Comprender las Curvas de Disparo
Introducción a las curvas de Disparo
Las curvas de disparo, también conocidas como curvas tiempo- corriente, pueden ser un tema intimidante. El objetivo de este breve artículo es introducirles el concepto de las curvas de disparo y explicar cómo leerlas y comprenderlas.
¿Qué es la UL?
Underwriters Laboratories (UL) se estableció en 1894 como Underwriters Electrical Bureau, una oficina de la National Board of Fire Underwriters. UL se fundó principalmente para proporcionar pruebas y certificaciones independientes para la seguridad contra incendios de productos eléctricos. Estos productos incluyen los dispositivos de protección que se analizan en este documento.
Dispositivos de Protección
Los dispositivos de protección se emplean para proteger cables y equipos eléctricos de daños en caso de sobrecarga eléctrica, cortocircuito o fallo de tierra. Las tormentas eléctricas, las tomas de corriente sobrecargadas o una sobretensión eléctrica repentina pueden provocar una situación peligrosa con el potencial de provocar un incendio, daños al equipo o lesiones personales. Los dispositivos de protección están diseñados para eliminar este riesgo antes de que ocurra cortando la alimentación del circuito.
¿Qué es una Curva de Disparo?
En pocas palabras, una curva de disparo es una representación gráfica del comportamiento esperado de un dispositivo de protección. Los dispositivos de protección vienen en muchas formas, incluidos fusibles, interruptores en miniatura, interruptores en caja moldeada, protectores suplementarios, interruptores guardamotores, relés de sobrecarga, fusibles electrónicos e interruptores de aire.
Las curvas de disparo trazan el tiempo de interrupción de los dispositivos de protección contra sobrecorriente en función de un nivel de corriente dado. Son proporcionados por los fabricantes de dispositivos de protección para ayudar a los usuarios a seleccionar dispositivos que brinden protección y rendimiento adecuados al equipo, evitando disparos innecesarios.
¿Por qué necesitamos diferentes Curvas de disparo?
Los interruptores deben dispararse lo suficientemente rápido para evitar fallas en el equipo o el cableado, pero no tan rápido como para producir disparos innecesarios.
Para evitar disparos innecesarias, los interruptores deben tener el tamaño adecuado para compensar la corriente de entrada. NEMA define la entrada de corriente instantánea como la corriente transitoria momentánea que ocurre inmediatamente (dentro de la mitad de un ciclo de AC) después del cierre del contacto.
La corriente de entrada es lo que hace que las luces se atenúen en una casa cuando se enciende un motor, como el de una secadora de ropa o una aspiradora.
La Figura 2 (abajo) es un ejemplo de la corriente de entrada en un motor de AC.
Como muestra el gráfico, la corriente de entrada causada al encender el motor es de 30A; es mucho más alta que su corriente de estado estable. La corriente de entrada alcanza su punto máximo y luego comienza a decaer a medida que el motor gira.
Necesitamos diferentes curvas de disparo para equilibrar la cantidad correcta de protección contra la sobrecarga para la operación óptima de la máquina. La elección de un interruptor automático con una curva de disparo que se dispara demasiado pronto puede provocar un disparo innecesario. Elegir un interruptor que se dispare demasiado tarde puede provocar daños catastróficos en la máquina y los cables.
¿Cómo funciona un MCB?
Para comprender una curva de disparo, es útil comprender cómo un interruptor en miniatura o un dispositivo de protección contra sobrecargas, funciona. La Figura 3 a continuación es un vistazo al interior de un interruptor en miniatura (MCB).
Con una tira bimetálica (2) y una bobina magnética (6), un interruptor de circuito en miniatura puede funcionar como dos tipos separados de dispositivos de protección, en uno. La tira bimetálica proporciona protección contra sobrecargas en respuesta a sobrecorrientes más pequeñas, típicamente 10 veces la corriente nominal. La tira metálica consta de dos tiras de diferentes metales, formadas juntas, que se expanden a diferentes velocidades a medida que se calientan. En una situación de sobrecarga, la banda bimetálica se dobla y este movimiento acciona un mecanismo de disparo y rompe (abre) el circuito. La tira convierte un cambio de temperatura en un desplazamiento mecánico. La bobina magnética/ solenoide (6) reacciona a sobrecorrientes rápidas y altas causadas por cortocircuitos, por lo general superiores a 10 veces la corriente nominal, hasta decenas o cientos de miles de amperios. El aumento de corriente hace que la bobina genere un campo magnético que mueve el pistón interno rápidamente (en microsegundos) para disparar el mecanismo del accionamiento y romper el circuito.
La Curva de Disparo
Figura 4 (derecha) es un cuadro de Curva de disparo
• El eje X representa un múltiplo de la corriente nominal del interruptor
• El eje Y representa el tiempo de disparo. Una escala
logarítmica se utiliza para mostrar tiempos desde 0,001 segundos
hasta 10,000 segundos (2,77 horas) en múltiplos de la corriente nominal.
Figura 5 (abajo) Muestra una curva de disparo B superpuesta en el gráfico.
Los tres componentes principales de la curva de disparo son:
1. Curva de disparo térmico. Esta es la curva de disparo de la banda bimetálica, que está diseñada para una sobrecarga, donde el consumo va aumentando conforme se eleva la corriente por conexión de aparatos, como se describe arriba.
2. Curva de disparo magnético. Esta es la curva de disparo de la bobina. Está diseñado para reaccionar a sobrecargas que se producen por un aumento muy rápido y elevado de corriente, como en los cortocircuitos.
3. La curva de disparo ideal. Esta curva muestra cuál es la curva de disparo deseada para la banda bimetálica. Por la naturaleza orgánica de la banda bimetálica y las condiciones ambientales cambiantes, es difícil predecir con precisión el punto de disparo exacto.
¿Cómo se relaciona una curva de disparo con un interruptor de circuito real?
La Figura 6 (abajo) muestra cómo los componentes internos del MCB se relacionan con la curva de disparo
La parte superior del gráfico muestra la curva de disparo térmico de la banda bimetálica. Nos dice que a 1,5 veces la corriente nominal, lo más rápido que se disparará el interruptor es a cuarenta segundos (1).Lo más lento que el interruptor se disparará es a cuarenta segundos a 2X la corriente nominal (2).
La parte inferior de la tabla es para el disparo magnético de la bobina; 0.02 a 2.5 segundos a 3X la corriente nominal es el tiempo mínimo en el que el interruptor se disparará (3). La misma duración, 0.02 a 2.5 segundos, a 5 veces la corriente nominal, es el tiempo máximo que necesitará el interruptor para disparar (4).
El área sombreada en el medio es la Zona de disparo.
IMPORTANTE: Las curvas de disparo representan el comportamiento previsto de un interruptor en estado frio (temperatura ambiente). Un estado frío es cuando la tira bimetálica se encuentra dentro de la temperatura ambiente especificada para el funcionamiento del interruptor. Si el interruptor ha experimentado un disparo térmico reciente y no se ha enfriado a temperatura ambiente, puede disparar antes.
Uniendo las partes
Figura 7 (abajo) Nos da una imagen más clara de estos conceptos
Tome nota de la zona de disparo donde el interruptor puede dispararse o no. Piense en esto como el área del gato de Schrödinger. Dentro de la zona, hasta que una sobrecarga ocurra, no sabremos exactamente cuándo / si se disparará el interruptor (Gato de Schrödinger = muerto) o si el interruptor no se disparará (Gato de Schrödinger = vivo)
Ahora que hemos reunido todo, está claro que la elección de un interruptor de curva B de 10A podría resultar en disparos innecesarios ya que el interruptor entra en la zona de disparo en 30A. (Consulte la figura 8, a continuación). Los interruptores de curva D son la opción más común para motores eléctricos, aunque a veces se puede elegir un interruptor de curva C para aplicaciones que tienen cargas mixtas en el mismo circuito.
Las tres curvas de disparo más comunes para los interruptores automáticos en miniatura son B, C y D. Al poner las tres en un gráfico (Figura 9, a continuación), podemos ver cómo la porción térmica de las curvas son similares entre sí, pero hay diferencias sobre cómo funciona la curva magnética (bobina / solenoide) y, por lo tanto, el interruptor.
En resumen:
Los dispositivos de protección se emplean para proteger cables y equipos eléctricos de daños en caso de una sobrecarga, cortocircuito o falla a tierra. Tormentas eléctricas, tomacorrientes sobrecargados o una sobretensión eléctrica repentina puede resultar en una situación peligrosa con el potencial de causar incendios, daños al equipo o lesiones personales. Los dispositivos de protección están diseñados para eliminar este riesgo antes de que ocurra cortando la alimentación del circuito.
• Los dispositivos de protección incluyen fusibles, interruptores automáticos en miniatura, interruptores automáticos de caja moldeada, protectores, interruptores de guardamotores, relés de sobrecarga, fusibles electrónicos y interruptores de aire.
• Las curvas de disparo predicen el comportamiento de los dispositivos de protección tanto en condiciones de sobrecorrientes lentas y pequeñas, como también sobrecorrientes grandes y rápidas.
• Elegir la curva de disparo correcta para su aplicación proporciona una protección confiable del circuito, limitando falsos o innecesarios disparos.
Este artículo es una breve descripción general de las curvas de disparo. No pretende ser la respuesta final sobre este tema. Hay mucho más para aprender, incluidos otros tipos de curvas de disparo y coordinación de interruptores. Con los conceptos básicos ahora cubiertos, uno puede abordar estos temas con mayor confianza.
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