
Un disyuntor es un dispositivo de seguridad eléctrica diseñado para proteger un circuito eléctrico de los daños causados por una corriente superior a la que el equipo puede soportar de forma segura ( sobrecorriente ). Su función básica es interrumpir el flujo de corriente para proteger el equipo y prevenir incendios . A diferencia de un fusible , que interrumpe la corriente una sola vez y luego debe reemplazarse, un disyuntor se puede restablecer (manual o automáticamente) para reanudar su funcionamiento normal.
Los interruptores automáticos se instalan comúnmente en los cuadros de distribución . Además de su función de seguridad, un interruptor automático también se usa a menudo como interruptor principal para desconectar manualmente ("desconectar") y conectar ("conectar") la energía eléctrica a toda una subred eléctrica. [ 1 ]
Los interruptores automáticos se fabrican con diferentes capacidades de corriente, desde dispositivos que protegen circuitos de baja corriente o electrodomésticos individuales, hasta equipos de conmutación diseñados para proteger circuitos de alta tensión que alimentan una ciudad entera. Cualquier dispositivo que proteja contra corrientes excesivas interrumpiendo automáticamente la alimentación de un sistema defectuoso, como un interruptor automático o un fusible , puede denominarse dispositivo de protección contra sobrecorriente ( OCPD ).
Orígenes
Una forma primitiva de interruptor automático fue descrita por Thomas Edison en una solicitud de patente de 1879, aunque su sistema comercial de distribución de energía utilizaba fusibles . [ 2 ] Su propósito era proteger el cableado del circuito de iluminación de cortocircuitos y sobrecargas accidentales. Un interruptor automático miniatura moderno, similar a los que se utilizan actualmente, fue patentado por Brown, Boveri & Cie en 1924. Hugo Stotz, un ingeniero que había vendido su empresa a Brown, Boveri & Cie, fue acreditado como inventor en la patente alemana 458392. [ 3 ] La invención de Stotz fue la precursora del interruptor termomagnético moderno que se utiliza comúnmente en los centros de carga domésticos hasta el día de hoy.
La interconexión de múltiples generadores a una red eléctrica requirió el desarrollo de interruptores automáticos con tensiones nominales cada vez mayores y una mayor capacidad para interrumpir de forma segura las crecientes corrientes de cortocircuito producidas por las redes. Los interruptores manuales simples de ruptura por aire producían arcos peligrosos al interrumpir circuitos de alta tensión; estos fueron reemplazados por contactos encapsulados en aceite y diversas formas que utilizaban el flujo dirigido de aire comprimido o aceite comprimido para enfriar e interrumpir el arco. Para 1935, los interruptores automáticos especialmente construidos utilizados en el proyecto de la presa Boulder utilizaban ocho rupturas en serie y flujo de aceite comprimido para interrumpir fallas de hasta 2500 MVA en tres ciclos de CA. [ 4 ]
Operación
Todos los sistemas de disyuntores tienen características comunes en su funcionamiento, pero los detalles varían sustancialmente según la clase de tensión, la corriente nominal y el tipo de disyuntor.
El interruptor automático debe detectar primero una condición de falla. En interruptores automáticos de baja tensión y de pequeña escala, esto generalmente se realiza dentro del propio dispositivo. Normalmente, se emplean los efectos térmicos o magnéticos de la corriente eléctrica. Los interruptores automáticos para altas corrientes o tensiones suelen estar equipados con relés piloto de protección para detectar una condición de falla y accionar el mecanismo de apertura. Estos generalmente requieren una fuente de alimentación independiente, como una batería , aunque algunos interruptores automáticos de alta tensión son autónomos e incluyen transformadores de corriente , relés de protección y fuentes de alimentación internas.
Una vez detectada una falla, los contactos del interruptor automático deben abrirse para interrumpir el circuito. Esto se suele lograr mediante la energía almacenada mecánicamente en el interruptor, como un resorte o aire comprimido, para separar los contactos. El interruptor también puede utilizar la mayor corriente generada por la falla para separar los contactos, mediante la expansión térmica o el aumento del campo magnético. Un interruptor automático pequeño generalmente cuenta con una palanca de control manual para desconectar el circuito o restablecer un interruptor disparado, mientras que una unidad más grande puede usar un solenoide para disparar el mecanismo y un motor eléctrico para restaurar la energía a los resortes (que separan rápidamente los contactos cuando el interruptor se dispara).
Los contactos del interruptor automático deben soportar la corriente de carga sin sobrecalentarse y resistir el calor del arco eléctrico producido al interrumpir (abrir) el circuito. Los contactos están fabricados de cobre o aleaciones de cobre, aleaciones de plata y otros materiales altamente conductores. La vida útil de los contactos está limitada por la erosión del material debido al arco eléctrico durante la interrupción de la corriente. Los interruptores automáticos miniatura y de caja moldeada suelen desecharse cuando los contactos se desgastan, pero los interruptores automáticos de potencia y de alta tensión tienen contactos reemplazables.
Cuando se interrumpe una corriente o un voltaje elevado, se genera un arco eléctrico . La longitud máxima del arco suele ser proporcional al voltaje, mientras que la intensidad (o calor) es proporcional a la corriente. Este arco debe ser contenido, enfriado y extinguido de forma controlada, para que el espacio entre los contactos pueda soportar nuevamente el voltaje en el circuito. Diferentes interruptores automáticos utilizan vacío , aire, gas aislante o aceite como medio en el que se forma el arco. Se utilizan diferentes técnicas para extinguir el arco, entre ellas:
- Alargar o desviar el arco
- Refrigeración intensiva (en cámaras de chorro)
- División en arcos parciales
- Extinción del punto cero (los contactos se abren en el momento de la forma de onda de CA en el que la corriente y el potencial son cercanos a cero, interrumpiendo efectivamente la corriente en vacío en el momento de la apertura. El cruce por cero se produce al doble de la frecuencia de línea; es decir, 100 veces por segundo para 50 Hz y 120 veces por segundo para 60 Hz de CA).
- Conexión de condensadores en paralelo con contactos en circuitos de corriente continua .
Finalmente, una vez solucionada la falla, los contactos deben cerrarse nuevamente para restablecer la energía al circuito interrumpido.
Interrupción de arco

Los interruptores automáticos miniatura ( MCB ) de baja tensión utilizan únicamente aire para extinguir el arco eléctrico. Estos interruptores contienen difusores de arco, un conjunto de placas metálicas paralelas mutuamente aisladas que dividen y enfrían el arco. La división del arco en arcos más pequeños lo enfría a medida que aumenta su tensión y actúa como una impedancia adicional que limita la corriente que circula por el interruptor. Las partes conductoras cercanas a los contactos facilitan la desviación del arco hacia los difusores mediante la fuerza magnética de la trayectoria de la corriente, aunque también se pueden utilizar bobinas de extinción magnética o imanes permanentes (en interruptores de mayor capacidad). El número de placas del difusor depende de la capacidad de cortocircuito y la tensión nominal del interruptor.
En potencias mayores, los interruptores de circuito de aceite se basan en la vaporización de parte del aceite para impulsar un chorro de aceite a través del arco. [ 5 ]
Los interruptores de circuito de gas (generalmente hexafluoruro de azufre ) a veces estiran el arco utilizando un campo magnético y luego se basan en la rigidez dieléctrica del hexafluoruro de azufre (SF6 ) para extinguir el arco estirado.
Los interruptores automáticos de vacío tienen un arco eléctrico mínimo (ya que no hay nada que ionizar aparte del material de contacto). El arco se extingue cuando se estira una cantidad muy pequeña (menos de 3 mm (0,1 pulg.) ). Los interruptores automáticos de vacío se utilizan con frecuencia en los modernos cuadros de distribución de media tensión para 38.000 voltios .
Los interruptores automáticos neumáticos pueden utilizar aire comprimido para extinguir el arco eléctrico o, alternativamente, los contactos se desplazan rápidamente hacia una pequeña cámara sellada, de modo que la salida del aire desplazado extingue el arco.
Los interruptores automáticos suelen interrumpir la corriente muy rápidamente: normalmente, el arco se extingue entre 30 y 150 ms después de que se haya disparado el mecanismo, dependiendo de la antigüedad y la construcción del dispositivo. El valor máximo de corriente y la energía de paso determinan la calidad de los interruptores automáticos.
Cortocircuito
Los interruptores automáticos se clasifican según la corriente normal que deben soportar y la corriente máxima de cortocircuito que pueden interrumpir de forma segura. Esta última cifra es la capacidad de interrupción en amperios ( AIC ) del interruptor.
En condiciones de cortocircuito, la corriente máxima de cortocircuito calculada o medida puede ser muchas veces superior a la corriente nominal del circuito. Cuando los contactos eléctricos se abren para interrumpir una corriente elevada, tiende a formarse un arco eléctrico entre ellos, lo que permite que la corriente continúe. Esta situación puede generar gases ionizados conductores y metal fundido o vaporizado, lo que puede provocar la propagación del arco o la creación de cortocircuitos adicionales, con el consiguiente riesgo de explosión del interruptor automático y del equipo en el que está instalado. Por lo tanto, los interruptores automáticos incorporan diversas características para dividir y extinguir los arcos.
La corriente máxima de cortocircuito que un interruptor automático puede interrumpir se determina mediante pruebas. La aplicación de un interruptor automático en un circuito con una corriente de cortocircuito potencial superior a su capacidad de interrupción puede provocar que el interruptor no interrumpa la falla de forma segura. En el peor de los casos, un interruptor automático podría interrumpir la falla con éxito, pero explotar al restablecerse.
Los interruptores automáticos típicos de los paneles domésticos están clasificados para interrumpir10 kA (10.000 A ) corriente de cortocircuito.
Los disyuntores miniatura que se utilizan para proteger los circuitos de control o los pequeños electrodomésticos pueden no tener la capacidad de interrupción suficiente para su uso en un cuadro eléctrico; estos disyuntores se denominan "protectores de circuito suplementarios" para distinguirlos de los disyuntores de tipo distribución.
Valores nominales de corriente estándar

Los interruptores automáticos se fabrican con valores nominales estándar, utilizando un sistema de números preferidos para crear una selección útil de valores nominales. Un interruptor automático miniatura tiene un ajuste de disparo fijo; cambiar el valor de la corriente de operación requiere reemplazar todo el interruptor automático. Los interruptores automáticos con valores nominales más altos pueden tener ajustes de disparo regulables, lo que permite utilizar menos productos estandarizados, ajustándolos a los valores nominales precisos aplicables durante la instalación. Por ejemplo, un interruptor automático con un tamaño de bastidor de 400 amperios podría tener su umbral de detección de sobrecorriente configurado en solo 300 amperios cuando ese valor nominal sea apropiado.
Para interruptores automáticos de distribución de baja tensión, la norma internacional IEC 60898-1 define la corriente nominal como la corriente máxima que un interruptor está diseñado para soportar de forma continua. Los valores preferidos más comunes para la corriente nominal son 1 A, 2 A, 4 A, 6 A, 10 A, 13 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 50 A, 63 A, 80 A, 100 A, [ 6 ] y 125 A. El interruptor automático está etiquetado con la corriente nominal en amperios precedida por una letra, que indica la corriente de disparo instantánea que provoca el disparo del interruptor automático sin retardo intencional, expresada en múltiplos de la corriente nominal:
Los interruptores automáticos también se clasifican según la corriente de cortocircuito máxima que pueden interrumpir; esto permite utilizar dispositivos más económicos en sistemas que no suelen generar la alta corriente de cortocircuito que se encuentra, por ejemplo, en el sistema de distribución de un gran edificio comercial.
En Estados Unidos, Underwriters Laboratories (UL) certifica las clasificaciones de equipos, denominadas clasificaciones en serie (o "clasificaciones de equipos integrados"), para los interruptores automáticos utilizados en edificios. Los interruptores automáticos de potencia y los interruptores automáticos de media y alta tensión utilizados en sistemas industriales o eléctricos se diseñan y prueban según las normas ANSI o IEEE de la serie C37. Por ejemplo, la norma C37.16 enumera las clasificaciones de corriente preferidas para interruptores automáticos de potencia en el rango de 600 a 5000 amperios. Los ajustes de corriente de disparo y las características tiempo-corriente de estos interruptores son generalmente ajustables.
Para los interruptores automáticos de media y alta tensión utilizados en cuadros eléctricos , subestaciones y centrales generadoras, generalmente se fabrican relativamente pocos tamaños de bastidor estándar. Estos interruptores automáticos suelen controlarse mediante sistemas de relés de protección independientes , que ofrecen ajustes de corriente y tiempo de disparo, además de permitir esquemas de protección más complejos.
Tipos

Se pueden establecer muchas clasificaciones de interruptores automáticos, en función de sus características, como la clase de tensión, el tipo de construcción, el tipo de interrupción y las características estructurales.
Bajo voltaje
Los tipos de bajo voltaje (menos de 1000 V CA ) son comunes en aplicaciones domésticas, comerciales e industriales, e incluyen:
- Disyuntor miniatura (MCB): corriente nominal de hasta 125 A. Las características de disparo normalmente no son ajustables. Funcionamiento térmico o termomagnético. Los disyuntores ilustrados arriba pertenecen a esta categoría.
- Interruptor automático de caja moldeada (MCCB): corriente nominal de hasta 1600 A. Funcionamiento térmico o termomagnético. La corriente de disparo puede ser ajustable en unidades de mayor capacidad.
- Los interruptores automáticos de baja tensión pueden montarse en varios niveles en cuadros eléctricos o armarios de distribución de baja tensión .
Las características de los interruptores automáticos de baja tensión vienen definidas por normas internacionales como la IEC 947. Estos interruptores automáticos suelen instalarse en cajas extraíbles que permiten su extracción e intercambio sin necesidad de desmontar el cuadro eléctrico.
Los interruptores automáticos de gran tamaño, tanto de caja moldeada como de baja tensión, pueden incorporar actuadores con motor eléctrico para abrirse y cerrarse mediante control remoto. Estos pueden formar parte de un sistema de conmutación automática para la alimentación de reserva.
También existen interruptores automáticos de baja tensión para aplicaciones de corriente continua (CC), como las líneas de metro. La corriente continua requiere interruptores especiales porque el arco es continuo; a diferencia de un arco de corriente alterna (CA), que tiende a apagarse en cada semiciclo, un interruptor automático de corriente continua tiene una bobina de extinción que genera un campo magnético que estira rápidamente el arco. Los interruptores automáticos pequeños se instalan directamente en los equipos o se disponen en paneles de interruptores .

El interruptor automático miniatura termomagnético montado sobre riel DIN es el tipo más común en los cuadros eléctricos domésticos modernos y en los cuadros de distribución eléctrica comerciales de toda Europa . El diseño incluye los siguientes componentes:
- Palanca de accionamiento : se utiliza para disparar y restablecer manualmente el interruptor automático. También indica el estado del interruptor (encendido o apagado/disparado). La mayoría de los interruptores están diseñados para dispararse incluso si la palanca se mantiene presionada o bloqueada en la posición de encendido. Esto se conoce a veces como disparo libre o disparo positivo.
- Mecanismo actuador : fuerza la unión o separación de los contactos.
- Contactos : permiten el paso de la corriente al tocarlos y la interrumpen al separarlos.
- Terminales
- Tira bimetálica : separa los contactos en respuesta a sobrecorrientes menores y de mayor duración.
- Tornillo de calibración : permite al fabricante ajustar con precisión la corriente de disparo del dispositivo después del montaje.
- Solenoide : separa rápidamente los contactos en respuesta a sobrecorrientes elevadas.
- Divisor/extintor de arco
Estado sólido
Los interruptores automáticos de estado sólido (SSCB), también conocidos como interruptores automáticos digitales , son una innovación tecnológica que promete llevar la tecnología de interruptores automáticos del nivel mecánico al eléctrico. Esto promete varias ventajas, como una actuación mucho más rápida (interrumpiendo circuitos en fracciones de microsegundos), una mejor monitorización de las cargas del circuito y una vida útil más prolongada. [ 7 ] Los interruptores automáticos de estado sólido se han desarrollado para alimentación de CC de media tensión y pueden utilizar transistores de carburo de silicio o tiristores conmutados por puerta integrados (IGCT) para la conmutación. [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]
Magnético
Un disyuntor magnético utiliza un solenoide ( electroimán ) cuya fuerza de atracción aumenta con la corriente . Algunos diseños emplean fuerzas electromagnéticas además de las del solenoide. Los contactos del disyuntor se mantienen cerrados mediante un pestillo. Cuando la corriente en el solenoide supera la capacidad del disyuntor, la fuerza de atracción del solenoide libera el pestillo, lo que permite que los contactos se abran por acción de un resorte. Son los disyuntores más utilizados en Estados Unidos.
Termomagnético

Un interruptor automático termomagnético , del tipo que se encuentra en la mayoría de los cuadros de distribución en Europa y países con una disposición de cableado similar, incorpora ambas técnicas: el electroimán responde instantáneamente a grandes picos de corriente (como cortocircuitos) y la tira bimetálica responde a sobrecorrientes menores pero de mayor duración. La parte térmica del interruptor automático proporciona una respuesta temporal que lo dispara antes ante sobrecorrientes mayores, pero permite que las sobrecargas menores persistan durante más tiempo. Esto permite controlar picos de corriente cortos, como los que se producen al conectar un motor u otra carga no resistiva. Ante una sobrecorriente muy grande, como la que puede causar un cortocircuito, el elemento magnético dispara el interruptor automático sin demora adicional intencionada. [ 11 ]
Magnético-hidráulico
Un interruptor automático magnetohidráulico utiliza una bobina solenoide para proporcionar la fuerza de accionamiento necesaria para abrir los contactos. Incorpora un retardo hidráulico mediante un fluido viscoso. Un resorte retiene el núcleo hasta que la corriente supera la capacidad nominal del interruptor. Durante una sobrecarga, la velocidad del movimiento del solenoide se ve limitada por el fluido. Este retardo permite breves picos de corriente, superiores a la corriente de funcionamiento normal, para el arranque de motores, la energización de equipos, etc. Las corrientes de cortocircuito proporcionan la fuerza suficiente al solenoide para liberar el pestillo, independientemente de la posición del núcleo, anulando así el retardo. La temperatura ambiente afecta al retardo, pero no a la capacidad nominal de corriente del interruptor magnético. [ 12 ]
Un interruptor automático de alta potencia, como los que se utilizan en circuitos de más de 1000 voltios, puede incorporar elementos hidráulicos en el mecanismo de accionamiento de los contactos. La energía hidráulica puede ser suministrada por una bomba o almacenada en acumuladores. Estos constituyen un tipo distinto de los interruptores automáticos llenos de aceite, donde el aceite es el medio de extinción del arco. [ 13 ]
Interruptores de disparo común (agrupados)

Para permitir la desconexión simultánea de varios circuitos ante una falla en cualquiera de ellos, los interruptores automáticos pueden fabricarse en conjunto. Este es un requisito muy común en sistemas trifásicos, donde la desconexión puede ser tripolar o tetrapolar (neutro fijo o conmutado). Algunos fabricantes ofrecen kits de conexión que permiten interconectar grupos de interruptores monofásicos según sea necesario.
En Estados Unidos, donde son comunes los sistemas de alimentación bifásica, en un circuito derivado con más de un conductor activo, cada conductor activo debe estar protegido por un interruptor automático. Para garantizar que todos los conductores activos se interrumpan cuando se dispara cualquier interruptor, se debe utilizar un conjunto de interruptores automáticos de disparo común . Estos pueden contener dos o tres mecanismos de disparo dentro de una misma carcasa o, en el caso de interruptores pequeños, tener los interruptores conectados externamente mediante sus manijas de operación. Los interruptores automáticos bipolares de disparo común son comunes en sistemas de 120/240 voltios donde las cargas de 240 voltios (incluidos electrodomésticos grandes o cuadros de distribución adicionales) abarcan los dos conductores activos. Los interruptores automáticos tripolares de disparo común se utilizan normalmente para suministrar energía trifásica a motores potentes o cuadros de distribución adicionales.
Nunca se deben usar interruptores automáticos separados para la fase y el neutro, ya que si se desconecta el neutro mientras el conductor de fase permanece conectado, se produce una situación muy peligrosa: el circuito parece estar desenergizado (los aparatos no funcionan), pero los cables permanecen energizados y algunos dispositivos de corriente residual (DCR) podrían no dispararse si alguien toca el cable de fase (porque algunos DCR necesitan energía para dispararse). Por este motivo, solo se deben usar interruptores automáticos de disparo común cuando se requiere la conmutación del cable neutro.
Unidades de disparo por derivación
Una unidad de disparo por derivación se asemeja a un interruptor automático convencional, y sus actuadores móviles están conectados a un mecanismo de interruptor automático para funcionar de manera similar. Sin embargo, el disparo por derivación es un solenoide diseñado para ser accionado por una señal externa de voltaje constante, en lugar de una corriente, generalmente la tensión de la red eléctrica local o corriente continua (CC). Estos dispositivos se utilizan a menudo para cortar el suministro eléctrico ante eventos de alto riesgo, como una alarma de incendio o inundación, u otras condiciones eléctricas, como la detección de sobretensión. Los disparos por derivación pueden ser un accesorio instalado por el usuario en un interruptor automático estándar o estar integrados en un interruptor automático.
media tensión

Los interruptores automáticos de media tensión, con una tensión nominal de entre 1 y 72 kV, pueden integrarse en subestaciones metálicas para uso interior o instalarse como componentes individuales en exteriores . Los interruptores automáticos de aire sustituyeron a los de aceite en aplicaciones interiores, pero ahora están siendo reemplazados por interruptores automáticos de vacío (hasta aproximadamente 40,5 kV). Al igual que los interruptores automáticos de alta tensión descritos a continuación, estos también se accionan mediante relés de protección con detección de corriente , que funcionan a través de transformadores de corriente . Las características de los interruptores de media tensión se especifican en normas internacionales como la IEC 62271. Los interruptores automáticos de media tensión casi siempre utilizan sensores de corriente y relés de protección independientes , en lugar de sensores de sobrecorriente térmicos o magnéticos integrados.
Los interruptores de circuito de media tensión se pueden clasificar según el medio utilizado para extinguir el arco:
- Interruptores de circuito de vacío : con corriente nominal de hasta 6300 A, y superior para aplicaciones de interruptores de circuito de generador (hasta 16 000 A y 140 kA). Estos interruptores interrumpen la corriente creando y extinguiendo el arco en un contenedor de vacío , también conocido como "botella". Los fuelles de larga duración están diseñados para recorrer los 6-10 mm que deben separarse los contactos. Estos se aplican generalmente para tensiones de hasta aproximadamente 40 500 V, [ 14 ] que corresponde aproximadamente al rango de media tensión de los sistemas de potencia. Los interruptores de circuito de vacío tienen una mayor esperanza de vida entre revisiones que otros interruptores de circuito. Además, su potencial de calentamiento global es mucho menor que el interruptor de circuito de SF6 .
- Interruptores automáticos de aire: Corriente nominal de hasta 6300 A y superior para interruptores de generador. Las características de disparo suelen ser totalmente ajustables, incluyendo umbrales y retardos de disparo configurables. Generalmente se controlan electrónicamente, aunque algunos modelos se controlan mediante microprocesador con una unidad de disparo electrónica integrada. Se utilizan frecuentemente para la distribución principal de energía en grandes plantas industriales, donde los interruptores se instalan en gabinetes extraíbles para facilitar el mantenimiento.
- Los interruptores automáticos de SF6 extinguen el arco eléctrico en una cámara llena de gas hexafluoruro de azufre .
Los interruptores automáticos de media tensión pueden conectarse al circuito mediante conexiones atornilladas a barras colectoras o cables, especialmente en subestaciones exteriores. En las líneas de distribución, los interruptores automáticos de media tensión suelen tener un diseño extraíble, lo que permite retirarlos sin interrumpir las conexiones del circuito eléctrico, utilizando un mecanismo motorizado o de manivela para separar el interruptor de su carcasa.
De alta tensión


Las redes de transmisión de energía eléctrica están protegidas y controladas por interruptores de alta tensión. La definición de alta tensión varía, pero en el ámbito de la transmisión de energía se suele considerar que es de 72,5 kV o superior, según una definición reciente de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). Los interruptores de alta tensión casi siempre funcionan mediante solenoides , con relés de protección de detección de corriente operados a través de transformadores de corriente . En las subestaciones, el esquema de relés de protección puede ser complejo, protegiendo equipos y barras colectoras de diversos tipos de sobrecarga o fallas a tierra.
Los interruptores de alta tensión se clasifican generalmente según el medio utilizado para extinguir el arco:
Debido a las preocupaciones medioambientales y económicas relacionadas con el aislamiento de los derrames de petróleo, la mayoría de los interruptores nuevos utilizan gas SF6 para extinguir el arco eléctrico.
Los interruptores automáticos se pueden clasificar como de tanque vivo , donde la carcasa que contiene el mecanismo de interrupción está a potencial de línea, o de tanque muerto, con la carcasa a potencial de tierra. Los interruptores automáticos de CA de alta tensión están disponibles habitualmente con tensiones nominales de hasta 765 kV. Siemens lanzó interruptores de 1200 kV en noviembre de 2011, [ 15 ] seguidos por ABB en abril del año siguiente. [ 16 ]
Los interruptores de alta tensión utilizados en los sistemas de transmisión pueden estar diseñados para permitir que se dispare un solo polo de una línea trifásica, en lugar de disparar los tres polos; para algunos tipos de fallas, esto mejora la estabilidad y la disponibilidad del sistema.
Los interruptores de circuito de corriente continua de alta tensión siguen siendo un campo de investigación a fecha de 2015. Dichos interruptores serían útiles para interconectar sistemas de transmisión HVDC. [ 17 ]
Hexafluoruro de azufre (SF6 ) de alto voltaje
Un interruptor de circuito de hexafluoruro de azufre utiliza contactos rodeados de gas hexafluoruro de azufre para extinguir el arco. Se utilizan con mayor frecuencia para tensiones de nivel de transmisión y pueden incorporarse en aparamenta compacta con aislamiento de gas. En climas fríos, se utilizan calefacción suplementaria o diferentes mezclas de gases para interruptores de circuito de alta tensión, debido a la licuefacción del gas SF6 . En algunas redes eléctricas del norte, se instalan mezclas de gases de N2 y SF6 , o CF4 y SF6 en interruptores de circuito de alta tensión de tipo soplador para extinguir el arco sin que se produzca licuefacción del gas [ 18 ] . Las clasificaciones de temperatura mínima de estos modelos son tan bajas como -50 °C para algunas subestaciones del norte.
Interruptor automático de desconexión (DCB)
El interruptor de circuito de desconexión (DCB) se introdujo en el año 2000 [ 19 ] y es un interruptor de circuito de alta tensión modelado a partir del interruptor SF6 . Presenta una solución técnica donde la función de desconexión está integrada en la cámara de ruptura, eliminando la necesidad de seccionadores separados. Esto aumenta la disponibilidad , ya que los contactos principales de los interruptores de desconexión al aire libre requieren mantenimiento cada 2 a 6 años, mientras que los interruptores de circuito modernos tienen intervalos de mantenimiento de 15 años. La implementación de una solución DCB también reduce los requisitos de espacio dentro de la subestación y aumenta la confiabilidad , debido a la ausencia de seccionadores separados. [ 20 ] [ 21 ]
Para reducir aún más el espacio requerido en la subestación, así como para simplificar su diseño e ingeniería, se puede integrar un sensor de corriente de fibra óptica (FOCS) con el interruptor diferencial (DCB). Un DCB de 420 kV con FOCS integrado puede reducir la huella de una subestación en más del 50 % en comparación con una solución convencional de interruptores de tanque activo con seccionadores y transformadores de corriente , debido a la reducción de material y la ausencia de medio de aislamiento adicional. [ 22 ]
dióxido de carbono (CO₂ ) alto voltaje
En 2012, ABB presentó un interruptor de alta tensión de 75 kV que utiliza dióxido de carbono como medio para extinguir el arco. El interruptor de dióxido de carbono funciona con los mismos principios que un interruptor de SF6 y también puede fabricarse como interruptor de desconexión. Al sustituir el SF6 por CO2 , es posible reducir las emisiones de CO2 en 10 toneladas durante el ciclo de vida del producto. [ 23 ]
disyuntores "inteligentes"

Un interruptor automático inteligente es un dispositivo electrónico de protección contra sobrecorriente que integra sensores de alta frecuencia y conectividad de Internet de las Cosas (IoT) para proporcionar control inteligente y monitoreo en tiempo real de los circuitos eléctricos. A diferencia de los interruptores automáticos tradicionales, los interruptores inteligentes utilizan lógica digital y comunicación para optimizar su funcionamiento. Se emplean protocolos como Wi-Fi, Zigbee o redes celulares para recopilar y transmitir datos eléctricos detallados, incluyendo voltaje, corriente y calidad de la energía [ 24 ] . Estos dispositivos se implementan como componentes modulares que reemplazan interruptores estándar en un centro de carga compatible o como elementos centrales de un panel eléctrico inteligente integral [ 25 ] . Esta tecnología transforma la caja de interruptores en un "centro de energía" activo, a menudo capaz de tomar decisiones y realizar mediciones precisas a nivel de circuito [ 26 ] .
Uno de los principales casos de uso de los interruptores automáticos inteligentes en entornos residenciales es la optimización de los sistemas de gestión de energía doméstica (HEMS), especialmente aquellos que incorporan paneles solares, cargadores de vehículos eléctricos (VE) y almacenamiento de baterías [ 27 ] . Mediante aplicaciones móviles, los usuarios pueden accionar circuitos de forma remota, programar cargas de alta intensidad para que funcionen durante las horas de menor consumo para ahorrar costes e implementar la reducción dinámica de carga para priorizar los electrodomésticos esenciales durante los cortes de energía. El uso de estas funciones puede proporcionar beneficios significativos al reducir el ciclo de carga y descarga de las baterías y aumentar la capacidad de potencia del servicio eléctrico existente [ 28 ] . En entornos comerciales e industriales, los interruptores automáticos inteligentes se integran con los sistemas de gestión de edificios (BMS) para habilitar funciones avanzadas como la facturación automatizada a los inquilinos, la participación en la respuesta a la demanda y el mantenimiento predictivo mediante la detección de anomalías. Al gestionar la demanda de forma inteligente, estos sistemas permiten a las instalaciones escalar la infraestructura de alto consumo energético sin necesidad de costosas actualizaciones del servicio eléctrico.
Otros rompedores

Los siguientes tipos se describen en artículos separados.
- Disyuntores para protección contra fallas a tierra demasiado pequeños para activar un dispositivo de sobrecorriente:
- Dispositivo de corriente residual (RCD), o interruptor de circuito de corriente residual (RCCB), detecta desequilibrios de corriente, pero no ofrece protección contra sobrecorriente. En Estados Unidos y Canadá, se les conoce como interruptores de circuito por falla a tierra (GFCI).
- Interruptor diferencial con protección contra sobrecorriente ( RCBO ): combina las funciones de un interruptor diferencial (RCD) y un interruptor magnetotérmico (MCB) en un solo dispositivo. En Estados Unidos y Canadá, se les conoce como interruptores GFCI.
- Interruptor diferencial (ELCB): Este dispositivo detecta la corriente directamente en el cable de tierra, en lugar de detectar desequilibrios. Ya no se utilizan en instalaciones nuevas, ya que no pueden detectar situaciones peligrosas en las que la corriente regresa a tierra por otra vía , como a través de una persona en el suelo o mediante tuberías. (También conocido como VOELCB en el Reino Unido).
- Interruptor de circuito por falla de arco (AFCI) o dispositivo de detección de falla de arco (AFDD): detecta arcos eléctricos provenientes, por ejemplo, de cables sueltos.
- Reconectador : Un tipo de interruptor automático que se cierra automáticamente después de un retardo. Se utilizan en sistemas aéreos de distribución de energía eléctrica para evitar que fallas de corta duración provoquen cortes de energía prolongados.
- Polyswitch (fusible múltiple): un pequeño dispositivo que se describe comúnmente como un fusible de reinicio automático en lugar de un disyuntor.
Véase también
- Capacidad de ruptura
- Analizador de disyuntores
- Limitación total del circuito (CTL)
- Cuadro de distribución (panel de disyuntores)
- Sistema de puesta a tierra
- Interruptor de circuito por falla a tierra (GFCI)
- Módulo de aparamenta híbrida
- Dispositivo de monitorización del aislamiento
- centro de control de motores (MCC)
- protector de red
- centro de distribución de energía (PDC)
- Protección del sistema eléctrico
- Sistema de montaje remoto
- Unidad principal de anillo
- Selectividad (interruptores automáticos)
- Stab-Lok : un tipo popular de disyuntor fabricado entre 1950 y 1990, ahora considerado inseguro por muchos.
- Disyuntor de hexafluoruro de azufre
- Diodo Zener : un diodo que permite que la corriente fluya en sentido inverso (se interrumpe a cierto nivel de voltaje, produciendo un efecto opuesto).
Referencias
- ↑ Preguntas frecuentes en el sitio web de la empresa Safe-T-Rack . Consultado el 28/07/2024.
- ↑ Robert Friedel y Paul Israel, La luz eléctrica de Edison: Biografía de un invento , Rutgers University Press, New Brunswick, Nueva Jersey, EE. UU., 1986 ISBN 0-8135-1118-6págs. 65-66
- ↑ ""Interruptor automático miniatura Stotz y electrodomésticos, 1920-1929", ABB, 9 de enero de 2006, consultado el 4 de julio de 2011" . Archivado del original el 29 de octubre de 2013. Recuperado el 4 de julio de 2011 .
- ↑ Flurscheim, Charles H., ed. (1982). «Capítulo 1». Teoría y diseño de interruptores de circuito de potencia (Segunda edición). IET . ISBN 0-906048-70-2.
- ↑ Weedy, BM (1972). Sistemas de energía eléctrica (Segunda edición). Londres: John Wiley and Sons. págs. 428–430 . ISBN 0-471-92445-8.
- ↑ "¿Qué es un MCB y cómo funciona?" . Fusebox Shop . 16 de septiembre de 2016. Archivado del original el 11 de julio de 2018 . Consultado el 11 de julio de 2018 .
- ↑ "Interruptor automático de estado sólido" . Archivado del original el 25/01/2022 . Consultado el 14/11/2018 .
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Fuentes
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Enlaces externos
- Disyuntor archivado el 27/09/2022 en Wayback Machine .
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