MCB (disyuntor en miniatura):construcción, funcionamiento, tipos y aplicaciones

¿Qué es MCB (disyuntor en miniatura):construcción, funcionamiento, tipos y Aplicaciones

Introducción a los disyuntores en miniatura (MCB)

Todos los fusibles deben reemplazarse con MCB "Disyuntor en miniatura" para una mejor seguridad y control cuando hayan hecho su trabajo en el pasado. A diferencia de un fusible, un MCB funciona como un interruptor automático que se abre en caso de que fluya una corriente excesiva a través del circuito y, una vez que el circuito vuelve a la normalidad, se puede volver a cerrar sin ningún reemplazo manual.

Los MCB se utilizan principalmente como una alternativa al interruptor con fusible en la mayoría de los circuitos. Hoy en día se ha utilizado una amplia variedad de MCB con una capacidad de corte de 10 KA a 16 KA, en todas las áreas de aplicaciones domésticas, comerciales e industriales como un medio confiable de protección.

¿Qué es el disyuntor en miniatura (MCB)?

Un MCB o disyuntor en miniatura es un dispositivo electromagnético que incorpora un recinto completo en un material aislante moldeado. La función principal de un MCB es conmutar el circuito, es decir, abrir el circuito (que se le ha conectado) automáticamente cuando la corriente que lo atraviesa (MCB) supera el valor para el que está configurado. Se puede encender y apagar manualmente como un interruptor normal si es necesario.

Los MCB son dispositivos de disparo con retardo de tiempo, en los que la magnitud de la sobrecorriente controla el tiempo de funcionamiento. Esto significa que se activan siempre que existan sobrecargas durante el tiempo suficiente para crear un peligro para el circuito que se está protegiendo.

Por lo tanto, los MCB no responden a cargas transitorias, como sobretensiones de interruptores y corrientes de arranque de motores. Generalmente, estos están diseñados para operar a menos de 2,5 milisegundos durante fallas de cortocircuito y de 2 segundos a 2 minutos en caso de sobrecargas (dependiendo del nivel de corriente).

En la figura se muestra una apariencia externa típica de un MCB. Los MCB se fabrican en diferentes versiones de polos, como estructuras de uno, dos, tres y cuatro polos con diferentes niveles de corriente de falla.

En su mayoría, los MCB están vinculados para dar versiones de dos y tres polos, de modo que una falla en una línea romperá el circuito completo y, por lo tanto, se proporciona un aislamiento completo del circuito. Esta característica será útil en el caso de protección de motores trifásicos monofásicos.

Estos están clasificados en 220 V para suministro de CC y 240/415 para suministro de CA (monofásico y trifásico) con diferente capacidad de corriente de cortocircuito. Por lo general, los dispositivos monofásicos tienen un rango de corriente de carga de hasta 100 A. Algunos MCB tienen la posibilidad de ajustar su capacidad de corriente de disparo, mientras que algunos dispositivos son fijos para cierta corriente de carga y clasificación de cortocircuito.

Los MCB se utilizan para realizar muchas funciones, como interruptores de control local, interruptores de aislamiento contra fallas y dispositivos de protección de sobrecarga para instalaciones o equipos o aparatos específicos.

Construcción de MCB

Un MCB incorpora un recinto completo en un material aislante moldeado. Esto proporciona una carcasa mecánicamente resistente y aislada.

El sistema de conmutación consta de un contacto fijo y uno móvil a los que se conectan los cables entrantes y salientes. Las partes metálicas o portadoras de corriente están hechas de cobre electrolítico o aleación de plata según la clasificación del interruptor automático.

Como los contactos se separan en caso de sobrecarga o situación de cortocircuito, se forma un arco eléctrico. Todos los MCB modernos están diseñados para manejar procesos de interrupción de arco donde la extracción de energía del arco y su enfriamiento son proporcionados por placas divisorias de arco metálicas.

Estas placas se mantienen en una posición adecuada mediante un material aislante. Además, se proporciona un corredor de arco para forzar el arco que se produce entre los contactos principales.

El mecanismo operativo consiste en arreglos de disparo magnético y térmico.

La disposición de disparo magnético consiste esencialmente en un sistema magnético compuesto que tiene un amortiguador cargado por resorte con una barra magnética en un fluido de silicona y un disparo magnético normal. Una bobina portadora de corriente en la disposición de disparo mueve la barra contra el resorte hacia una pieza polar fija. Entonces, la atracción magnética se desarrolla en la palanca de disparo cuando hay un campo magnético suficiente producido por la bobina.

En caso de cortocircuitos o sobrecargas fuertes, un fuerte campo magnético producido por las bobinas (solenoide) es suficiente para atraer la armadura de la palanca de disparo, independientemente de la posición de la barra en el amortiguador.

La disposición de disparo térmico consta de una tira bimetálica alrededor de la cual se enrolla una bobina calefactora para generar calor según el flujo de corriente.

El diseño del calentador puede ser directo, donde la corriente pasa a través de una tira bimetálica que afecta parte del circuito eléctrico, o indirecto, donde una bobina de conductor de corriente se enrolla alrededor de la tira bimetálica. La deflexión de una tira bimetálica activa el mecanismo de disparo en caso de ciertas condiciones de sobrecarga.

Las tiras bimetálicas se componen de dos metales diferentes, generalmente latón y acero. Estos metales están remachados y soldados en toda su longitud. Estos están diseñados de tal manera que no calentarán la tira hasta el punto de disparo para corrientes normales, pero si la corriente aumenta más allá del valor nominal, la tira se calienta, se dobla y dispara el pestillo. Las tiras bimetálicas se eligen para proporcionar retardos de tiempo particulares bajo ciertas sobrecargas.

Funcionamiento y operación de MCB

En condiciones normales de trabajo, el MCB funciona como un interruptor (manual) para encender o apagar el circuito. En condiciones de sobrecarga o cortocircuito, opera o se dispara automáticamente para que se produzca una interrupción de corriente en el circuito de carga.

La indicación visual de este disparo se puede observar mediante el movimiento automático de la perilla de operación a la posición de APAGADO. Este MCB de funcionamiento automático se puede obtener de dos formas como hemos visto en la construcción de MCB; esos son el disparo magnético y el disparo térmico.

Bajo condiciones de sobrecarga, la corriente a través del bimetal hace que aumente su temperatura. El calor generado dentro del propio bimetal es suficiente para provocar la deflexión debido a la expansión térmica de los metales. Esta desviación libera aún más el pestillo de disparo y, por lo tanto, los contactos se separan.

En algunos MCB, el campo magnético generado por la bobina hace que desarrolle una atracción sobre los bimetales, de modo que la deflexión activa el mecanismo de disparo.

En condiciones de cortocircuito o sobrecarga fuerte, la disposición de disparo magnético entra en escena. En condiciones normales de trabajo, la barra se mantiene en su posición gracias a un resorte ligero porque el campo magnético generado por la bobina no es suficiente para atraer el pestillo.

Cuando fluye una corriente de falla, el campo magnético generado por la bobina es suficiente para vencer la fuerza del resorte que mantiene la barra en su posición. Y por lo tanto, la babosa se mueve y luego acciona el mecanismo de disparo.

En la mayoría de los interruptores automáticos en miniatura se implementa una combinación de mecanismos de disparo tanto magnéticos como térmicos. Tanto en las operaciones de disparo magnético como térmico, se forma un arco cuando los contactos comienzan a separarse. Luego, este arco se fuerza a las placas divisoras de arco a través de un corredor de arco.

Estas placas divisoras de arco también se denominan rampas de arco donde el arco se forma en una serie de arcos y al mismo tiempo se extrae energía y se enfría. Por lo tanto, este arreglo logra la extinción del arco.

Tipos de disyuntores en miniatura (MCB)

Hay muchos tipos de disyuntores, mientras que los MCB se clasifican en tres tipos principales según sus corrientes de disparo instantáneo. ellos son

1. MCB tipo B
2. MCB tipo C
3. MCB tipo D

MCB tipo B

Este tipo de MCB se disparará instantáneamente a una velocidad de tres a cinco veces su corriente nominal. Estos se utilizan normalmente para cargas resistivas o inductivas pequeñas donde las sobretensiones de conmutación son muy pequeñas. Por lo tanto, estos son adecuados para instalaciones residenciales o comerciales ligeras.

MCB tipo C

Este tipo de MCB se disparará instantáneamente a una velocidad de cinco a diez veces su corriente nominal. Estos se utilizan normalmente para cargas inductivas altas donde las sobretensiones de conmutación son altas, como pequeños motores eléctricos e iluminación fluorescente.

En tales casos, se prefieren los MCB tipo C para manejar valores más altos de corrientes de cortocircuito. Por lo tanto, estos son adecuados para instalaciones comerciales e industriales altamente inductivas.

MCB tipo D

Este tipo de disyuntor en miniatura se disparará instantáneamente a una velocidad de diez a veinticinco veces su corriente nominal. Estos se utilizan normalmente para cargas inductivas muy altas donde la corriente de entrada alta es muy frecuente.

Estos son adecuados para aplicaciones industriales y comerciales específicas. Los ejemplos comunes de tales aplicaciones incluyen máquinas de rayos X, sistemas UPS, equipos de soldadura industrial, motores de gran bobinado, etc.

Los tres tipos de MCB anteriores brindan protección en una décima de segundo. Las corrientes de disparo mínimas y máximas de estos MCB se proporcionan en forma tabular a continuación, donde "Ir" es la corriente nominal del MCB.

Los MCB también se pueden clasificar en función del número de polos, como MCB monopolares, bipolares, tripolares y tetrapolares.

¿Cómo seleccionar el MCB adecuado para diferentes cargas?

La elección de un MCB en particular para una aplicación específica es una tarea cuidadosa para garantizar una protección confiable contra sobrecargas y cortocircuitos. Si no se selecciona de acuerdo con los requisitos del circuito, habrá posibilidades de que se produzcan frecuentes disparos no deseados.

Antes de entrar en detalles, debemos saber la diferencia entre los disyuntores MCB, MCCB, ELCB y RCB, RCD o RCCB, y cómo leer los datos de la placa de identificación MCB impresos en él.

Si tiene un tamaño inferior al nominal (clasificación de MCB inferior a la corriente de carga nominal), el MCB provoca disparos frecuentes e interrumpe la corriente a la carga a la que se está conectando, porque la corriente nominal de MCB es menor que el valor de corriente nominal de la carga.

Del mismo modo, si está sobredimensionado (clasificación de MCB mayor que la corriente de carga nominal), la carga a la que está conectado no estará protegida de manera eficiente. En tal caso, el MCB no se disparará aunque la carga tenga sobrecorriente.

Los siguientes son los tres factores que se deben tener en cuenta para seleccionar un MCB adecuado para una aplicación específica.

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1. Clasificación nominal del disyuntor

Esta es la clasificación de corriente nominal de amperios de MCB. Este valor debe ser inferior a la capacidad de transporte de corriente del sistema de cableado y superior o igual a la corriente máxima de carga completa en el sistema de cableado. En general, esta clasificación debe ser tal que pueda manejar el 125 por ciento de la carga continua más la clasificación de la carga no continua. Por lo general, esto se puede expresar como

Corriente máxima a plena carga en el sistema ≤ Calificación actual de MCB ≤ Clasificación de cables

2. Clasificación kA o capacidad de corte

Esta calificación se refiere a la capacidad del MCB que puede disparar o interrumpir el circuito en condiciones de cortocircuito. Se expresa en kiloamperios (KA). Esta clasificación no debe ser inferior a la posible corriente de cortocircuito.

La corriente de cortocircuito prevista es la corriente máxima que existe en el circuito durante las condiciones de cortocircuito. En instalaciones residenciales, 6KA MCB es suficiente, mientras que 10 KA o MCB de clasificación superior son necesarios para aplicaciones comerciales e industriales ligeras. Obtenga más información sobre ¿Por qué la capacidad de los interruptores automáticos se clasificó en MVA y ahora en kA y kV?

3. Tipo de MCB

El tipo de MCB necesario para una aplicación específica se decide por las características operativas, de modo que se requieren varias clasificaciones de corriente para operar las cargas instantáneamente. Ya hemos mencionado anteriormente varios tipos de MCB para diferentes aplicaciones.

Aplicaciones de MCB (disyuntor en miniatura)

Como las principales funciones y aplicaciones ya se han descrito en las declaraciones anteriores, los usos muy básicos de MCB es que se utiliza para proteger un circuito (cableado, carga conectada y equipo, etc.) en caso de:

• Cortocircuito
• Sobrecorriente
• Sobrecarga