Qué son los dispositivos de protección contra sobrecorriente?
Conozca los conceptos básicos de la sobrecorriente, cómo se produce y las formas de protegerse y prevenirla en los circuitos de alimentación. (fusible, portafusibles, caja de fusibles, disyuntor de sobrecarga térmica)
Para tener un circuito que funcione correctamente, el flujo de corriente debe limitarse a un nivel seguro. Este nivel seguro de corriente está determinado por la capacidad de manejo de corriente de la carga, los conductores, los interruptores y otros componentes del sistema. En condiciones normales de funcionamiento, la corriente en un circuito debe ser igual o menor que el nivel de corriente normal. Sin embargo, a veces un circuito eléctrico puede tener un flujo de corriente superior al normal (sobrecorriente).
¿Qué es la sobrecorriente?
Una sobrecorriente es una condición que existe en un circuito eléctrico cuando se excede la corriente de carga normal. Una condición de sobrecorriente puede ser causada por un cortocircuito o una situación de sobrecarga.
Figura 1a. Un cortocircuito parcial.
Corto circuitos
Con una situación de cortocircuito, la corriente toma un atajo alrededor de la ruta normal del flujo de corriente.
Aunque un cortocircuito parcial puede aumentar el nivel de corriente, puede o no causar daño según las clasificaciones de los componentes del circuito. Sin embargo, con un cortocircuito, la resistencia de la carga se eliminará por completo de la ruta de corriente normal. Esto se ilustra en las Figuras 1a y 1b.
Si la fuente tiene suficiente energía almacenada cuando ocurre un cortocircuito, los componentes del circuito pueden dañarse o explotar. Los interruptores pueden derretirse o vaporizarse, los conductores pueden sobrecalentarse y el aislamiento puede quemarse. También puede dañar la fuente de energía.
Los incendios que provocan la pérdida de bienes y vidas pueden ocurrir debido a las temperaturas generadas por un cortocircuito parcial o total. Con tanto en juego, todos los circuitos deben estar protegidos contra situaciones de cortocircuito.
Sobrecargas
Una condición de sobrecorriente también puede ser causada por una situación de sobrecarga. Por ejemplo, considere una situación en la que hay demasiadas cargas conectadas a una fuente de alimentación determinada. Incluso con cada una de estas cargas individuales consumiendo su corriente normal, la corriente total puede exceder el valor nominal de la fuente.
Si una sobrecarga dura poco tiempo, el aumento de temperatura es mínimo y tiene poco o ningún efecto sobre el equipo o los conductores. Sin embargo, las sobrecargas sostenidas son destructivas y deben evitarse.
A diferencia de los cortocircuitos, las sobrecargas no provocan un arco repentino y el sistema puede sobrevivir a una situación de sobrecarga incluso si no lo eliminamos del sistema de inmediato. Sin embargo, durante un período prolongado de tiempo, las sobrecargas pueden provocar un incendio al sobrecalentar el equipo y los conductores.
Figura 2. Circuito sobrecargado.
La figura 2 muestra un circuito sobrecargado. En este caso, la capacidad de corriente nominal de la rama es de 15 A; sin embargo, la suma de las corrientes consumidas por las cargas paralelas es 17 A. El circuito está sobrecargado por 2 A y, como resultado, el interruptor se dispara.
Circuito de protección contra sobrecorriente
La resistencia de un fusible o disyuntor es muy baja y, por lo general, es una parte insignificante de la resistencia total del circuito. En el funcionamiento normal del circuito, simplemente funciona como un conductor.
Los fusibles y los disyuntores están conectados en serie con el circuito que protegen. En general, estos dispositivos de sobrecorriente deben instalarse en el punto donde el conductor que se protege recibe su energía;
por ejemplo, al comienzo de un circuito derivado, como se ilustra en la Figura 3.
Figura 3. Conexión del dispositivo de protección contra sobrecorriente.
En el caso de una situación de sobrecorriente, los fusibles se fundirán o los disyuntores se dispararán. Aunque estos dispositivos protegen el circuito contra condiciones de sobrecorriente, solo abren el circuito y desconectan el suministro de electricidad. Normalmente no son capaces de corregir el problema. Por esta razón, necesitaremos localizar y corregir el problema antes de reemplazar un fusible o restablecer un disyuntor.
Un enlace fusible (consulte la Figura 6) a menudo se conecta en serie con un elemento calefactor eléctrico. El propósito del enlace es abrirse cuando se encuentra un amperaje alto o calor alto.
Este enlace fusible común se encuentra en serie con un circuito de calefacción.
Figura 6. Este enlace fusible común se encuentra en serie con un circuito de calefacción.
El enlace fusible no se puede restablecer y debe reemplazarse si está abierto. El cilindro es plateado y tiene impresa la información del fabricante. La información puede incluir valores nominales de temperatura y amperaje. El dispositivo cilíndrico tiene un extremo cuadrado y un extremo cónico. El cono puede ser negro o rojo, dependiendo del color del material utilizado en su fabricación. La resistencia del enlace se puede verificar para determinar si está abierta (debe presentar una resistencia de cero ohmios).
Calificaciones de OCPD
Los fusibles y los disyuntores están clasificados tanto para corriente como para voltaje.
Clasificación de corriente continua
La clasificación de corriente continua marcada en el fusible o disyuntor representa la cantidad máxima de corriente que transportará el dispositivo sin soplar ni abrirse. La clasificación de corriente debe coincidir con la corriente de carga completa del circuito lo más cerca posible. Por ejemplo, los fusibles de tamaño insuficiente se funden con facilidad, mientras que los fusibles de tamaño excesivo pueden no proporcionar suficiente protección.
Voltaje
La clasificación de voltaje de un fusible o disyuntor es el voltaje más alto al que está diseñado para interrumpir la corriente de manera segura. Específicamente, la clasificación de voltaje determina la capacidad del dispositivo para suprimir el arco interno que ocurre cuando se abre una corriente en condiciones de sobrecorriente o cortocircuito. El voltaje nominal debe ser al menos igual o mayor que el voltaje del circuito. Puede ser más alto pero nunca más bajo. Los disyuntores de bajo voltaje protegen los circuitos que utilizan menos de 1000 V de electricidad.
Clasificación de corriente de interrupción
La clasificación de corriente de interrupción (también conocida como clasificación de cortocircuito) de un fusible o disyuntor es la corriente máxima que puede interrumpir de forma segura. Si una corriente de falla excede un nivel más allá de la capacidad de interrupción del dispositivo de protección, el dispositivo puede romperse y causar daños adicionales.
La clasificación de corriente de interrupción es muchas veces mayor que la clasificación de corriente continua y debe ser mucho mayor que la corriente máxima que puede entregar la fuente de alimentación. Las clasificaciones típicas de interrupción son 10,000 A, 50,000 A y 100,000 A.
Capacidad de limitación de corriente
La capacidad de limitación de corriente es una medida de la cantidad de corriente que el dispositivo de protección contra sobrecorriente puede dejar pasar por el sistema. Los dispositivos de protección con limitación de corriente funcionan en menos de medio ciclo. Por ejemplo, un fusible limitador de corriente que entrega una corriente de cortocircuito comenzará a derretirse dentro de un cuarto de ciclo de la onda de CA y despejará el circuito dentro de medio ciclo.
Características de tiempo-corriente
Las características de tiempo-corriente o tiempo de respuesta de un dispositivo de protección se refieren al tiempo que tarda el dispositivo en funcionar en condiciones de sobrecarga o corriente de falla.
Los dispositivos de protección con clasificación de acción rápida pueden responder a una sobrecarga en una fracción de segundo, mientras que los tipos estándar pueden tardar de 1 a 30 segundos, dependiendo de la cantidad de corriente de sobrecarga. Al ser muy sensibles al aumento de corriente, los fusibles de acción rápida se utilizan para proteger circuitos electrónicos excepcionalmente delicados que tienen un flujo constante de corriente a través de ellos.
El papel vital de la protección contra sobrecorriente de circuito
La protección de circuito contra sobrecorriente es una parte vital de todos los circuitos eléctricos. Los circuitos eléctricos pueden dañarse o incluso destruirse si su voltaje y niveles de corriente exceden los niveles seguros para los que están diseñados. En general, los fusibles y los disyuntores están diseñados para proteger al personal, los conductores y el equipo. Ambos funcionan según el mismo principio: interrumpir o abrir el circuito lo más rápido posible antes de que se produzcan daños.
Para tener un circuito que funcione correctamente, el flujo de corriente debe limitarse a un nivel seguro. Este nivel seguro de corriente está determinado por la capacidad de manejo de corriente de la carga, los conductores, los interruptores y otros componentes del sistema. En condiciones normales de funcionamiento, la corriente en un circuito debe ser igual o menor que el nivel de corriente normal. Sin embargo, a veces un circuito eléctrico puede tener un flujo de corriente superior al normal (sobrecorriente).
¿Qué es la sobrecorriente?
Una sobrecorriente es una condición que existe en un circuito eléctrico cuando se excede la corriente de carga normal. Una condición de sobrecorriente puede ser causada por un cortocircuito o una situación de sobrecarga.
Figura 1a. Un cortocircuito parcial.
Corto circuitos
Con una situación de cortocircuito, la corriente toma un atajo alrededor de la ruta normal del flujo de corriente.
Aunque un cortocircuito parcial puede aumentar el nivel de corriente, puede o no causar daño según las clasificaciones de los componentes del circuito. Sin embargo, con un cortocircuito, la resistencia de la carga se eliminará por completo de la ruta de corriente normal. Esto se ilustra en las Figuras 1a y 1b.
Si la fuente tiene suficiente energía almacenada cuando ocurre un cortocircuito, los componentes del circuito pueden dañarse o explotar. Los interruptores pueden derretirse o vaporizarse, los conductores pueden sobrecalentarse y el aislamiento puede quemarse. También puede dañar la fuente de energía.
Los incendios que provocan la pérdida de bienes y vidas pueden ocurrir debido a las temperaturas generadas por un cortocircuito parcial o total. Con tanto en juego, todos los circuitos deben estar protegidos contra situaciones de cortocircuito.
Sobrecargas
Una condición de sobrecorriente también puede ser causada por una situación de sobrecarga. Por ejemplo, considere una situación en la que hay demasiadas cargas conectadas a una fuente de alimentación determinada. Incluso con cada una de estas cargas individuales consumiendo su corriente normal, la corriente total puede exceder el valor nominal de la fuente.
Si una sobrecarga dura poco tiempo, el aumento de temperatura es mínimo y tiene poco o ningún efecto sobre el equipo o los conductores. Sin embargo, las sobrecargas sostenidas son destructivas y deben evitarse.
A diferencia de los cortocircuitos, las sobrecargas no provocan un arco repentino y el sistema puede sobrevivir a una situación de sobrecarga incluso si no lo eliminamos del sistema de inmediato. Sin embargo, durante un período prolongado de tiempo, las sobrecargas pueden provocar un incendio al sobrecalentar el equipo y los conductores.
Figura 2. Circuito sobrecargado.
La figura 2 muestra un circuito sobrecargado. En este caso, la capacidad de corriente nominal de la rama es de 15 A; sin embargo, la suma de las corrientes consumidas por las cargas paralelas es 17 A. El circuito está sobrecargado por 2 A y, como resultado, el interruptor se dispara.
Circuito de protección contra sobrecorriente
La resistencia de un fusible o disyuntor es muy baja y, por lo general, es una parte insignificante de la resistencia total del circuito. En el funcionamiento normal del circuito, simplemente funciona como un conductor.
Los fusibles y los disyuntores están conectados en serie con el circuito que protegen. En general, estos dispositivos de sobrecorriente deben instalarse en el punto donde el conductor que se protege recibe su energía;
por ejemplo, al comienzo de un circuito derivado, como se ilustra en la Figura 3.
Figura 3. Conexión del dispositivo de protección contra sobrecorriente.
En el caso de una situación de sobrecorriente, los fusibles se fundirán o los disyuntores se dispararán. Aunque estos dispositivos protegen el circuito contra condiciones de sobrecorriente, solo abren el circuito y desconectan el suministro de electricidad. Normalmente no son capaces de corregir el problema. Por esta razón, necesitaremos localizar y corregir el problema antes de reemplazar un fusible o restablecer un disyuntor.
Dispositivos comunes de protección contra sobrecorriente (OCPD)
Un dispositivo de protección contra sobrecorriente (OCPD) es una pieza de equipo eléctrico que se utiliza para proteger el servicio, el alimentador y los circuitos y equipos derivados del exceso de corriente interrumpiendo el flujo de corriente.
La protección contra sobrecorriente simplemente significa que se usa un fusible, disyuntor o enlace fusible para proteger el equipo, un circuito en el equipo o el cableado del equipo. Estos términos a menudo se usan indistintamente porque tienen algunas similitudes. Los disyuntores o fusibles se utilizan normalmente para proteger toda la unidad de una corriente excesiva, pero se pueden dimensionar para proteger un componente de la unidad. Esto proporciona protección contra sobrecorriente para la unidad y ofrece protección opcional para componentes como el transformador o la placa de circuito.
La Figura 4 muestra dos fusibles comunes usados en una placa de circuito de control: el fusible enchufable y el fusible de vidrio (Buss). Estos tipos de fusibles también se pueden encontrar en el lado secundario de un transformador.
Los fusibles enchufables se utilizan para proteger una placa de circuito de condiciones de sobrecorriente.
Figura 4. Los fusibles enchufables se utilizan para proteger una placa de circuito de condiciones de sobrecorriente. Un fusible de vidrio se puede utilizar como fusible enchufable o en un portafusibles. (Penny incluido para referencia de tamaño).
La Figura 5 muestra una placa de circuito con el fusible tipo U enchufable.
Esta es una placa de circuito para un controlador de aire con una opción para tiras térmicas eléctricas. Observe el fusible enchufable de 3 A ubicado en la parte superior izquierda de la placa de circuito.
Figura 5. Esta es una placa de circuito para un controlador de aire con una opción para tiras térmicas eléctricas. Observe el fusible enchufable de 3 A ubicado en la parte superior izquierda de la placa de circuito.
Los disyuntores o fusibles del amperaje y voltaje correctos deben estar al alcance del sistema de calefacción. Por lo general, el disyuntor tiene la misma clasificación que el amperaje máximo indicado en la placa de identificación de la unidad de calefacción eléctrica.
El contratista de instalación puede necesitar analizar los valores de amperaje de una instalación para aplicar el tamaño correcto de disyuntor. En algunos casos, se puede especificar un disyuntor del 115% del amperaje "mínimo" de la unidad.
No se debe utilizar un martillo demasiado grande. Un disyuntor está diseñado para proteger el equipo y el cable. Un disyuntor de demasiado amperaje no apagará el suministro eléctrico en caso de un consumo de sobrecorriente. Un disyuntor que sea demasiado pequeño apagará la alimentación antes de que la unidad consuma la corriente máxima.
La protección contra sobrecorriente simplemente significa que se usa un fusible, disyuntor o enlace fusible para proteger el equipo, un circuito en el equipo o el cableado del equipo. Estos términos a menudo se usan indistintamente porque tienen algunas similitudes. Los disyuntores o fusibles se utilizan normalmente para proteger toda la unidad de una corriente excesiva, pero se pueden dimensionar para proteger un componente de la unidad. Esto proporciona protección contra sobrecorriente para la unidad y ofrece protección opcional para componentes como el transformador o la placa de circuito.
La Figura 4 muestra dos fusibles comunes usados en una placa de circuito de control: el fusible enchufable y el fusible de vidrio (Buss). Estos tipos de fusibles también se pueden encontrar en el lado secundario de un transformador.
Los fusibles enchufables se utilizan para proteger una placa de circuito de condiciones de sobrecorriente.
Figura 4. Los fusibles enchufables se utilizan para proteger una placa de circuito de condiciones de sobrecorriente. Un fusible de vidrio se puede utilizar como fusible enchufable o en un portafusibles. (Penny incluido para referencia de tamaño).
La Figura 5 muestra una placa de circuito con el fusible tipo U enchufable.
Esta es una placa de circuito para un controlador de aire con una opción para tiras térmicas eléctricas. Observe el fusible enchufable de 3 A ubicado en la parte superior izquierda de la placa de circuito.
Figura 5. Esta es una placa de circuito para un controlador de aire con una opción para tiras térmicas eléctricas. Observe el fusible enchufable de 3 A ubicado en la parte superior izquierda de la placa de circuito.
Los disyuntores o fusibles del amperaje y voltaje correctos deben estar al alcance del sistema de calefacción. Por lo general, el disyuntor tiene la misma clasificación que el amperaje máximo indicado en la placa de identificación de la unidad de calefacción eléctrica.
El contratista de instalación puede necesitar analizar los valores de amperaje de una instalación para aplicar el tamaño correcto de disyuntor. En algunos casos, se puede especificar un disyuntor del 115% del amperaje "mínimo" de la unidad.
No se debe utilizar un martillo demasiado grande. Un disyuntor está diseñado para proteger el equipo y el cable. Un disyuntor de demasiado amperaje no apagará el suministro eléctrico en caso de un consumo de sobrecorriente. Un disyuntor que sea demasiado pequeño apagará la alimentación antes de que la unidad consuma la corriente máxima.
Enlaces fusibles
Un enlace fusible (consulte la Figura 6) a menudo se conecta en serie con un elemento calefactor eléctrico. El propósito del enlace es abrirse cuando se encuentra un amperaje alto o calor alto.
Este enlace fusible común se encuentra en serie con un circuito de calefacción.
Figura 6. Este enlace fusible común se encuentra en serie con un circuito de calefacción.
El enlace fusible no se puede restablecer y debe reemplazarse si está abierto. El cilindro es plateado y tiene impresa la información del fabricante. La información puede incluir valores nominales de temperatura y amperaje. El dispositivo cilíndrico tiene un extremo cuadrado y un extremo cónico. El cono puede ser negro o rojo, dependiendo del color del material utilizado en su fabricación. La resistencia del enlace se puede verificar para determinar si está abierta (debe presentar una resistencia de cero ohmios).
Calificaciones de OCPD
Los fusibles y los disyuntores están clasificados tanto para corriente como para voltaje.
Clasificación de corriente continua
La clasificación de corriente continua marcada en el fusible o disyuntor representa la cantidad máxima de corriente que transportará el dispositivo sin soplar ni abrirse. La clasificación de corriente debe coincidir con la corriente de carga completa del circuito lo más cerca posible. Por ejemplo, los fusibles de tamaño insuficiente se funden con facilidad, mientras que los fusibles de tamaño excesivo pueden no proporcionar suficiente protección.
Voltaje
La clasificación de voltaje de un fusible o disyuntor es el voltaje más alto al que está diseñado para interrumpir la corriente de manera segura. Específicamente, la clasificación de voltaje determina la capacidad del dispositivo para suprimir el arco interno que ocurre cuando se abre una corriente en condiciones de sobrecorriente o cortocircuito. El voltaje nominal debe ser al menos igual o mayor que el voltaje del circuito. Puede ser más alto pero nunca más bajo. Los disyuntores de bajo voltaje protegen los circuitos que utilizan menos de 1000 V de electricidad.
Clasificación de corriente de interrupción
La clasificación de corriente de interrupción (también conocida como clasificación de cortocircuito) de un fusible o disyuntor es la corriente máxima que puede interrumpir de forma segura. Si una corriente de falla excede un nivel más allá de la capacidad de interrupción del dispositivo de protección, el dispositivo puede romperse y causar daños adicionales.
La clasificación de corriente de interrupción es muchas veces mayor que la clasificación de corriente continua y debe ser mucho mayor que la corriente máxima que puede entregar la fuente de alimentación. Las clasificaciones típicas de interrupción son 10,000 A, 50,000 A y 100,000 A.
Capacidad de limitación de corriente
La capacidad de limitación de corriente es una medida de la cantidad de corriente que el dispositivo de protección contra sobrecorriente puede dejar pasar por el sistema. Los dispositivos de protección con limitación de corriente funcionan en menos de medio ciclo. Por ejemplo, un fusible limitador de corriente que entrega una corriente de cortocircuito comenzará a derretirse dentro de un cuarto de ciclo de la onda de CA y despejará el circuito dentro de medio ciclo.
Características de tiempo-corriente
Las características de tiempo-corriente o tiempo de respuesta de un dispositivo de protección se refieren al tiempo que tarda el dispositivo en funcionar en condiciones de sobrecarga o corriente de falla.
Los dispositivos de protección con clasificación de acción rápida pueden responder a una sobrecarga en una fracción de segundo, mientras que los tipos estándar pueden tardar de 1 a 30 segundos, dependiendo de la cantidad de corriente de sobrecarga. Al ser muy sensibles al aumento de corriente, los fusibles de acción rápida se utilizan para proteger circuitos electrónicos excepcionalmente delicados que tienen un flujo constante de corriente a través de ellos.
El papel vital de la protección contra sobrecorriente de circuito
La protección de circuito contra sobrecorriente es una parte vital de todos los circuitos eléctricos. Los circuitos eléctricos pueden dañarse o incluso destruirse si su voltaje y niveles de corriente exceden los niveles seguros para los que están diseñados. En general, los fusibles y los disyuntores están diseñados para proteger al personal, los conductores y el equipo. Ambos funcionan según el mismo principio: interrumpir o abrir el circuito lo más rápido posible antes de que se produzcan daños.
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