Introducción

Los disyuntores de caja moldeada se utilizan en los sistemas de distribución de energía como un dispositivo de protección y conmutación de alta corriente. Este artículo trata sobre los disyuntores de caja moldeada, conocidos como MCCB. Discutiremos los MCCB, su construcción, los tipos disponibles junto con sus aplicaciones.

¿Qué es un disyuntor de caja moldeada?

Los disyuntores de caja moldeada son uno de los principales dispositivos de manejo de energía disponibles en entornos industriales. Los MCCB también se pueden identificar como una versión reforzada y superior de los interruptores automáticos en miniatura domésticos. Los disyuntores en miniatura (MCB) se encuentran principalmente en los tableros de distribución de energía domésticos para controlar la energía eléctrica aplicada a diferentes circuitos dentro de una premisa.

Los interruptores automáticos de caja moldeada están destinados principalmente a ser utilizados como un dispositivo de protección de energía. Mientras que un MCB normal utilizado en un tablero de distribución doméstico tiene una clasificación de corriente de 2A a 125A, un MCCB puede tener una clasificación de corriente continua de hasta 2500 amperios. Esto hace que los MCCB sean una opción ideal para aplicaciones industriales de alta potencia.

Estos dispositivos también se utilizan como dispositivos de aislamiento de energía de bajo voltaje y alta corriente para manejar la energía eléctrica y están disponibles para comprar en tipos de CA y CC. Los MCCB de tipo CC son más complicados que los MCCB de CA debido a la naturaleza del arco que se forma cuando se desconecta un disyuntor de CC.

Los MCCB proporcionan características similares a las de los MCB, como por ejemplo,

• Acción de conmutación/aislamiento de potencia
  • Los MCCB también están disponibles en configuraciones unipolares o tripolares. Esto significa que el MCCB puede actuar como un interruptor que puede aislar total o parcialmente el sistema eléctrico de la fuente de alimentación primaria. Esta es una aplicación menos común de los MCCB.
• Proteccion contra sobre carga
  • La protección contra sobrecarga es el tipo de protección que ofrece un dispositivo de seguridad eléctrica al cortar automáticamente la energía si la carga conectada consume demasiada corriente durante un período de tiempo más largo.
• Protección contra fallas eléctricas
  • Las fallas como fallas de línea a tierra o fallas de línea a línea pueden causar sobrecorrientes extremadamente grandes que deben interrumpirse de inmediato. Los MCCB pueden mantener la corriente nominal máxima mientras tienen capacidades de apagado instantáneo para sobrecorrientes excesivas.

En comparación con los interruptores automáticos en miniatura (MCB), los interruptores automáticos de caja moldeada tienen algunos beneficios adicionales, como por ejemplo,

• Aislamiento de alto voltaje
  • Los interruptores automáticos de caja moldeada suelen estar encerrados en carcasas de plástico más grandes que pueden soportar altas temperaturas, golpes y vibraciones. Se pueden usar de manera segura en aplicaciones como 400 V o 600 V donde se requiere aislamiento de alto voltaje.
• Umbrales programables/ajustables
  • En los interruptores automáticos de caja moldeada modernos, se pueden ajustar parámetros como la temperatura de protección de sobrecarga térmica, el umbral de sobrecorriente, el tiempo de disparo de sobrecorriente y la corriente de falla. Esto simplifica la aplicación de un modelo MCCB en una amplia gama de aplicaciones.
• Opciones adicionales
  • Los fabricantes de MCCB han comenzado a incluir funciones más avanzadas, como detección y monitoreo remotos para el seguimiento del consumo de energía en tiempo real y la configuración remota. Existen algunas marcas que permiten agregar accesorios externos como conectividad de red de comunicación industrial y alarmas.
• Clasificación actual mucho más grande
  • Los disyuntores de caja moldeada pueden manejar corrientes altas a diferencia de los MCB. Esto los convierte en una opción ideal para la protección de sistemas de energía tanto en aplicaciones industriales como domésticas.

Disyuntor de caja moldeada Wikipedia

Los interruptores automáticos de caja moldeada pertenecen a la categoría de Dispositivos de protección de energía eléctrica. Según la Wikipedia , "Un cortacircuitos es un dispositivo de seguridad eléctrica diseñado para proteger un eléctrico circuito de los daños causados ​​por un sobrecorriente or cortocircuito. Su función básica es interrumpir el flujo de corriente para proteger el equipo y prevenir el riesgo de incendio. A diferencia de un fusible, que funciona una vez y luego debe reemplazarse, se puede restablecer un disyuntor (ya sea manual o automáticamente) para reanudar el funcionamiento normal”.

En aplicaciones domésticas, comerciales e industriales donde el voltaje del sistema se considera bajo (menos de 100 VCA), los MCCB se usan para manejar corrientes de hasta 2500 amperios. Las características de los interruptores automáticos de baja tensión se describen con más detalle en IEC947 definición de estándares.

El artículo de Wikipedia encontrado en este enlace contiene información adicional relacionada con los tipos de interruptores automáticos y su teoría de funcionamiento.

Antes de analizar los tipos de MCCB, veamos algunos de los parámetros comunes de los MCCB.

Explicación de los parámetros de MCCB

Parámetro	Descripción
Corriente de cuadro nominal (Inm)	Esta es la corriente máxima que puede manejar el MCCB. Este suele ser el valor máximo del rango de corriente de disparo ajustable.
Corriente nominal (In)	Esta es la corriente de disparo del interruptor. Este valor es menor que la corriente nominal del marco y es ajustable.
Tensión nominal de aislamiento (Ui)	El voltaje de aislamiento es el voltaje máximo soportable que puede manejar la carcasa del interruptor. Esto se mide en condiciones de laboratorio.
Tensión nominal de funcionamiento (Ue)	Voltaje de funcionamiento continuo del MCCB. Este es el voltaje típico del sistema y puede ser más bajo.
Tensión soportada de impulso nominal (Udiablillo)	El voltaje soportado de impulso nominal es el voltaje que el MCCB puede manejar durante un evento de sobretensión, como un rayo. La prueba está estandarizada para un impulso de 1.2/50 microsegundos.
Capacidad de interrupción de cortocircuito (ICS)	I_cs es la corriente de falla más alta que un MCCB puede manejar sin dañar la unidad de forma permanente. El dispositivo debe utilizarse siempre por debajo de este límite.
Resistencia mecánica	Esto proporciona una estimación de los ciclos de encendido/apagado manual antes de que falle el sistema de palanca mecánica.
Resistencia eléctrica	La vida eléctrica proporciona una cifra de cuántas veces puede dispararse una unidad antes de que necesite reemplazo.

Tipos de disyuntores de caja moldeada

Hay varios tipos de disyuntores de caja moldeada que están clasificados para diferentes aplicaciones. Tenemos 5 categorías principales de MCCB que se utilizan para satisfacer diferentes requisitos actuales.

• MCCB tipo B
  • Los MCCB tipo B son el tipo más común de MCCB que se encuentran en los tableros de distribución. Se disparan entre 3 y 5 veces la corriente nominal. El tiempo de disparo es ajustable de 40 milisegundos a 13 segundos. Estos se utilizan comúnmente para la protección de subcircuitos/cargas resistivas, como elementos de iluminación y calefacción.
• MCCB tipo C
  • Con una corriente de disparo moderadamente alta de 5 a 10 veces la corriente nominal, los MCCB tipo C se encuentran en aplicaciones de carga inductiva. El tiempo de respuesta puede oscilar entre 40 milisegundos y 5 segundos.
• MCCB tipo D
  • Los MCCB tipo D son más adecuados para aplicaciones comerciales e industriales donde se utilizan cargas altamente inductivas y capacitivas, como bombas y motores. Pueden soportar corrientes de sobretensión más altas que los tipos B y C.
• MCCB tipo K
  • Este tipo de MCCB están diseñados principalmente para aplicaciones industriales donde se utilizan motores de alta potencia, como molinos y maquinaria pesada. Las unidades generalmente se montan en tableros de entrada o de distribución.
• MCCB tipo Z
  • El tipo más sensible de MCCB es la categoría Z. Estos disparan entre 2 y 3 veces la corriente nominal. Los MCCB tipo Z se utilizan para proteger dispositivos electrónicos altamente sensibles, como instrumentos médicos y dispositivos semiconductores, como servidores.

Los MCCB también se clasifican según el principio de funcionamiento:

• Liberación termomagnética MCCB
  • Este tipo de MCCB se basa en la expansión bimetálica y el equilibrio actual en fases para activar el contacto. La característica de disparo de tiempo inverso hace que los MCCB termomagnéticos sean una opción ideal para aplicaciones residenciales e industriales.

• Liberación electrónica MCCB
  • Este tipo de MCCB tiene un circuito electrónico de potencia separado que monitorea el flujo de corriente y activa el interruptor en consecuencia. Esto es ventajoso sobre los MCCB termomagnéticos donde el rendimiento de disparo de los MCCB de disparo electrónico no se ve afectado por la temperatura ambiente.

• Liberación del microprocesador MCCB
  • Los MCCB de tipo microprocesador tienen su propio controlador inteligente que monitorea dinámicamente el flujo de corriente y otros parámetros. La corriente se mide en valor RMS verdadero, por lo tanto, el rendimiento de detección se puede ajustar y controlar.

Diagrama y construcción de disyuntores de caja moldeada

Echemos un vistazo a las partes internas de un MCCB. Los MCCB son muy similares a los MCB, pero tienen un tamaño más grande y, por lo tanto, la calificación actual. Aquí hay un diagrama de sección transversal que muestra la construcción interna de un MCCB.

• Caja moldeada
  • El MCCB recibe su nombre de la construcción exterior de la unidad. Por lo general, se trata de una carcasa a base de polímero reforzada con fibra de vidrio. Tiene dos partes y se remacha para formar la carcasa del contacto interno.

• Dispositivo de disparo por sobrecarga térmica y sobrecorriente con mango externo
  • La acción de conmutación se realiza mediante un mecanismo de resorte. Esto permite la operación manual o eléctrica. Cuando el interruptor se coloca en una posición, el mecanismo bloquea el interruptor en una posición cerrada.

Hay un disparador térmico y un disparador de sobrecorriente colocados en serie con el circuito principal. El disparador de mínima tensión está en paralelo con la fuente de alimentación. Similar a un MCB, el mecanismo de disparo consta de una tira bimetálica que se expande a medida que la corriente fluye a través de ella. Cuando se supera el umbral, interviene el mecanismo de disparo que libera el pestillo mecánico para romper el contacto.

• Dispositivo de extinción de arco
  • El extintor de arco es un dispositivo especializado que se encuentra en MCCB de alta corriente y Disyuntores de aire. Cuando un circuito eléctrico cargado se interrumpe en un interruptor como un MCCB, se genera un arco eléctrico entre los contactos desconectados. Esto es muy común cuando se interrumpen cargas altamente inductivas.

Este arco eléctrico puede ionizar el aire a su alrededor y causar riesgos de incendio y, a veces, incluso lesiones personales. Esto afecta la integridad material de los contactos y la carcasa. 

La cámara de extinción de arcos juega un papel importante en términos de extinción de dichos arcos. Este consta de múltiples placas aislantes con espacios de aire que pueden estar hechas de materiales metálicos o no metálicos. Cuando se abre el contacto principal, un soplo de aire sopla el arco hacia arriba y dentro de la cámara de arco para aumentar la resistencia del arco y extinguirlo rápidamente.

• Conectores/Terminales
  • Hay un conjunto de terminales de tornillo robustos que están físicamente aislados entre sí para proporcionar un aislamiento de alto voltaje y una capacidad de carga de corriente adecuados.
• Botón de viaje
  • El botón de disparo manual está disponible en la mayoría de los MCCB para probar la funcionalidad.
• Circuitos opcionales de comunicación y control remoto
  • Los modelos MCCB más avanzados brindan opciones ampliables, como monitoreo y control remotos del dispositivo. Esta es una parte opcional y se puede comprar al fabricante e instalar en una unidad base existente como una actualización. Él Siemens 3VAUL La serie es uno de esos MCCB avanzados con ETU (Unidad de disparo electrónico).

Funciones de MCCB

Los MCCB ofrecen dos funciones principales:

1. Protección de sobrecarga
2. Protección contra cortocircuitos

Además de las funciones principales, los MCCB también ofrecen las siguientes funciones de protección opcionales. 

1. Protección contra fallas a tierra
2. protección contra sobretensiones
3. Protección contra sobrecorriente con retardo de tiempo
4. Protección de corriente neutra
5. Protección diferencial de tierra
6. Protección de desequilibrio actual
7. Protección contra subtensión
8. Protección de corriente inversa

Tenga en cuenta que la disponibilidad de las funciones mencionadas anteriormente puede variar de un fabricante a otro o de un modelo a otro.

Precio del disyuntor de caja moldeada

Los disyuntores moldeados se vuelven caros según sus características principales, como la corriente continua máxima. Por lo general, comienzan desde $ 10- $ 20 y pueden costarle unos pocos miles de dólares según las características, como los módulos de control remoto.

Aplicación MCCB

Los locales industriales, domésticos y comerciales cuentan con tableros de distribución principales (MDB). Estos cuadros de distribución son los puntos centrales que distribuyen la energía eléctrica al local. MCCB actúa como un interruptor principal que enruta la energía a los subcircuitos en un tablero de distribución al mismo tiempo que proporciona protección contra sobrecorriente y cortocircuito.

En la imagen que se muestra a continuación, puede ver que hay un MCCB de alta corriente en la parte superior del tablero de distribución y desde allí, tres MCCB más reciben energía para controlar los subcircuitos. Mientras que los MCCB más pequeños brindan protección en un nivel de subcircuito, el MCCB principal actúa como un interruptor de alimentación principal que puede cortar la alimentación de todo el sistema.

Conclusión

Los MCCB tienen una funcionalidad similar a un MCCB (disyuntor en miniatura) con características adicionales y una capacidad de corriente mucho mayor. Si bien están diseñados para dispararse en condiciones de sobrecorriente y proteger el circuito, generalmente pasan toda su vida en posición cerrada (encendidos) con disparadores ocasionales si ocurre alguna falla.