor longitud. > 10 Re EI esquema TT tiene un punto del sistema de alimentación (generalmente el conductor neutro) conectado directamente a una toma de tierra (tierra de servicio), por el proveedor de la energía eléctrica y las masas eléctricas de la instalación consumidora conectadas a través de un conductor de protección llamado PE (del ingles protective earth) y de un conductor de puesta a tierra, a otra toma de tierra (tierra de protección) eléctricamente independiente de la toma de tierra de servicio. El concepto "una toma de tierra" en el inmueble, no excluye la posibilidad de utilizar electrodos múltiples o puestas a tierra adicionales en dicho inmueble. estando todas ellas interconectadas por un conductor aislado o desnudo de vinculación. Autor: M.A.R.F Salta

Radio equivalente (Re): Distancia que indica una zona de influencia electromagnética del electrodo de puesta a tierra. Diámetro Comercial Longitud (metros) 10.Re Mts ½” 12,6 1,5 2,0 3,0 4,5 3,2 4,0 5,4 7,6 5/8” 14,6 5,6 7,8 Radios equivalentes para jabalinas La puesta a tierra de servicio suplementaria exigida por algunas empresas de distribuci6n de energia electrica para ser unida al neutro a la entrada de la línea de alimentaci6n, es un refuerzo de la puesta a tierra de servicio del transformador reductor de la empresa y no debe confundirse con la puesta a tierra de protecci6n de la instalación que debe ser independiente y separada mas de diez (10) radios equivalentes de la primera. Toma de tierra independiente: 'Toma de tierra suficientemente alejada de otras tomas de tierra, de forma tal que su potencial elétrico no sea sensiblemente afectado por las corrientes eléctricas entre la Tierra y los otros electrodos de tierra". AIEAS – Matrícula Legajo 237/2012 – Resol. MG -249/ Autor: M.A.R.F Salta

Valor de Resistencia de PAT admisibles para inmuebles
Generalmente en un esquema TT la corriente de defecto entre un conductor de linea y una masa tiene una intensidad inferior a la corriente de cortocircuito, ya que la impedancia del lazo de falla prácticamente esta determinada por las resistencias de las tomas de tierra Ra y Rb; no obstante, esta corriente puede dar lugar a la aparición de tensiones peligrosas. La Tabla de mas arriba da, para los diferentes valores de corriente diferencial asignada Idn de disparo de los dispositivos diferenciales, el valor máximo de resistencia de la toma de tierra de las masas para que el potencial de dichas masas no sea superior en forma permanente a UL = 50 V Ya UL = 24 V (La Ley W de Higiene y Seguridad en el Trabajo, a través de los Decretos Reglamentarios 351/79 y 911/96, establece la tensión limite de contacto UL de 24 V, razón por la cual este valores el adoptado por la RAEA. Como en la practica, los valores a tomar en consideraci6n para la resistencia de la toma de tierra de las masas deben ser menores, para tener en cuenta las posibles variaciones ocasionales, se establecen como valores máximos los indicados en la Tabla Se establece que el valor máximo permanente de la resistencia de puesta a tierra de protección debe ser menor o igual a 40 ohm. Cuando, en el caso de locales sin riesgo de incendio y con personal BA4 0 BA5, se empleen dispositivos diferenciales de Idn> 300 mA para la protección contra los contactos indirectos, se deberán efectuar tomas de tierra cuyas resistencias alcancen valores iguales o menores a los indicados en la Tabla Autor: M.A.R.F Salta

En el caso de locales sin riesgo de incendio y con personal instruido en seguridad eléctrica y riesgo eléctrico (BA4 y BA5) en el que se emplean dispositivos diferenciales con I > 300mA para la protección contra los contactos indirectos se deberán efectuar tomas de tierra cuyas resistencias alcancen valores iguales o menores a los indicados en la tabla anterior. En caso de falla o descarga eléctrica del transformador entre los arrollamientos de MT y BT el potencial de neutro se eleva y por lo tanto aparece un potencial peligroso de varios cientos de voltios , entre neutro y la tierra de protección del consumidor, Por ello el RAEA exige interruptores de cabecera termo magnéticos tetrapolares y bipolares según corresponda, con todos los polos protegidos Autor: M.A.R.F Salta

Seguridad Eléctrica Ahora veremos que es Seguridad, Riesgo y Peligro:
Seguridad: Hay seguridad cuando se esta libre de un Riesgo INACEPTABLE Riesgo: Existe RIESGO cuando se combina la probabilidad de la ocurrencia de lesión o daño a la salud de las personas, bienes o medio ambiente, y la severidad de la lesión o el daño. Peligro: fuente potencial de lesión o daño a la salud de las personas, bienes o medio ambiente En las instalaciones eléctricas no existe seguridad absoluta ni riesgo cero, no obstante la Reglamentación de la AEA (RAEA) define niveles de riesgo que están muy por debajo de los considerados INACEPTABLES. Autor: M.A.R.F Salta

Seguridad Eléctrica Por esta razón la RAEA a través de sus prescripciones define los RIESGOS ACEPTABLES en función de las “influencia externas” Estas influencias son: Condiciones ambientales Condiciones de utilización Condiciones constructivas Dentro de la condiciones de utilización , la RAEA define las capacidades de la personas que operan las protecciones: Operador BA1 Operador BA2 Operador BA3 Operador BA4 Operador BA5 Autor: M.A.R.F Salta

Seguridad Eléctrica BA1:Persona normal, pero no instruida en seguridad eléctrica y en riesgos eléctricos. BA2: Niños, en vivienda y en locales proyectados para niños, como por ejemplo guarderías, jardín de infantes o maternales, etc- BA3: Personas que no disponen de todas la capacidades físicas y/o intelectuales (discapacitados, enfermos, inválidos, ancianos), en hospitales, asilos, hospicios, etc, incluyendo a los detenidos en prisión. BA4: Son las personas adecuadamente entrenadas e instruidas en seguridad eléctrica y riesgos eléctricos, las que, actuando bajo supervisión de personal calificado, les permite evitar los peligros que la electricidad puede crear. BA5: Personas calificadas en seguridad eléctrica con conocimientos técnicos o suficiente experiencia en seguridad eléctrica y riesgos eléctricos, como para evitar por si mismas los peligros que la electricidad puede crear Autor: M.A.R.F Salta

Ámbitos de la instalación
Ámbito de características residenciales Se trata de instalaciones domiciliarias unifamiliares, múltiples y comercios de pequeña envergadura. La operación de los sistemas es realizada generalmente por personal no calificado (Usuarios BA1) Las Características de los aparatos son fijadas por la Norma IEC 60898 Ámbito de Industriales y comerciales Se trata de instalaciones industriales, comerciales donde las instalaciones son mantenidas y operadas por personal idóneo en la electricidad (BA4-BA5) Las Características de los aparatos son fijadas por la Norma IEC 60947 Autor: M.A.R.F Salta

Dispositivos de Protección
Seguridad Eléctrica Dispositivos de Protección Protección por sobrecargas Protección por cortocircuitos Protección contra fallas a tierra Protección contra contactos directos Protección contra contactos indirectos Autor: M.A.R.F Salta

Diferenciación de las Corrientes de falla
Parámetros diferenciadores A) la corriente nominal del circuito B) el tiempo de su duración ts: tiempo de duración de la sobrecarga tcc: tiempo de duración del corto circuito En la práctica se consideran los límites siguientes: Sobre carga  In <10 . In s < ts < 1h o 2h Cortocircuito  Icc > 10 . In s > tcc > 0s In: corriente nominal de la carga Icc: corriente de cortocircuito Autor: M.A.R.F Salta

Curvas Características I2t del conductor: curva de choque térmico
Las curvas de los dispositivos de Protección deben estar ubicadas a la izquierda y por debajo de la curva I2t. Para un conductor aislado determinado, la corriente máxima permitida varía según el entorno. Por ejemplo, para una temperatura ambiente alta (θa1 > θa2), Iz1 es inferior a Iz2 Autor: M.A.R.F Salta

Dispositivos de Protección por Sobrecorrientes
PIA: pequeño interruptor termo magnético automático (regulación fija) IA: interruptor termo magnético automático (regulación ajustable) Fusibles Para locales con operadores BA1 y BA2, solo se permiten los PIA. También en los locales donde los operadores BA4 y BA5 no son permanentes. No se permite fusibles. (RAEA ) Los IA para protecciones mayores de 125 A son permitidos en locales con operadores BA1 siempre y cuando las secciones de los cables se determinen considerando el calibre máximo de esos IA.(RAEA ) Para cabecera de tableros principales siempre deben instalarse PIA o IA que protejan todos los polos, y que actúen como seccionamiento y protección de sobrecarga y cortocircuito. (IEC y ) Autor: M.A.R.F Salta

En instalaciones trifásicas con neutro se deben instalar PIA tetra polares con el neutro protegido. En monofásicas bipolares con protección en ambos polos. (RAEA ) No se permiten como protección los interruptores automáticos bipolares sin protección del neutro. Estos solo se emplean como reemplazo de interruptores de un efecto para iluminación. RAEA Se recomienda usar Interruptor-seccionador en la cabecera de los tableros seccionales (TS) . No es conveniente un PIA por problemas de selectividad que podría sacar del servicio al TS. Tampoco un interruptor diferencial (ID) pues sacaría de servicio al TS por falla de contacto indirecto en uno de los circuitos seccionales. No obstante cuando los operadores son BA1 se deben emplear PIA (no se admiten fusibles) Autor: M.A.R.F Salta

En el articulo a) de la RAEA dedicado ala “Protección de circuitos” en “ Viviendas y oficinas”, donde se considera que solo hay usuarios BA1(en viviendas también se consideran los Ba2), sólo se permite como dispositivo de protección contra las sobrecorrientes el empleo de interruptores automáticos quedando claro que no se permite para esa función la utilización de fusibles; lo mismo se indica en g) de para los establecimientos educativos, y en b.1) para los “Locales sin presencia permanente de personal BA4 y BA5” No se permite el empleo de PIA + ID en un solo modulo si el neutro no esta protegido. Autor: M.A.R.F Salta

Interruptor termo magnético Vista interna
Autor: M.A.R.F Salta

Características del Interruptor Termo magnético
Dentro de la variada cantidad de parámetros característicos de los interruptores termomagnéticos que se detallan en las Normas IRAM 2169 e IEC 60898, cabe mencionar a aquellos aspectos que son más relevantes para la correcta elección del interruptor necesario: 1-Tensión de Servicio (Ue). La Ue del interruptor a colocar, deberá ser igual o mayor a la Un del sistema de alimentación, de acuerdo a la Tabla N° 1. 2-Capacidad de Ruptura (Icn). Como requisito mínimo, el interruptor automático deberá tener una capacidad de ruptura Icn mayor o igual a la Icc, que es la corriente de cortocircuito del punto donde se instalará el aparato. Generalmente se tomará como el valor de Icc, el otorgado por la compañía distribuidora de energía en los bornes de alimentación del inmueble. AIEAS – Matrícula Legajo 237/2012 – Resol. MG -249/ Autor: M.A.R.F Salta

Corriente Nominal (In del interruptor)
En base a la corriente calculada (Ip) de la instalación y la sección del conductor determinada según el Capítulo 5 del Reglamento para la Ejecución de Instalaciones Eléctricas en Inmuebles (AEA), se deberá elegir la corriente nominal del interruptor, tal que cumpla con la siguiente condición: Ip ≤ In ≤ Ic Ip: corriente de proyecto de la línea a proteger In: corriente nominal del interruptor automático Ic: corriente admitida por el conductor de la línea a proteger De ello resulta entonces, que la In del interruptor es función de la sección de los conductores a proteger, es decir que siempre la capacidad de conducción de los conductores, deberá ser mayor o igual al calibre del relé de protección del interruptor y a la corriente de la carga (Ip). AIEAS – Matrícula Legajo 237/2012 – Resol. MG -249/ Autor: M.A.R.F Salta

Normas de aplicación Autor: M.A.R.F Salta

Dispositivos Termo magnéticos Elemento Térmico
Consiste en una lámina bimetálica que acciona el sistema mecánico del disparador que produce la apertura del interruptor In: Corriente Nominal Ir: Corriente de regulación Inf: Umbral de corriente de NO FUNCIONAMIENTO If: Corriente de DISPARO SEGURO t: Tiempo de referencia =3600s para In<63 A =7200s para IN>63A Inf = 1,13. Ir IEC 60898 If = 1,45. Ir IEC 60898 If = 1,30. Ir IEC Autor: M.A.R.F Salta

Dispositivos Termo magnéticos Elemento Magnético
Consiste en una bobina (relé) por la que circula la corriente de consumo; al producirse un corto circuito acciona el sistema de disparo del interruptor Im1: Umbral de NO DISPARO del relé Im2: Umbral de DISPARO SEGURO del relé Rangos Habituales: IEC IEC 60947 3 a 5 . In 3.2 a 4 . In 5 a 10 . In 7 a 10 . In 10 a 20. In 10 a 20 . In Autor: M.A.R.F Salta

IEC 60898 – Características de operación tiempo - corriente

Curvas de Disparo (IEC 60898)
Los interruptores termomagnéticos se pueden presentar con tres características distintivas según su comportamiento ante un cortocircuito, caracterizado por el accionamiento de la función protección magnética del interruptor automático. Se distinguen por los umbrales de disparo : Curva B: la corriente de accionamiento de disparo por cortocircuito oscila entre tres veces la In del interruptor y las 5 veces In (3.In a 5.In). El empleo más recomendado para los PIA curva B es entre otros, la protección de circuitos de tomacorrientes o de iluminación en el ámbito domestico, comercial o de oficinas ; También se recomienda su uso en circuitos terminales de gran longitud, donde la impedancia considerable de los conductores pueden reducir la Icc( Corriente de corto circuito) a valores donde un interruptor curva C o D no dispararían en el tiempo requerido, produciéndose el deterioro de la aislación de los conductores. Esto sucede muy a menudo con pequeños grupos generadores de Icc por debajo de los 500A, donde un PIA curva "C" y de calibre In= 10A, no actuaría en el tiempo requerido ante un corto circuito. Autor: M.A.R.F Salta

Curva C: la corriente de accionamiento de disparo por cortocircuito oscila entre cinco veces la In del interruptor y las diez veces In (5.In a 10.In). El empleo más recomendado para los PIA curva C es la protección de circuitos en los que se conecten equipos eléctricos que manifiesten elevadas corrientes de conexión como son entre otros los arranques de motores, o la conexión de luminarias con compensación del factor de potencia. Además la instalación de PIA curva C aguas arriba de PIA curva B puede ayudar a obtener selectividad amperométrica. Autor: M.A.R.F Salta

Curva D: la corriente de accionamiento de disparo por cortocircuito oscila entre diez veces la In del interruptor y las veinte veces In (10.In a 20.In). El empleo más recomendado para los PIA curva D es entre otros, la protección de circuitos en los que se conecten equipos eléctricos que manifiesten corrientes de conexión muy elevadas, como son los arranques pesados de motores, o la conexión de baterías de capacitares o la conexión de transformadores (por ejemplo transformadores de comando). Además la instalación de PIA curva D aguas arriba de PIA curva B o C puede ayudar a obtener selectividad amperométrico, aunque siempre debe verificarse que la corriente de corto circuito mínima que se presente sea de un valor que garantice el disparo del PIA con 20 veces In. Autor: M.A.R.F Salta

Dispositivos Termo magnéticos Curvas compuestas
La curva a es el limite superior de los valores SEGUROS DE ACCIONAMIENTO accionamiento de la protección térmica y/o magnética La curva b es el limite inferior de los valores SEGUROS DEL NO ACCIONANMIENTO de la protección térmica y/o magnética a b Autor: M.A.R.F Salta

Curvas Características
Se pueden establecer aproximadamente las características de los conductores aislados en condiciones de corto-circuito, durante periodos de un máximo de 5 segundos tras el inicio del cortocircuito, con la siguiente fórmula: I2t = k2S2 que indica que el calor permitido que genera es proporcional al área de la sección del conductor al cuadrado, donde: t: es la duración de la corriente de cortocircuito(segundos). S: es el área de sección del conductor aislado (mm2). I: Corriente de cortocircuito (A ef). k: Constante del conductor aislado IB : Corriente de carga máxima permanente In :corriente “nominal” de la protección Ir :(o Irth) significa nivel de corriente “nominal” regulado para automáticos regulables (In=Ir en TM fija) Iz : corriente máxima permitida para el conductor, sin reducir su vida útil estimada ICCB: significa corriente de corte de cortocircuito trifásico nominal del interruptor automático. Autor: M.A.R.F Salta

Niveles de corriente Autor: M.A.R.F Salta

Curvas de Disparo tipo “B” (IEC 60898)

Curvas de Disparo tipo “C” (IEC 60898)

Curvas de Disparo tipo “D” (IEC 60898)

Curvas de Disparo Autor: M.A.R.F Salta

Selectividad Es la coordinación de los dispositivos de corte, para que un defecto proveniente de un punto cualquiera de la red sea eliminado por la protección ubicada inmediatamente aguas arriba del defecto, y sólo por ella. Para todos los valores de defecto, desde la sobrecarga hasta el cortocircuito franco, la coordinación es totalmente selectiva si D2 abre y D1 permanece cerrado. Si la condición anterior no es respetada la selectividad es parcial, o es nula. Autor: M.A.R.F Salta

Técnicas de Selectividad
Es el resultado de la separación entre los umbrales de los relés instantáneos (o de corto retardo) de los interruptores automáticos sucesivos. La zona de selectividad es tanto más importante cuanto mayor es la separación entre los umbrales de los relés instantáneos D1 y D2 y cuanto mayor sea la distancia entre el punto de defecto y D2 (fig. 1). Mediante la utilización de interruptores limitadores se puede obtener una selectividad total (fig. 2). Se usa, sobre todo, en distribución terminal. Se aplica a los casos de cortocircuito y conduce generalmente a una selectividad parcial. Autor: M.A.R.F Salta

Técnicas de Selectividad

Comparación de curvas de Disparo “C” y “D” (IEC 60898)
Suponemos un circuito que posee aguas arriba un TM 2x10 A, y aguas abajo se deriva un circuito terminal (CT) con TM 2x5A. Ante un corto circuito o sobrecarga en el CT, actuara en primera instancia el interruptor de 2x5 A. Si la sobrecarga fuera de 15 A, línea roja, el TM 2x5 actuara cortando la energía ente los 2 y 15 seg La curva roja corresponde a interruptor termo magnético de 10 A curva “D” La curva azul corresponde a un interruptor termo magnético de 5 A curva C Autor: M.A.R.F Salta

En celeste se representa las curvas características de una TM Siemens 2x25A curva D de 6kA Y otra en amarillo conectada aguas debajo de 2x16A curva B de 3kA. Se observa un leve solapamiento entre las aéreas de funcionamiento seguro ITM 2P 25 A D 6kA IEC 60898 ITM 2P 16 A B 3kA IEC 60898 Autor: M.A.R.F Salta

En celeste se representa las curvas características de una TM Siemens 2x25A curva C de 3kA Y otra en rojo conectada aguas debajo de 2x16A curva C de 3kA. Se observa un leve importante solapamiento entre las aéreas de funcionamiento magnético por lo que la selectividad dependerá de las curvas particulares de fabricación de cada interruptor ITM 2P 25 A C 3kA IEC 60898 ITM 2P 16 A c 3kA IEC 60898 Autor: M.A.R.F Salta

En celeste se representa las curvas características de una TM Siemens 2x25A curva C de 3kA Y otra en verde conectada aguas debajo de 2x10A curva C de 3kA. Se observa que no hay solapamiento entre las aéreas de funcionamiento seguro, garantizando la selectividad ante cortocircuitos y sobrecargas ITM 2P 25 A C 3kA IEC 60898 ITM 2P 10 A C 3kA IEC 60898 Autor: M.A.R.F Salta

PIA (Pequeño interruptor Automático)
Poder de Corte PIA (Pequeño interruptor Automático) Cte, C.C. 11023 A Cte, C.C. 3800A La corriente de cortocircuito CC disminuye a medida que nos alejamos del transformador de distribución, debido a la incorporación de los tramos de conductores. El interruptor de cabecera de nuestro TP debe tener un poder de corte superior a la CC en ese punto de la instalación (3000 A)- 315kW 1 2 50mts M Cte, C.C. 3000 A 3 TM 3800A 3000A TM 11023 A Zi ZL Za 2 3 carga carga 1 ZL Za AIEAS – Matrícula Legajo 237/2012 – Resol. MG -249/ Autor: M.A.R.F Salta

PIA (Pequeño interruptor Automático)
Poder de Corte PIA (Pequeño interruptor Automático) TM ZL Za Zi 1 2 3 11023 A 3800A 3000A carga 200 METROS 4 Si suponemos un consumo de 10 A de una carga protegida con un ITM de 16 A Alimentado con un cable subterraneo de 2 x 2,5mm2 veremos R= r . L = 0, /2,5 = 2,75 ohm, (despreciando la reactancia inductiva) S Si calculamos la corriente de corto circuito en el punto (4) Icc = E / R = 220/2,75 = 80A Icc CURVA D CURVA C CURVA B 10 a 20 In 5 a 10 In 3 a 5In ITM 2 X16 160 A A 80 A A 48 A – 80A AIEAS – Matrícula Legajo 237/2012 – Resol. MG -249/ Autor: M.A.R.F Salta 42

Selección según longitud de circuito terminal ( IEC 60898 - RAEA 90364 Parte 771 Pag. 231)
Corriente de corto circuito en el TS [kA](Icc) La tabla nos indica la máxima longitud admitida en un circuito según la sección de los conductores y la curva de los TM que los protegen. Se debe conocer la Icc en lugar de instalación del TM Sección In Interrup. 1500 3000 4000 [mm2] [A] curva Longitud máxima de los conductores [m] 1,5 10 B 160 163 163 C 77 80 81 D 36 38 39 2,5 16 B 163 167 169 C 77 81 83 D 33 38 39 4 25 B 162 170 172 C 73 81 83 D 29 37 39 AIEAS – Matrícula Legajo 237/2012 – Resol. MG -249/ Autor: M.A.R.F Salta

Información de una Termo magnética

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