Valores nominales de los disyuntores: capacidad de interrupción del disyuntor, capacidad, valores nominales de voltaje y corriente, ciclo de trabajo y valores nominales de corta duración
Todos hemos oído hablar de los interruptores automáticos de 500 o 1000 MVA, así que no me maten por mencionar la clasificación sorpresa de MVA de los interruptores automáticos. Estas calificaciones son una lógica antigua que ahora ha cambiado y no aparecen en los modelos recientes. Para aclarar los conceptos básicos y saber exactamente qué pasó con las reglas, echemos un vistazo a las siguientes explicaciones. Esta es en realidad la capacidad de corte del interruptor automático (no la corriente de corte) y se expresa en kA en lugar de MVA (como antes).
Antes de entrar en detalles, hablemos sobre qué hacen los interruptores automáticos y cómo se evalúan los diferentes tipos de interruptores automáticos.
Los interruptores automáticos son dispositivos de control y protección que se utilizan en los mecanismos de conmutación y protección del sistema.
- Abre y cierra circuitos manual o automáticamente en condiciones normales y de falla.
- Rompe automáticamente el circuito, cerrando el camino al cortocircuito y permitiendo que fluya la sobrecorriente.
- Transporta la corriente de falla por un tiempo muy corto mientras que los otros interruptores automáticos conectados en serie eliminan la falla presente en el circuito al que están conectados.
Según las tres funciones de los interruptores automáticos anteriores, existen seis clasificaciones para los interruptores automáticos:
- Capacidad de Interrupción
- hacer capacidad
- Ciclo de trabajo del interruptor automático (secuencia operativa nominal)
- Tensión nominal
- Capacidad para operar por poco tiempo
- Corriente nominal normal
Capacidad de corte (anteriormente MVA, ahora kA)
La capacidad de corte es la corriente máxima de falla o cortocircuito (RMS) que un interruptor automático puede soportar o interrumpir al abrir un contacto cerrado a su voltaje nominal de recuperación sin dañar el interruptor automático o el aparato al que está conectado.
La capacidad de corte de un interruptor automático se expresa como un valor RMS debido a factores simétricos y asimétricos debido a la presencia de ondulación y componentes de CC durante fallas muy cortas.
El poder de corte de los interruptores automáticos se valoraba previamente en MVA, teniendo en cuenta la corriente nominal de corte y la tensión nominal de trabajo del CB. Se puede calcular como
Capacidad de ruptura = √3 × V × I × 10-6 …MVA
de nuevo
Capacidad de ruptura o corte = √3 x tensión nominal de línea x corriente nominal de línea x 10-6 …MVA
ejemplo:
¿Cuál es la corriente de corte o corte de corriente de un interruptor automático con una capacidad de corte de 100MVA y un voltaje nominal de trabajo de 11kV?
Resolución:
Corriente de ruptura = 100 x 10-6 / ( √3 x 11kV) = 52,48kA
¿Por qué la capacidad de corte se expresa en kW en lugar de MVA?
Obviamente, es ilógico expresar la clasificación del interruptor automático en MVA porque el voltaje es muy bajo y la corriente es máxima durante una falla de cortocircuito. El voltaje nominal aparece en los contactos del interruptor automático cuando el interruptor abre los contactos y elimina la corriente de falla. Esto significa que la misma cantidad nominal nunca aparecerá continuamente durante corrientes de falla. Por lo tanto, la capacidad nominal de corte de los interruptores automáticos no se puede expresar en MVA.
Por estas razones, los fabricantes siguen estándares internacionales revisados recientemente para expresar la clasificación de capacidad de ruptura de los interruptores automáticos para interrumpir corrientes simétricas en kA a voltaje nominal, no MVA.de Clasificación de la capacidad de corte del interruptor automático en amperios o kA Seguido por la corriente de ruptura y el voltaje de recuperación transitorio (TRV), ya que puede ser tanto simétrico como asimétrico durante una falla de cortocircuito.
hacer capacidad
La capacidad de cierre de un interruptor automático es el valor máximo de la corriente, incluido el factor de ondulación a corto plazo y el componente de CC durante el primer ciclo de la onda de corriente de falla después de que se cierran los contactos del interruptor automático.
Tenga en cuenta que la capacidad nominal de los interruptores automáticos, que se clasifican en kA, se expresan en valores pico, no en valores RMS (la capacidad de corte se clasifica en valores RMS). Esto se debe a que puede contactar con éxito el interruptor durante las corrientes de falla mientras maneja las fuerzas electromagnéticas y la generación y extinción del arco sin dañar el interruptor y el circuito.
Estas fuerzas dañinas son directamente proporcionales al cuadrado de la corriente de cierre instantánea máxima. Esta es la razón por la que el poder de cierre se da como un valor pico en comparación con el poder de ruptura que se expresa como un valor RMS.
El valor de la corriente de cortocircuito es mayor en la primera fase u onda si las fases conectadas al interruptor son de máxima asimetría. En pocas palabras, la corriente creada es igual a la corriente asimétrica máxima. La capacidad de fabricación del interruptor siempre es mayor que la capacidad de ruptura del interruptor.
La corriente de cortocircuito nominal se toma teóricamente como 2,5 x valor RMS del componente de CA de la corriente de corte nominal. La corriente de falla puede aumentar hasta el doble de su nivel de falla simétrica en las primeras etapas.
La capacidad de lanzamiento del rompeolas se puede calcular como:
Para convertir la corriente de ruptura simétrica de RMS a valor pico:
Capacidad de cierre del interruptor = corriente de corte simétrica x √2
Multiplique la ecuación anterior por 1,8 para incluir el doble efecto de máxima asimetría. Es decir, el efecto de la corriente de cortocircuito considerando una ligera caída de corriente durante el primer cuarto de ciclo.
Capacidad de cierre del interruptor = √2 x 1,8 x corriente de corte simétrica = 2,55 x corriente de corte simétrica
Capacidad de cierre del interruptor = 2,55 x corriente de corte simétrica
Ciclo de trabajo del interruptor automático o secuencia operativa nominal
Muestra los requisitos de servicio mecánico del mecanismo de conmutación del interruptor automático.
El ciclo de trabajo del interruptor automático o la secuencia operativa nominal se puede expresar como:
O – t – CO – t’ – CO
dónde:
- O = operación de apertura del interruptor automático
- t = 0,3 s (primer servicio de reenganche automático, a menos que se especifique lo contrario)
- t’ = tiempo entre dos operaciones (para restaurar el estado inicial y evitar el calentamiento inadecuado de los contactos CB)
- CO = operación de cierre inmediatamente después de la operación de apertura sin retardo de tiempo
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Tensión nominal
El valor del límite de voltaje máximo seguro en el que el interruptor puede funcionar sin sufrir daños se conoce como voltaje nominal del interruptor automático.
El valor de la tensión nominal del interruptor depende del grosor del aislamiento y del material de aislamiento utilizado en la construcción del interruptor automático. Tensión nominal del interruptor en relación con la tensión de red más alta debido al aumento de tensión por falta de carga o caída repentina de carga. De esta manera, los aumentos de voltaje del sistema pueden manejarse hasta la capacidad nominal máxima. Por ejemplo, para un sistema de 40 kV, si el 5 % de la tensión del sistema de 400 kV es el límite superior, el interruptor automático debe soportar el 10 % de la tensión nominal del sistema. Aquí lo tienes. Los interruptores automáticos utilizados en líneas de 6,6 kV deben tener una capacidad nominal de aproximadamente 7,2 kV, según el voltaje más alto del sistema que admitan.
Por otro lado, los disyuntores clasificados para 400 V CA no deben operarse a voltajes más altos, es decir, por encima de 1000 V. Por otro lado, los disyuntores de voltaje nominal de 1000 V CA se pueden usar con un voltaje del sistema de 400 V. Los arcos en los contactos del interruptor pueden extinguirse operando el interruptor a su nivel de voltaje nominal. Tensión de recuperación transitoria (TVR) en comparación con la rigidez dieléctrica del medio de extinción de arco cuando se utiliza el interruptor a un nivel de tensión superior a la tensión nominal. En ese caso, es posible que el arco aún exista porque el medio de extinción del arco no puede distinguirlo bien, lo que provoca daños en el interruptor automático o en el aislamiento del interruptor.
Por lo general, las clasificaciones de voltaje del disyuntor son más altas que las clasificaciones de barra y carga del sistema de alimentación. En general, existen dos tipos de disyuntores relacionados con el nivel de tensión: disyuntores de baja tensión e disyuntores de alta tensión con las siguientes características:
- El disyuntor de bajo voltaje se puede usar para 1 kV CA y 1,2 kV CC, mientras que el nivel de alto voltaje es más alto que el disyuntor de bajo voltaje.
- Los interruptores automáticos de alto voltaje se utilizan tanto en el control interior como exterior de sistemas de alto voltaje, mientras que los interruptores automáticos de bajo voltaje se utilizan en aplicaciones interiores.
- Los interruptores de baja tensión son más complejos y funcionan con más frecuencia que los interruptores de alta tensión. Esto se debe a una menor separación entre fases y entre fases y tierra. El método de prueba es diferente para ambos tipos de interruptores de nivel de voltaje.
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Anticipándose a las clasificaciones de voltaje anteriores, se pueden tener en cuenta dos clasificaciones de voltaje adicionales al considerar los niveles de voltaje de los interruptores automáticos para diferentes operaciones.
- clasificación de voltaje de impulso
- Clasificación de tensión soportada de frecuencia industrial
Clasificación de tensión de impulso del interruptor automático Demuestra capacidad para manejar impulsos transitorios causados por rayos o impulsos de conmutación. La duración del impulso del interruptor automático o la clasificación de voltaje transitorio está en microsegundos. Por ello, sus contactos de aislamiento están diseñados para soportar picos de tensión transitorios de muy corta duración.
Tensión soportada de frecuencia comercial Valor nominal del disyuntor Demuestra capacidad para manejar picos de voltaje mucho más altos que los voltajes más altos del sistema. Esto es causado por un cambio repentino en la carga o por desconectar la mayor parte de la carga a la vez.
Este voltaje con la frecuencia de la línea es un período de tiempo muy corto, típicamente 60 segundos, pero el disyuntor debe poder manejar la frecuencia de la línea por encima del voltaje.
El siguiente gráfico muestra varias clasificaciones de los niveles de voltaje del interruptor automático: voltaje nominal del sistema, voltaje máximo del sistema, voltaje soportado de frecuencia industrial y nivel de voltaje de impulso.
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Capacidad para operar por poco tiempo
La capacidad a corto plazo de un interruptor automático es el breve período de tiempo especificado durante el cual el interruptor automático permanece cerrado y transporta corriente de falla.
Para reducir el funcionamiento no deseado del disyuntor, como la corriente de falla durante un tiempo muy corto o el cambio abrupto o la disminución de la carga, el disyuntor puede manejar la fuerza electromagnética y el aumento de temperatura cuando la falla desaparece automáticamente. No debe dispararse y romper el circuito. Después de un tiempo especificado en segundos o milisegundos, el interruptor abre los contactos para proporcionar la máxima protección de la carga y la conexión del equipo.
Hay varias clases como B, C, D, Clase 1, Clase 2, Clase 3, etc., con curvas asociadas. La clase 3 es la mejor, ya que permite hasta 1,5 L Joules/seg según la norma IS 60898. La ampacidad nominal de corta duración debe ser igual a la capacidad de corte nominal del interruptor automático.Por lo tanto, se debe tener cuidado con los dispositivos sensibles al considerar la clasificación de capacidad de tiempo del interruptor.
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Corriente nominal normal
La clasificación de corriente normal de un interruptor automático es el valor RMS de la corriente que puede transportar continuamente a su voltaje y frecuencia nominales sin ningún cambio en la operación debido al aumento de temperatura durante la operación normal.
La corriente normal debe ser el 125% de la corriente nominal del circuito. Por ejemplo, si la corriente de carga es de 24 A, la clasificación del disyuntor sería:
= 24A x 125%
= 24A x 1,25
Tamaño de corriente del disyuntor = 30 A
Alternativamente, la corriente de carga se puede obtener multiplicando el tamaño de corriente del interruptor por 0,8. Esto significa que puede usar un disyuntor de 25 A para una carga de iluminación de 20 A.
Corriente de carga = corriente nominal del interruptor x 0,8
Corriente de carga = 25A x 0,8 = 20A.
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