Interruptor de carga: finalidad, estructura, características de selección e instalación

Para realizar la reparación de un fragmento de la red eléctrica bajo carga o reemplazar el equipo, es necesario interrumpir el suministro de corriente al sistema. Esto se puede lograr con un interruptor de carga. Este desconectará correctamente el circuito conductor y, gracias a la presencia de una cámara, extinguirá el arco eléctrico que se produce al abrir los contactos.

En el artículo que presentamos, se describen detalladamente las variedades y el principio de funcionamiento de los dispositivos que garantizan la conservación del equipo y la seguridad de los trabajos posteriores. Se proporcionan las características técnicas de los modelos más demandados en el hogar. Se ofrecen recomendaciones para la selección y el uso del dispositivo de protección.

Descripción detallada del dispositivo

El interruptor de carga es un dispositivo de conmutación avanzado, equipado con una cámara de extinción de arco y un accionamiento para control automático o mecánico.

Está diseñado para la apertura/cierre mecánico de un grupo de contactos en una sección de un circuito eléctrico de corriente alterna bajo carga. Es adecuado para conmutar circuitos de baja y alta tensión con carga de trabajo.

Los dispositivos de desconexión tienen una empuñadura extendida. El rango de temperatura de trabajo oscila entre –40 – +50 °C. Las muescas en las abrazaderas de contacto reducen las pérdidas de calor y aumentan la estabilidad mecánica de la conexión.

No se utiliza en cortocircuitos, ya que está diseñado para extinguir arcos de baja potencia y eliminar la carga nominal.

En los talleres de producción y en las empresas que ocupan un área grande, generalmente se instalan interruptores de carga autogás. Estos elementos son fáciles de operar y son reparados fácilmente por el personal, incluso con baja calificación.

Pertenece a la clase de dispositivos de alta tensión y, por lo general, se coloca en instalaciones eléctricas que funcionan a 6-10 kilovoltios, que no cuentan con un sistema automático que proteja la red contra cortocircuitos.

El dispositivo está equipado con contactos reforzados que tienen una vida útil prolongada, que supera significativamente el período de funcionamiento de las conexiones de contacto en los interruptores automáticos simples. Esto permite desenergizar de manera absolutamente segura una línea bajo carga y realizar todas las medidas necesarias.

Algunos módulos avanzados de interruptores de carga están equipados con una ventanilla de inspección especial. A través de ella se puede verificar visualmente en qué estado – cerrado o abierto – se encuentran los contactos del interruptor en un momento dado.

El dispositivo para desconectar la carga consta de un robusto bastidor soldado, provisto de un eje especial. Sobre él se montan 6 aisladores de soporte.

A los tres situados en la parte inferior se fijan articuladamente las cuchillas de contacto, mientras que en los elementos restantes, ubicados en la parte superior, se sostienen los contactos principales y de extinción de arco. Las barras aislantes transmiten correctamente el movimiento desde los elementos de palanca del eje directamente a las cuchillas de contacto.

El conjunto está equipado con resortes de desconexión soldados a los extremos del eje. Permiten desactivar el interruptor a una velocidad determinada una vez que el mecanismo de liberación libre del cable se ha desbloqueado.

Los contactos responsables de la extinción del arco se abren en cámaras de extinción especiales fabricadas de fenoplasto. Este material tiene una alta resistencia mecánica y a la corrosión, demuestra una resistencia extraordinaria y posee propiedades de aislamiento eléctrico excepcionalmente altas.

Los insertos internos ubicados en las cámaras están hechos de poliamida rellena de vidrio, que se caracteriza por una estructura densa y resistencia al impacto. La forma arqueada de las cámaras y los insertos permite que los contactos móviles de extinción de arco entren fácilmente y sin esfuerzo.

Los dispositivos para desconectar la carga en redes eléctricas se utilizan para interrumpir/reanudar el suministro de tensión en subestaciones encargadas de la distribución de energía eléctrica en áreas urbanas y rurales.

Al activar el dispositivo, primero se cierran los contactos de extinción de arco, y luego las cuchillas cierran los contactos principales. En el momento de la desconexión, ocurre lo contrario: primero se abren los contactos principales y solo después los de extinción de arco.

La instalación de una puesta a tierra portátil en el dispositivo de desconexión de tensión garantizará la seguridad de la red y permitirá realizar sin riesgos cualquier trabajo planificado o de reparación en el sistema eléctrico y el equipo.

En modo inactivo, el contacto móvil de extinción de arco crea un espacio de aire claramente visible con la cámara de absorción de arco, exactamente igual que en un seccionador tradicional. Justo en el momento de la desconexión, se forma un arco entre los contactos de extinción de arco.

Bajo el efecto de la alta temperatura del arco, el inserto de poliamida reforzada con vidrio libera gases específicos. Este flujo, que aparece en la cámara, apaga el arco, garantizando así la seguridad para trabajar con el circuito de corriente y el equipo eléctrico.

Los elementos encargados de desconectar/conectar la carga se diferencian entre sí por las siguientes características técnicas:

• método de fijación;
• nivel de corriente nominal;
• equipamiento básico;
• presencia y cantidad de funciones adicionales;
• características constructivas del módulo;
• tensión nominal.

La mayoría de los interruptores domésticos, a diferencia de los dispositivos industriales, se operan manualmente y desconectan un flujo de corriente de no más de 100 amperios. Para evitar que los contactos se sobrecalienten durante el funcionamiento y una posible sobrecarga, se adquiere el producto de modo que su corriente nominal supere necesariamente el flujo de corriente total de las cargas de los consumidores.

El dispositivo destinado a la desconexión de la carga tiene una marcación con letras – VN y una manija de control más ancha. Estas marcas sirven de referencia al usuario y evitan que confunda el equipo con otro dispositivo de aspecto similar – el automático.

A diferencia del clásico interruptor automático, el desactivador de carga está equipado con contactos reforzados capaces de soportar un funcionamiento prolongado.

La mayor fiabilidad del módulo está garantizada por los siguientes aspectos:

• bloqueo automático de la manija de control contra encendido no autorizado;
• presencia de ventanas de inspección que permiten verificar visualmente la apertura de los contactos y brindan la posibilidad de controlar la situación en todas las etapas del trabajo;
• doble apertura de los contactos de la cadena, que asegura la desconexión total de la alimentación y garantiza la seguridad de todas las actividades de reparación y mantenimiento.

Todos estos parámetros hacen que los interruptores de tensión sean muy útiles para su uso y predisponen al usuario a adquirir dichos dispositivos e implementarlos en el sistema eléctrico para aumentar la fiabilidad y garantizar la seguridad de funcionamiento.

Clasificación de los módulos de interrupción

Los productos encargados de la desactivación de la carga en la red eléctrica se fabrican en varias versiones diferentes. La clasificación de los dispositivos se realiza según el método de extinción del arco que se genera al desactivar la carga y según el tipo de cámara de extinción de arco.

El interruptor de carga de tipo autogás se instala con mayor frecuencia en cuadros de distribución, cajas de servicio y subestaciones transformadoras. El accionamiento activador en el módulo puede ser manual o eléctrico.

Los fabricantes que operan en el mercado de equipos eléctricos producen interruptores de carga de los siguientes tipos:

• autogás – las paredes de la cámara, al calentarse bajo el efecto del arco eléctrico, liberan un gas especial que lo absorbe;
• de vacío – en los interruptores de vacío se utilizan las propiedades del medio en el que no se propaga el arco eléctrico;
• electromagnéticos – los relés electromagnéticos actúan sobre el arco mediante un campo electromagnético y de esta manera cambian su dirección;
• autoneumáticos – extinguen el arco eléctrico mediante la compresión del aire contenido en la cámara por un potente muelle;
• de SF6 – la cavidad de la cámara de absorción de los interruptores de SF6 está llena de gas electrotécnico compuesto de hexafluoruro de azufre. Este elemento incoloro y pesado es seis veces más pesado que el aire y extingue muy rápidamente el arco eléctrico que se genera al separar el contacto.

Los dispositivos autogaseosos son hoy los más extendidos y tienen la máxima demanda. Sin embargo, los equipos de vacío, reconocidos por los especialistas como los interruptores de tensión más prometedores, progresivos, eficaces y fiables, les están literalmente pisando los talones.

En los interruptores de vacío, las cámaras de extinción están equipadas con un aislamiento adicional y fiable. Gracias a ello, su vida útil y resistencia al desgaste operativo son significativamente superiores a las de los análogos autogaseosos.

El control directo de los aparatos se realiza mediante un accionamiento manual de tipo palanca, equipado con un electroimán incorporado que permite la desconexión a distancia.

Además de los parámetros descritos anteriormente, los interruptores de carga se diferencian entre sí por el número de polos de contactos. Hoy en día, en el mercado se ofrecen módulos unipolares, bipolares y tripolares, diseñados para la desconexión correcta de la carga en el sistema de suministro de corriente.

Otra característica importante es la construcción del mecanismo de accionamiento.

Este conjunto puede ser:

• electromagnético;
• térmico;
• semiconductor;
• combinado.

El último aspecto se refiere al principio de instalación del módulo. Puede ser extraíble, estacionario o fijo. La elección se realiza en función de la ubicación de la red eléctrica y de las condiciones climáticas externas en el lugar de instalación.

Características técnicas del dispositivo

Los aparatos que realizan la desconexión de la carga mediante la apertura del circuito eléctrico poseen diversas características técnicas. Todas ellas son importantes y se vuelven determinantes al elegir el equipo adecuado para su adquisición e instalación posterior.

El indicador del valor nominal de la tensión refleja la tensión de trabajo del aparato electrotécnico para la cual fue diseñado originalmente por el fabricante.

El valor máximo de la tensión de trabajo muestra el voltaje alto máximo admisible posible al que el interruptor puede funcionar en modo normal sin perjuicio para su operatividad. Normalmente, esta cifra supera el valor de la tensión nominal en un 5-20%.

La corriente eléctrica cuyo paso no provoca que el nivel de calentamiento del revestimiento aislante y de las partes conductoras impida el funcionamiento normal del sistema y que puede ser soportado por todos los elementos durante un tiempo ilimitado se denomina corriente nominal. Su valor debe tenerse en cuenta al seleccionar y comprar un interruptor de carga.

El valor de la corriente de paso dentro de los límites admisibles muestra qué cantidad de corriente que fluye a través de la red en modo de cortocircuito puede soportar el interruptor de cargas instalado en el sistema.

La corriente de resistencia electrodinámica refleja el valor de la corriente de cortocircuito que, al actuar sobre el dispositivo durante los primeros períodos, no tiene ningún efecto negativo sobre él ni lo daña mecánicamente.

La corriente de resistencia térmica determina el nivel máximo de corriente cuyo efecto de calentamiento durante un período de tiempo determinado no daña el interruptor de carga.

También son muy importantes la ejecución técnica del accionamiento y los parámetros físicos de los dispositivos, que determinan el tamaño y peso total del equipo. Teniéndolos en cuenta, se puede entender dónde será más conveniente ubicar los aparatos para que funcionen correctamente y cumplan claramente las tareas asignadas.

Entre las cualidades positivas indudables de los dispositivos encargados de la desconexión de la carga se encuentran las siguientes:

• simplicidad y facilidad de fabricación;
• método elemental de operación;
• costo muy bajo del producto terminado en comparación con otros tipos de interruptores;
• posibilidad de activación/desactivación cómoda de las corrientes nominales de las cargas;
• ruptura visible entre los contactos, que garantiza la total seguridad de cualquier trabajo en las líneas de salida (no se requiere instalación de un seccionador adicional);
• protección económica contra sobrecorriente mediante fusibles, generalmente rellenos de arena de cuarzo (tipo PKT, PK, PT).

Entre las desventajas de los interruptores de todos los tipos, la más mencionada es la capacidad de conmutar solo potencias nominales, sin trabajar con corrientes de modo de emergencia.

A pesar de su bajo costo y mantenimiento, los módulos autogas se consideran obsoletos y durante el mantenimiento planificado o durante la reconstrucción de redes y subestaciones se reemplazan deliberadamente por elementos de vacío más modernos.

A los módulos autogas generalmente se les reprocha una vida útil limitada, debido al desgaste gradual de las piezas internas que generan gas en la cámara de extinción de arco.

Sin embargo, este aspecto se puede solucionar fácilmente, y con pocos recursos, ya que los elementos de generación de gas y los contactos pareados destinados a la absorción de arco son muy económicos y se reemplazan fácilmente, no solo por profesionales, sino también por trabajadores de baja cualificación.

¿Qué tener en cuenta al elegir?

Al planificar la compra de un interruptor de carga, debe recordar que el aparato está destinado principalmente no a proteger los electrodomésticos, sino a prevenir el sobrecalentamiento, la quema y las sobretensiones del cableado.

Para que la compra sea correcta y el dispositivo cumpla con las tareas previstas, antes es necesario averiguar la sección del cable que llega al cuadro eléctrico del apartamento o la casa y el nivel de corriente para el que está diseñado.

Los módulos de tipo vacío están ganando cada vez más popularidad. Tienen dimensiones externas pequeñas y, gracias a ello, resultan convenientes para integrarlos en varios tipos de cajas de distribución.

Cuando se obtiene esta información, se compara con las características de fábrica del interruptor de carga. El valor de la corriente de disparo del aparato debe ser ligeramente menor que la corriente máxima permitida para el cable.

Los interruptores de carga de vacío son un tipo progresivo de componentes eléctricos complementarios. Aumentan significativamente el nivel de seguridad básica del sistema, no generan productos de combustión ni los liberan a la atmósfera.

Si la capacidad del cable es mucho mayor que la corriente de consumo de la carga, se considera la compra de un módulo automático para la carga.

Para determinar los parámetros necesarios del dispositivo, primero se suma la potencia de todos los aparatos eléctricos presentes en la vivienda. A la suma obtenida se le añade entre un 5 y un 15% como margen y, mediante la fórmula de la ley de Ohm, se determina la corriente total de consumo. Luego se compra un interruptor automático con una corriente de disparo ligeramente superior a la calculada.

Ámbito de aplicación de los interruptores en el hogar

Generalmente en casas particulares y apartamentos se utilizan interruptores automáticos. Con su ayuda, en caso de necesidad, se corta la corriente en las viviendas y se realizan todos los trabajos de montaje necesarios relacionados con el mantenimiento programado o la reparación de las redes eléctricas.

Sin embargo, estos dispositivos no son una panacea. Los interruptores automáticos sirven principalmente para proteger los receptores de corriente y el cableado eléctrico del impacto agresivo de las sobrecorrientes. La interrupción del circuito es una tarea secundaria que realizan estos dispositivos.

Las empresas que fabrican componentes del sistema eléctrico siempre indican en la documentación adjunta que el interruptor automático no está diseñado para conmutaciones frecuentes. El modo máximo de desconexión no debe exceder de 6 veces por hora.

Desconectar la energía regularmente con un interruptor automático no es la mejor idea. Especialmente si no se desconecta la carga del enchufe. En ese caso, el módulo se desgasta mucho más rápido y agota su vida útil en menos tiempo del indicado en las características de fábrica.

Si el módulo de desconexión de carga no funciona correctamente o se detecta un defecto en el propio aparato, no desmonte el dispositivo ni intente repararlo. Es más razonable adquirir un nuevo aparato e instalarlo en lugar del viejo (defectuoso).

Dentro de la carcasa, los contactos se queman y se ennegrecen gradualmente, y el producto mismo pierde su capacidad nominal, deja de cumplir sus funciones y luego se estropea. En esta situación, los propietarios deben reemplazar el aparato con urgencia.

Si se ignora este aspecto, el próximo cortocircuito estropeará el cableado, provocará el encendido del interruptor y, posiblemente, incluso causará consecuencias más graves.

En los cuadros de grupo, el dispositivo de desconexión de carga se utiliza a menudo como interruptor de entrada. Es a través de él que se conecta al distribuidor el cable de alimentación que viene de la subestación o de otro cuadro.

Por eso los especialistas recomiendan no usar interruptores automáticos comunes para desconexiones frecuentes, sino interruptores de carga progresivos y fiables.

Estos elementos aumentarán la seguridad de los cuadros eléctricos, proporcionarán un suministro eléctrico de calidad e ininterrumpido a cualquier vivienda y permitirán, en caso necesario, abrir el circuito de manera cómoda y rápida, realizar trabajos de reparación e instalación de cualquier complejidad y volver a conectar la vivienda al sistema general de suministro de energía.

La instalación de un dispositivo para desactivar cargas en la entrada del tablero de distribución permite quitar la tensión del propio tablero y reemplazar correctamente los interruptores automáticos averiados.

Con la presencia de dicho aparato, es muy fácil desconectar cualquier local de la red de alimentación centralizada con fines de mantenimiento programado o de realización de reparaciones necesarias. El dispositivo garantizará la seguridad total al técnico y permitirá solucionar rápidamente todos los fallos detectados.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Más información sobre los interruptores de carga – en los siguientes videos, donde los especialistas comparten su experiencia laboral y los matices de instalación.

Particularidades de la instalación del interruptor de carga. Instrucciones paso a paso de un maestro.

Descripción detallada y clara, reglas de uso correcto y función directa del dispositivo de un electricista profesional.

Revisión del interruptor de carga modular fabricado por la empresa Hyundai. Con este dispositivo se puede resolver de manera económica el problema de conmutación del circuito eléctrico.

Particularidades del funcionamiento del interruptor de carga VN32-100 y la práctica de uso de este dispositivo como interruptor en circuitos eléctricos de corriente alterna de 50-60 Hz con tensión nominal de red de 230-400V.

Un interruptor de carga práctico y fiable contribuye a aumentar el nivel de seguridad de la operación de la red eléctrica y ayuda a abrir oportunamente el circuito de corriente en el lugar adecuado y a eliminar la avería surgida o reemplazar el equipo averiado.

La presencia del interruptor garantiza la conservación del cableado interno de la casa o del apartamento, lo protege del desgaste prematuro y aumenta significativamente su vida útil.

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