Interruptor automático de protección de motor o MPCB
Los interruptores automáticos de protección de motor son un tipo especializado de dispositivo de protección eléctrica diseñado específicamente para motores eléctricos, como su nombre lo indica. Los motores eléctricos tienen numerosas aplicaciones y se utilizan para accionar dispositivos mecánicos de todo tipo, por lo que es muy importante protegerlos adecuadamente con MPCBs. A continuación, se presentan solo algunos ejemplos de dispositivos accionados por motores eléctricos en edificios comerciales e industriales:
Acondicionadores de aire en azotea, enfriadoras, compresores, bombas de calor y torres de enfriamiento.
Ventiladores de extracción e inyección, así como unidades de manejo de aire.
Sistemas de bombeo de agua.
Ascensores y otros dispositivos de elevación.
Cintas transportadoras industriales y otras máquinas utilizadas en procesos de fabricación.
En todas estas aplicaciones industriales y comerciales de los motores eléctricos, el MPCB tiene el papel clave de proporcionar protección eléctrica.
¿Qué es un interruptor automático de protección de motor y cuáles son sus funciones?
Un interruptor automático de protección de motor, o MPCB, es un dispositivo electromecánico especializado que se puede usar con circuitos de motor tanto de 60 Hz como de 50 Hz. Tiene varias funciones que le permiten proporcionar un suministro eléctrico seguro para los motores:
Protección contra fallos eléctricos, como cortocircuitos, fallos línea a tierra y fallos línea a línea. El MPCB puede interrumpir cualquier fallo eléctrico que esté por debajo de su capacidad de interrupción.
Protección contra sobrecarga del motor, cuando un motor consume corriente eléctrica por encima de su valor nominal durante un período prolongado. La protección contra sobrecarga es normalmente ajustable en los MPCBs.
Protección contra desequilibrios de fase y pérdida de fase. Ambas condiciones pueden dañar gravemente un motor trifásico, por lo que el MPCB desconectará el motor en cualquiera de los dos casos tan pronto como se detecte el fallo.
Retardo térmico para evitar que el motor se vuelva a encender inmediatamente después de una sobrecarga, dando tiempo al motor para enfriarse. Un motor sobrecalentado puede sufrir daños permanentes si se vuelve a encender.
Conmutación de circuito de motor – Los MPCBs suelen estar equipados con botones o diales para este propósito.
Señalización de fallos – La mayoría de los modelos de interruptores automáticos de protección de motor tienen un display LED que se enciende siempre que el MPCB ha saltado. Esta es una indicación visual para el personal cercano de que ha ocurrido un fallo y que el motor eléctrico no debe volver a conectarse hasta que se solucione el fallo.
Reconexión automática – Algunos modelos de MPCB permiten introducir un tiempo de enfriamiento en caso de sobrecarga, tras el cual el motor se reiniciará automáticamente.
Los motores eléctricos son equipos costosos, por lo que el papel del interruptor automático de protección de motor es muy importante. Si un motor no está protegido correctamente, puede ser necesario realizar reparaciones costosas o incluso reemplazar el equipo por completo. Un motor eléctrico que esté adecuadamente protegido con un MPCB tendrá una vida útil mucho más larga.
Principio de funcionamiento del interruptor automático de protección de motor
El interruptor automático de protección de motor puede considerarse un subtipo de interruptor automático térmico-magnético, pero con funciones adicionales que están especialmente diseñadas para proteger los motores eléctricos. El principio de funcionamiento básico es similar a todos los demás interruptores automáticos.
La protección térmica se utiliza para proteger el motor eléctrico contra la sobrecarga. Se basa en un contacto que se expande y contrae, desconectando el motor si se detecta corriente excesiva. Es muy importante saber que la protección térmica tiene una respuesta retardada, para permitir las corrientes de arranque elevadas cuando se inicia un motor. Sin embargo, si el motor no puede arrancar por alguna razón, la protección térmica saltará en respuesta a la corriente de arranque prolongada.
La protección magnética se utiliza cuando hay un cortocircuito, un fallo en la línea u otro fallo de corriente eléctrica alta. A diferencia de la protección térmica, la protección magnética es instantánea; para desconectar inmediatamente las corrientes de fallo peligrosas.
La principal diferencia entre el MPCB y otros interruptores automáticos es que el MPCB puede proporcionar protección contra desequilibrios de fase y pérdida de fase. Los motores trifásicos requieren tres conductores vivos con voltajes equilibrados para operar eficazmente. Un desequilibrio superior al 2% será perjudicial para la vida útil del motor. Si uno de los voltajes de fase se pierde repentinamente, el efecto es aún más dañino porque el motor seguirá funcionando con solo dos fases. El interruptor automático de protección de motor es capaz de detectar estas condiciones midiendo las diferencias entre los voltajes de fase, y desconecta el motor inmediatamente cuando ocurren. Es importante tener en cuenta que el desequilibrio de corriente de fase es normal en sistemas trifásicos que alimentan cargas monofásicas separadas, pero es inaceptable cuando el circuito trifásico alimenta un motor eléctrico.
Los MPCBs también están equipados con un mecanismo de interrupción manual, lo que permite la desconexión de los motores eléctricos para su reemplazo o mantenimiento.
Los interruptores automáticos de protección de motor están disponibles en una amplia variedad de calificaciones de corriente, y una de sus mejores características es que muchos modelos permiten ajustar la calificación de corriente. Esto significa que el mismo MCPB se puede configurar para proteger motores de diferentes capacidades.
Protección de motores asíncronos
La mayoría de los motores utilizados en la industria son motores asíncronos, también conocidos como motores de jaula de ardilla. Estos motores utilizan energía trifásica para crear un campo magnético rotatorio, que a su vez magnetiza el rotor y crea movimiento rotatorio. Cuando se diseña la protección eléctrica para un motor asíncrono y se seleccionan los interruptores automáticos de protección de motor, hay algunos factores muy importantes que deben considerarse que no están presentes al proteger otros tipos de circuitos eléctricos.
Los motores asíncronos consumen una corriente de arranque muy alta, ya que deben establecer un campo magnético rotatorio. Esta corriente puede alcanzar valores del 500% al 800% del valor nominal durante unas fracciones de segundo. Por esta razón, la protección magnética del MPCB salta a valores superiores a 10 veces la corriente nominal, a diferencia de algunos tipos de interruptores automáticos miniatura que saltan a valores tan bajos como 3 veces la corriente nominal. En estos casos, utilizar un interruptor automático que no sea un MPCB no permitirá siquiera iniciar el motor antes de que salte la protección magnética. Para reducir la corriente de arranque, una práctica muy común es complementar el interruptor automático de protección de motor con un arrancador de motor de tensión reducida.
Los motores asíncronos requieren que los tres conductores de fase tengan un voltaje equilibrado para poder funcionar correctamente. Si los conductores de fase tienen un desequilibrio superior al 2%, el motor sufrirá daños con el tiempo y tendrá una vida útil reducida. El motor eléctrico también tenderá a sobrecalentarse, causando gastos de energía adicionales como calor residual. Por esta razón, un interruptor automático de circuito de motor debe ser capaz de detectar el desequilibrio de fase y desconectar el motor en consecuencia.
Si una de las fases se desconecta completamente, el motor seguirá funcionando, pero la corriente en las dos fases restantes aumentará por encima del valor nominal debido al desequilibrio eléctrico, y probablemente quemará las bobinas del motor. Por esta razón, los protectores de motor deben saltar inmediatamente tan pronto como se detecte un desequilibrio de fase o una pérdida de fase. Esto se logra normalmente midiendo las diferencias de corriente entre los conductores de fase. Si una de las corrientes de fase aumenta o disminuye considerablemente en comparación con las otras dos, es indicativo de un desequilibrio. Asimismo, si una de las corrientes de fase cae a cero mientras las otras dos permanecen, se ha producido una pérdida de fase.
Entonces, ¿qué tipos de interruptores se pueden usar para la protección de motores asíncronos? Los fabricantes generalmente ofrecen tres tipos diferentes de interruptores automáticos de protección de motor, disponibles para una amplia gama de voltajes y corrientes, para satisfacer la mayoría de las necesidades de protección de motores asíncronos.
Es muy común complementar los interruptores automáticos de protección de motor con un contactor para permitir el control automático del arranque y la desconexión del motor. El sistema también puede incluir un dispositivo de protección contra bajo voltaje, que desconecta el motor en caso de que la tensión del sistema baje considerablemente por debajo del valor nominal.
Tamaño del interruptor automático de protección de motor (guía de selección)
Los dos factores principales que determinan el tamaño adecuado del interruptor automático de protección de motor son el voltaje nominal y la corriente nominal del propio motor.
La calificación de voltaje del MPCB debe coincidir con el voltaje nominal del motor. Normalmente, los interruptores automáticos de protección de motor se pueden usar en una amplia variedad de calificaciones de voltaje, como 230 V, 380 V, 415 V, 440 V, 500 V y 660 V CA.
Una vez que se conoce el voltaje, es necesario verificar la corriente nominal del motor eléctrico. Es importante tener en cuenta que la corriente de operación real puede ser menor que la corriente nominal, especialmente si el motor no está completamente cargado. Sin embargo, el MPCB debe seleccionarse siempre según el valor de corriente nominal para permitir la corriente de arranque cuando se inicia un motor. Por ejemplo, un motor con una corriente nominal de 20 amperios podría consumir una corriente mucho menor durante la operación parcial, pero el MPCB debe seleccionarse según el valor nominal de 20 amperios, o podría saltar si el motor se usa a plena carga.
Los interruptores automáticos de protección de motor luego se pueden calibrar al valor exacto de corriente que es adecuado para el motor eléctrico que se está protegiendo. Generalmente tienen un rango de ajuste. Por ejemplo, un MPCB calificado a 32 amperios podría ser utilizable para motores con corrientes nominales tan bajas como 22 amperios. Esto es muy útil si un motor eléctrico se reemplaza con un modelo más eficiente que requiere una corriente menor, ya que no será necesario reemplazar el interruptor de motor.
Incluso si un interruptor automático de protección de motor está dimensionado correctamente según el motor eléctrico que se está protegiendo, también es importante utilizar cableado adecuado. Para proporcionar una protección adecuada, el cable debe ser capaz de conducir la corriente nominal de manera segura. Un cable de tamaño insuficiente se sobrecalentará, el aislamiento se derretirá y pueden ocurrir fallos eléctricos incluso con un interruptor instalado.
Tabla de especificaciones del interruptor automático de protección de motor
Los fabricantes de MPCB suelen proporcionar tablas donde se presentan las especificaciones técnicas del interruptor automático, para simplificar el proceso de selección. La siguiente tabla, proporcionada como ejemplo, es para el modelo de interruptor de circuito de motor SGV2-ME fabricado por CGSL.
Los valores de corriente en los que operan las protecciones térmica y magnética se muestran en las columnas de liberación térmica y liberación magnética. Antes de instalar un MPCB, es muy importante verificar que las calificaciones de voltaje y corriente sean compatibles con el motor que se está protegiendo.
Conclusiones del interruptor automático de protección de motor
Los interruptores automáticos de protección de motor tienen un papel muy importante en la seguridad eléctrica, ya que los motores que protegen tienen una amplia variedad de aplicaciones en edificios comerciales e industria.
Los motores asíncronos, el tipo más común de motor eléctrico en entornos industriales y comerciales, tienen requisitos de protección especiales que solo pueden cumplirse con un interruptor automático de protección de motor. También es posible complementar el MPCB con otros dispositivos de protección o automatización, como protección contra bajo voltaje, temporizadores y arrancadores de motor de tensión reducida.
La selección adecuada del MPCB es clave para proporcionar una protección confiable del motor. Un MPCB de tamaño insuficiente no permitirá ni siquiera que el motor se inicie, mientras que un MPCB de tamaño excesivo MPCB puede ser incapaz de detectar condiciones de sobrecorriente para el motor eléctrico que se está protegiendo.
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