Conocimiento básico del disyuntor de caja moldeada (MCCB)

Los disyuntores de caja moldeada son un tipo de dispositivo de protección eléctrica que se utiliza habitualmente cuando las corrientes de carga superan la capacidad de los disyuntores en miniatura. También se utilizan en aplicaciones de cualquier clasificación de corriente que requieren configuraciones de disparo ajustables, que no están disponibles en interruptores automáticos enchufables y MCB.

Definición y función de disyuntor de caja moldeada

Un disyuntor de caja moldeada, abreviado MCCB, es un tipo de dispositivo de protección eléctrica que se puede utilizar para una amplia gama de voltajes y frecuencias de 50 Hz y 60 Hz. Las principales distinciones entre el disyuntor de caja moldeada y el disyuntor en miniatura son que el MCCB puede tener valores nominales de corriente de hasta 2500 amperios, y sus configuraciones de disparo son normalmente ajustables. Una diferencia adicional es que los MCCB tienden a ser mucho más grandes que los MCB. Como ocurre con la mayoría de los tipos de disyuntores, un MCCB tiene tres funciones principales:

· Protección contra sobrecargas: corrientes superiores al valor nominal que duran más de lo normal para la aplicación.

· Protección contra fallas eléctricas - Durante una falla, como un cortocircuito o una falla en la línea, existen corrientes extremadamente altas que deben interrumpirse inmediatamente.

· Encendido y apagado de un circuito: esta es una función menos común de los interruptores automáticos, pero pueden usarse para ese propósito si no hay un interruptor manual adecuado.

La amplia gama de valores nominales de corriente disponibles en los interruptores automáticos de caja moldeada permite que se utilicen en una amplia variedad de aplicaciones. Los MCCB están disponibles con clasificaciones de corriente que van desde valores bajos, como 15 amperios, hasta clasificaciones industriales, como 2500 amperios. Esto permite que se utilicen tanto en aplicaciones de baja potencia como de alta potencia.

Mecanismo de funcionamiento del disyuntor de caja moldeada

En esencia, el mecanismo de protección empleado por los MCCB se basa en los mismos principios físicos utilizados por todos los tipos de disyuntores magnetotérmicos.

· La protección contra sobrecargas se logra mediante un mecanismo térmico. Los MCCB tienen un contacto bimetálico que se expande y contrae en respuesta a los cambios de temperatura. En condiciones normales de funcionamiento, el contacto permite que la corriente eléctrica pase a través del MCCB. Sin embargo, tan pronto como la corriente exceda el valor de disparo ajustado, el contacto comenzará a calentarse y expandirse hasta que se interrumpa el circuito. La protección térmica contra sobrecargas está diseñada con un retardo de tiempo para permitir una sobrecorriente de corta duración, que es una parte normal del funcionamiento de muchos dispositivos. Sin embargo, cualquier condición de sobrecorriente que dure más de lo que normalmente se espera representa una sobrecarga, y el MCCB se dispara para proteger el equipo y el personal.

· Por otro lado, la protección contra fallas se logra con inducción electromagnética y la respuesta es instantánea. Las corrientes de falla deben interrumpirse inmediatamente, sin importar si su duración es corta o larga. Siempre que ocurre una falla, la corriente extremadamente alta induce un campo magnético en una bobina de solenoide ubicada dentro del interruptor; esta inducción magnética dispara un contacto y la corriente se interrumpe. Como complemento al mecanismo de protección magnética, los MCCB tienen medidas internas de disipación del arco para facilitar la interrupción.

Al igual que con todos los tipos de disyuntores, el MCCB incluye un interruptor de desconexión que se utiliza para disparar el disyuntor manualmente. Se utiliza siempre que se deba desconectar el suministro eléctrico para realizar trabajos de campo como mantenimiento o actualización de equipos.

Tipos de disyuntores MCCB por aplicación

Los disyuntores de caja moldeada pueden tener clasificaciones de corriente muy altas, lo que les permite utilizarse en aplicaciones de servicio pesado. Los siguientes son algunos usos típicos de un MCCB:

· Protección del alimentador eléctrico principal : los circuitos alimentadores eléctricos que suministran energía a cuadros de distribución grandes normalmente tienen corrientes muy altas, de cientos de amperios. Además, si se agregan más circuitos al sistema en el futuro, es posible que sea necesario ajustar la configuración de disparo del disyuntor. Por lo tanto, se requiere un disyuntor de caja moldeada.

· Protección de bancos de capacitores : los bancos de capacitores son un componente muy importante de los sistemas eléctricos comerciales e industriales, ya que permiten la corrección del factor de potencia, lo que reduce las corrientes de línea y evita las tarifas de la empresa de servicios eléctricos. Los grandes bancos de condensadores pueden consumir altas corrientes y requerirán protección MCCB.

· Protección del generador - Eléctrico grandelos generadores pueden proporcionar una salida de cientos de amperios. Además, los grupos electrógenos suelen ser muy caros. Las altas clasificaciones de corriente de los interruptores automáticos de caja moldeada les permiten brindar una protección confiable en esta aplicación.

· Aplicaciones de soldadura : algunas máquinas de soldadura pueden generar corrientes muy altas que exceden las capacidades de los interruptores automáticos en miniatura, lo que requiere el uso de un MCCB.

· Aplicaciones de baja corriente que requieren configuraciones de disparo ajustables : los MCCB no son solo para aplicaciones de alta corriente. Hay modelos clasificados por debajo de 100 amperios para cuando el equipo de baja corriente requiere los ajustes de disparo ajustables proporcionados por los MCCB.

· Protección del motor : las capacidades de protección confiables de los MCCB los convierten en una opción adecuada para la protección del motor. Se puede ajustar un disyuntor de caja moldeada para brindar protección contra sobrecargas sin dispararse durante la corriente de entrada de un motor eléctrico.

En resumen, un MCCB ofrece protección adecuada siempre que una aplicación requiera una clasificación de corriente alta, configuraciones de disparo ajustables o una combinación de ambos factores.

Calificaciones MCCB

Los fabricantes de disyuntores de caja moldeada proporcionan especificaciones técnicas para cada modelo de disyuntor. Es muy importante comprender estas clasificaciones para seleccionar el MCCB correcto para cada aplicación:

· Corriente nominal del marco (Inm) es el valor de corriente máximo para el que está diseñado el MCCB y también determina las dimensiones físicas del dispositivo. La corriente nominal del marco define el límite superior del rango de corriente de disparo ajustable.

· Corriente nominal (In) es el valor de corriente por encima del cual se activa la protección de sobrecarga. Para un MCCB, la corriente nominal es un rango ajustable en lugar de un valor fijo. La corriente nominal del marco define el límite superior del rango de corriente nominal.

· La tensión nominal de aislamiento (Ui) es la tensión máxima que puede resistir el MCCB según las pruebas de laboratorio. Es más alto que el voltaje de trabajo nominal, para proporcionar un margen de seguridad durante la operación de campo.

· La tensión de trabajo nominal (Ue) es la tensión de funcionamiento continuo para la que está diseñado el MCCB. Este valor suele ser equivalente o cercano a un voltaje estándar del sistema.

· La capacidad de corte de cortocircuito en funcionamiento (Ics) es la corriente de falla más alta que el MCCB puede disparar sin dañarse permanentemente. El MCCB será reutilizable después de interrumpir una falla, siempre que no exceda este valor.

· Capacidad máxima de corte en cortocircuito (Icu) es la máxima corriente de falla posible que el MCCB puede eliminar. Si la corriente de falla excede este valor, el MCCB no podrá disparar y deberá operar otro mecanismo de protección con una capacidad de corte mayor. Si ocurre una falla por encima del Ics pero por debajo del Icu, el MCCB puede interrumpirlo con éxito, pero lo más probable es que necesite un reemplazo debido al daño sufrido.

· La vida mecánica de un MCCB es la cantidad de veces que el dispositivo se puede operar manualmente antes de fallar.

· Por otro lado, la vida eléctrica se refiere a la cantidad de veces que el MCCB puede dispararse antes de fallar.

La comprensión adecuada de estos términos permite la selección de un MCCB que puede proporcionar protección confiable de acuerdo con los valores nominales de voltaje y corriente de la aplicación, así como las corrientes de falla esperadas.

Tamaño de MCCB

El dimensionamiento del interruptor automático de caja moldeada siempre se realiza de acuerdo con la corriente de operación esperada de la aplicación, así como las posibles corrientes de falla. Los principales aspectos a considerar al seleccionar un MCCB son los siguientes:

· El voltaje de trabajo nominal del MCCB debe coincidir con el voltaje del sistema de la aplicación.

· El MCCB debe ser ajustable al valor de disparo adecuado, calculado de acuerdo con la corriente consumida por la carga.

· La capacidad de corte operativa del MCCB debe ser mayor que las corrientes de falla esperadas en el sistema.

Estas son las tres condiciones principales que deben cumplirse para garantizar la selección adecuada de un MCCB. Es recomendable contratar los servicios de un profesional calificado para conocer los ajustes exactos de viaje y capacidad de corte que debe tener el MCCB. Nunca se debe pasar por alto un proceso de selección adecuado, especialmente en el caso de interruptores automáticos de caja moldeada debido a las altas corrientes de operación que comúnmente están involucradas.

Prueba de disyuntores de caja moldeada

Las tres pruebas principales que se llevan a cabo como parte del mantenimiento de MCCB se describen a continuación.

AislamientoResistencia

Esta prueba implica desconectar el MCCB y probar el aislamiento entre las fases y a través de los terminales de alimentación y carga. Si la resistencia del aislamiento ha caído por debajo de los valores recomendados por el fabricante del disyuntor, el MCCB no podrá proporcionar una protección confiable.

La resistencia del aislamiento varía según el modelo MCCB, pero para una unidad en buenas condiciones estará en el rango de los megaohmios (millones de ohmios).

Resistencia de contacto

Esta prueba consiste en probar la resistencia del contacto eléctrico. Al igual que en las pruebas de aislamiento, los valores medidos deben compararse con los valores proporcionados por el fabricante. En condiciones normales, la resistencia de contacto es un valor muy bajo ya que el MCCB debe permitir el paso de la corriente de operación con una caída de voltaje mínima.

Prueba de disparo

Esta prueba consiste en simular condiciones de sobrecorriente y falla, y observar la respuesta del MCCB. Dado que esta prueba implica alta corriente y el MCCB se calentará, debe realizarse en último lugar; de lo contrario, las mediciones de resistencia de contacto y aislamiento se verán alteradas por las temperaturas. Normalmente, esta prueba consta de dos partes:

· La protección térmica se prueba sometiendo el MCCB a una gran corriente, por ejemplo, el 300% del valor nominal. Si el disyuntor no se dispara correctamente, la protección térmica está fallando.

· La protección magnética se prueba con pulsos cortos de muy alta corriente que simulan una falla. Se utilizan pulsos cortos debido al hecho de que una falla eléctrica es extremadamente peligrosa. Sin embargo, dado que la protección magnética es instantánea, se pueden utilizar pulsos cortos para realizar pruebas.

Mantenimiento del disyuntor de caja moldeada

Dado que los disyuntores de caja moldeada protegen cargas importantes que suelen generar corrientes elevadas, el mantenimiento y las pruebas periódicas son fundamentales para garantizar un funcionamiento fiable. Normalmente, los procedimientos de mantenimiento para MCCB incluyen:

· Inspección visual

· Lubricación

· Limpieza

· Prueba –como arriba

Inspección visual

Como su nombre lo indica, la inspección visual implica buscar señales de daño en el MCCB. Algunas señales específicas a tener en cuenta incluyen:

· Contactos deformados o grietas en la carcasa y el aislamiento, lo que es un signo de sobrecalentamiento.

· Quemaduras en los contactos o la carcasa, que es un signo de arco eléctrico

Es importante tener en cuenta que algunos modelos MCCB se pueden abrir, mientras que otros vienen sellados de fábrica. Si el modelo se puede abrir, se recomienda realizar también una inspección visual de los componentes internos.

Lubricación

Dado que este procedimiento requiere abrir el MCCB, solo es posible para modelos que lo permitan. Una lubricación adecuada asegura que el interruptor de desconexión manual y las partes móviles internas funcionen sin problemas. Esto es muy importante durante una falla, donde el mecanismo interno debe operar en un corto período de tiempo.

Limpieza

La suciedad puede causar un deterioro de los componentes del MCCB con el tiempo. Si la suciedad incluye un material conductor, también existe el riesgo de crear un camino para la corriente y causar una falla interna. Normalmente, se utiliza una aspiradora para eliminar la suciedad de un MCCB.

Una limpieza adecuada ayuda con la inspección visual, ya que las señales de daño pueden no ser tan obvias si el interruptor de circuito de caja moldeada está sucio.

Conclusión

Los disyuntores de caja moldeada son un componente fundamental de la protección eléctrica para aplicaciones de alta corriente o cuando se requieren configuraciones de disparo ajustables. El dimensionamiento y el mantenimiento adecuados de un MCCB son elementos clave para garantizar un funcionamiento seguro y confiable a largo plazo.