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Los disyuntores de media tensión necesitan dispositivos auxiliares para iniciar la apertura en condiciones anormales. Predominan dos mecanismos: el bobina de disparo y el desbloqueo por subtensión (UVR). Ambos desenganchan el mecanismo de energía almacenada del interruptor, pero funcionan con una lógica eléctrica fundamentalmente opuesta. Un disparo en derivación se energiza para disparar. Un relé de mínima tensión se desenergiza para disparar.
Esta relación inversa determina la topología del circuito de control, el comportamiento ante fallos, la filosofía de seguridad y la estrategia de mantenimiento. Los ingenieros que tratan estos dispositivos como intercambiables se arriesgan a especificar sistemas que fallan peligrosamente o se disparan de forma espuria durante el funcionamiento normal.
La distinción fundamental radica en la lógica de funcionamiento eléctrico y el comportamiento ante fallos.
Bobina de derivación: Energizar para disparar
Una bobina de disparo en derivación permanece desenergizada durante el funcionamiento normal del interruptor. Cuando la tensión de control (normalmente 110 V CC o 220 V CA en aplicaciones de MT) activa el solenoide, la fuerza electromagnética libera el pestillo de retención del interruptor. La bobina sólo requiere una activación momentánea, normalmente de 50-100 ms, para completar la secuencia de disparo.
La puesta en servicio sobre el terreno en subestaciones industriales documenta tiempos de respuesta de 20-50 ms desde la activación de la bobina hasta la separación de los contactos. Las bobinas de disparo en derivación consumen entre 50 y 200 W durante el funcionamiento, con una corriente de irrupción que alcanza entre 5 y 10 veces los valores en estado estacionario. Según la norma IEC 62271-100, los circuitos auxiliares deben funcionar de forma fiable a 85-110% de la tensión de control nominal.
Liberación de subtensión: De-Energize-to-Trip
El desbloqueo por subtensión funciona a la inversa. La bobina permanece continuamente excitada durante el funcionamiento normal, manteniendo un pestillo mecánico accionado por resorte en la posición de bloqueo. Cuando la tensión de alimentación cae por debajo del umbral de captación -normalmente 35-70% de la tensión nominal-, el muelle supera la retención electromagnética debilitada y dispara el interruptor.
Las pruebas revelan tiempos de desconexión UVR de 15-40 ms tras el colapso de la tensión por debajo del umbral. El consumo continuo de energía oscila entre 5 y 15 W, lo que genera una demanda continua de energía auxiliar que los disparos en derivación evitan.
Comprensión funcionamiento de los disyuntores de vacío proporciona un contexto esencial, ya que ambos dispositivos se integran con el mecanismo de accionamiento por resorte del VCB a través de la misma interfaz de la barra de disparo.
| Parámetro | Bobina de derivación | Liberación por subtensión |
|---|---|---|
| Lógica de activación | La aplicación de tensión provoca la desconexión | La pérdida de tensión provoca la desconexión |
| Estado normal | Sin corriente (sin consumo) | Continuamente energizado |
| Consumo de energía | 50-200 W momentáneo | 5-15 W continuos |
| Tiempo de respuesta | 20-50 ms | 15-40 ms |
| Sesgo de fracaso | Falla cerrado (sin disparo por fallo de bobina) | No se abre (se dispara al fallar la bobina) |
| Rango de tensión de control | 85-110% de nominal | Abandono en 35-70% de nominal |
| Bobina | Momentáneo (intermitente) | Continuo |
| Aplicaciones típicas | Salidas de relé de protección, enclavamientos de sistemas contra incendios, paradas de emergencia | Enclavamientos de seguridad, aislamiento a prueba de fallos, alimentadores de motor |
La distinción del sesgo de fallo determina la mayoría de las decisiones de selección. Los disparos en derivación fallan hacia la no operación: el interruptor permanece cerrado cuando debería abrirse. Los UVR fallan hacia el funcionamiento: el interruptor se abre cuando no existe ningún fallo real. Ninguno de los dos es universalmente superior; la aplicación determina qué modo de fallo es aceptable.
Cuándo especificar el disparo en derivación
Las bobinas de disparo en derivación son adecuadas para aplicaciones en las que:
Las instalaciones típicas incluyen disyuntores de generador con protección de potencia inversa, desconexiones de bombas contra incendios con enclavamientos de sistemas de rociadores y alimentadores de transformadores con entradas de relé de presión repentina.
Cuándo especificar el relé de mínima tensión
Los relés de mínima tensión son adecuados para aplicaciones en las que:
Las instalaciones típicas incluyen alimentadores de motor que requieren una desconexión segura en caso de fallo de control, disyuntores de enlace entre buses independientes y disyuntores de aislamiento en zonas de alto riesgo.
[Visión experta: Filosofía de la selección]
- Las instalaciones petroquímicas suelen exigir UVR para los alimentadores de motor en zonas clasificadas: la pérdida de potencia de control debe garantizar la parada del equipo.
- Los centros de datos suelen preferir el disparo en derivación para evitar cortes en cascada por transitorios en el suministro de control.
- Cuando ambos dispositivos aparecen en el mismo interruptor, verifique que la lógica de control tiene en cuenta su interacción; especificar ambos sin una separación funcional clara crea confusión en el mantenimiento.
- Confirme siempre la independencia de la fuente de tensión de control del circuito protegido
Circuito de disparo en derivación
Un circuito básico de disparo en derivación consta de:
[+DC] ──┬── [Relé de protección NO] ── [52a Aux] ── [Bobina de derivación] ── [-DC]
│
└── [Disparo manual PB NO] ─────────────────────┘
El contacto auxiliar 52a se abre cuando el interruptor se dispara, interrumpiendo la corriente a través de la bobina. Sin este contacto, la bobina permanece energizada de forma continua si el contacto de iniciación se bloquea, lo que provoca la destrucción térmica en cuestión de segundos.
Circuito de desconexión por subtensión
Un circuito UVR básico consta de:
[+DC] ── [Master Control Switch] ── [Safety Interlock NC] ── [UVR Coil] ── [-DC]
Cada contacto normalmente cerrado en serie representa una condición de disparo. La apertura de cualquier contacto provoca una caída de tensión en el UVR, lo que desencadena la apertura del disyuntor.
Notas críticas sobre el diseño
Las bobinas de CC y CA no son intercambiables. Las bobinas de CC en servicio de CA castañetean debido a la falta de anillos de sombreado. Las bobinas de CA en servicio de CC se sobrecalientan porque carecen de impedancia para limitar la corriente. Compruebe siempre que la tensión nominal de la bobina coincide exactamente con el tipo de suministro.
Para una orientación autorizada sobre las pruebas de dispositivos auxiliares, consulte IEEE C37.09 que cubre los procedimientos de prueba de disyuntores.
La comprensión de los modos de fallo informa tanto la selección como la estrategia de mantenimiento.
Modos de fallo del disparo en derivación
| Fallo | Causa | Consecuencia |
|---|---|---|
| Bobina circuito abierto | Daño térmico, fallo de conexión | Orden de disparo ignorada; el interruptor permanece cerrado |
| Cortocircuito de la bobina | Rotura del aislamiento | El fusible de control se funde; el disparo puede fallar |
| Encuadernación mecánica | Corrosión, suciedad, desalineación | Fuerza insuficiente para desbloquear el mecanismo |
| Contacto auxiliar de soldadura | Daños por arco eléctrico, desgaste mecánico | Bobina quemada en la siguiente orden de viaje |
Sesgo de fracaso neto: Los disparos en derivación fallan hacia la no operación. El interruptor permanece cerrado cuando debería abrirse.
Modos de fallo del relé de mínima tensión
| Fallo | Causa | Consecuencia |
|---|---|---|
| Bobina circuito abierto | Daño térmico, fallo de conexión | Disparo inmediato; el interruptor no puede permanecer cerrado |
| Fatiga primaveral | Ciclismo, edad, ajuste inadecuado | Disparos intermitentes molestos |
| Encuadernación mecánica | Corrosión, contaminación | Función de disparo desactivada; el interruptor permanece cerrado |
| Fallo en el suministro de control | Fusible, transformador, fallo de cableado | Viaje inmediato (por diseño) |
Sesgo de fracaso neto: Los fallos eléctricos de los UVR suelen provocar disparos falsos. Los fallos mecánicos pueden impedir el disparo, una situación menos común pero más peligrosa.
Los ingenieros seleccionan componentes de fabricante de interruptores de vacío debe verificar que las opciones de dispositivos auxiliares cumplen los requisitos específicos de tensión nominal e interfaz mecánica.
[Visión experta: observaciones de fallos sobre el terreno]
- El quemado de la bobina de disparo en derivación suele deberse a la ausencia o el fallo de los contactos auxiliares de 52a; verifique siempre el funcionamiento de los contactos auxiliares durante la puesta en servicio.
- Los disparos molestos de la UVR a menudo se deben al dimensionamiento del transformador de control; la corriente de retención continua de la UVR puede provocar una caída de tensión por debajo del umbral de desconexión durante el arranque del motor en el mismo bus de control.
- En entornos muy húmedos, los mecanismos de los muelles UVR se deterioran por corrosión al cabo de 8-12 años; las instalaciones costeras requieren inspecciones más frecuentes.
- La medición de la resistencia de la bobina durante el mantenimiento rutinario proporciona una alerta temprana de la degradación del bobinado antes de que se produzca un fallo completo.
Efectos de la temperatura
La resistencia de la bobina aumenta con la temperatura, reduciendo la fuerza de retención (UVR) o la fuerza de disparo (disparo en derivación). A temperaturas ambiente elevadas, la tensión de desconexión UVR aumenta, lo que puede provocar disparos molestos durante las horas punta del verano. Por el contrario, los ambientes fríos espesan los lubricantes de las conexiones mecánicas, lo que aumenta la fricción y puede atascar los mecanismos de disparo.
Intervalos de mantenimiento
Para bobinas de disparo en derivación:
Para relés de mínima tensión:
Los procedimientos de mantenimiento deben integrarse en programas de componentes de aparamenta para garantizar una cobertura sistemática en todos los dispositivos auxiliares.
XBRELE fabrica interruptores automáticos de vacío y componentes de aparamenta con total compatibilidad con dispositivos auxiliares. Nuestro equipo de ingeniería proporciona:
Comprensión tecnología de interrupción en vacío ayuda a contextualizar cómo se integran los dispositivos de disparo auxiliares con los componentes de interrupción primarios en las modernas celdas de MT.
Póngase en contacto con XBRELE hoy mismo para obtener ayuda con las especificaciones o solicitar un presupuesto de disyuntores de vacío con dispositivos de disparo auxiliares debidamente adaptados.
P: ¿Puedo instalar un disparador en derivación y un relé de mínima tensión en el mismo disyuntor?
R: La mayoría de los disyuntores de MT admiten ambos dispositivos mecánicamente, pero la lógica de control se vuelve compleja y requiere una coordinación cuidadosa para evitar señales de disparo contradictorias o confusiones de mantenimiento durante las pruebas.
P: ¿Qué ocurre si utilizo una bobina de corriente continua en una fuente de alimentación de corriente alterna?
R: La bobina castañeará continuamente porque las bobinas de CC carecen de los anillos de sombreado que utilizan las bobinas de CA para mantener la fuerza magnética a través de los puntos de cruce por cero, lo que provoca un rápido desgaste mecánico y posibles daños en el mecanismo.
P: ¿Cómo puedo probar una bobina de disparo en derivación sin provocar un disparo real del interruptor durante su funcionamiento?
R: Muchos fabricantes proporcionan terminales de prueba aislados que permiten la verificación de la energización de la bobina a través de la medición de corriente sin activar el pestillo de disparo mecánico - consulte la documentación específica de su interruptor para conocer la disponibilidad del puerto de prueba.
P: ¿Por qué mi UVR provoca disparos molestos durante el arranque del motor en alimentadores adyacentes?
R: Es probable que el transformador de control experimente una caída de tensión por debajo del umbral de caída de UVR durante la irrupción del motor; las soluciones incluyen un suministro de control dedicado, un transformador más grande o la adición de un relé de retardo de 0,5-2 segundos.
P: ¿Cuál es la vida útil típica de los dispositivos de disparo auxiliares en celdas de MT?
R: Las bobinas de disparo en derivación suelen alcanzar entre 5.000 y 10.000 operaciones o entre 15 y 20 años en condiciones de servicio normales, mientras que las bobinas UVR pueden requerir su sustitución antes debido a la continua energización y al estrés térmico asociado.
P: ¿Qué dispositivo es mejor para aplicaciones de parada de emergencia?
R: Generalmente se prefiere el disparo en derivación para la parada de emergencia porque requiere la aplicación de una señal activa para dispararse; UVR causaría disparos falsos si el cableado de la parada de emergencia está dañado, desconectado o pierde potencia por cualquier motivo.
P: ¿La alimentación del control UVR debe proceder del mismo bus que protege el disyuntor?
R: En general, evite esta topología: si el UVR dispara el disyuntor que alimenta su propio transformador de control, se produce una condición de bloqueo en la que el disyuntor no puede volver a cerrarse sin un restablecimiento externo de la alimentación.
