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Un disyuntor de caja moldeada (MCCB) es un tipo de dispositivo de protección eléctrica que se utiliza para proteger el circuito eléctrico de una corriente excesiva, que puede provocar una sobrecarga o un cortocircuito. Con una clasificación de corriente de hasta 1600 A, los MCCB se pueden usar para una amplia gama de voltajes y frecuencias con configuraciones de disparo ajustables. Estos disyuntores se utilizan en lugar de disyuntores en miniatura (MCB) en sistemas fotovoltaicos a gran escala con fines de protección y aislamiento del sistema.

Cómo opera el MCCB

El MCCB utiliza un dispositivo sensible a la temperatura (el elemento térmico) con un dispositivo electromagnético sensible a la corriente (el elemento magnético) para proporcionar el mecanismo de disparo con fines de protección y aislamiento. Esto permite que MCCB proporcione:
•Protección de sobrecarga,
• Protección contra fallas eléctricas contra corrientes de cortocircuito
• Interruptor eléctrico para desconexión.

Protección de sobrecarga

El MCCB proporciona protección contra sobrecargas a través del componente sensible a la temperatura. Este componente es esencialmente un contacto bimetálico: un contacto que consta de dos metales que se expanden a diferentes velocidades cuando se exponen a altas temperaturas. Durante las condiciones normales de funcionamiento, el contacto bimetálico permitirá que la corriente eléctrica fluya a través del MCCB. Cuando la corriente excede el valor de disparo, el contacto bimetálico comenzará a calentarse y se doblará debido a la diferente tasa térmica de expansión térmica dentro del contacto. Eventualmente, el contacto se doblará hasta el punto de empujar físicamente la barra de disparo y desenganchar los contactos, lo que provocará la interrupción del circuito.

La protección térmica del MCCB generalmente tendrá un retardo de tiempo para permitir una corta duración de sobrecorriente que se ve comúnmente en algunas operaciones de dispositivos, como las corrientes de irrupción que se observan al arrancar motores. Este retardo de tiempo permite que el circuito continúe funcionando en estas circunstancias sin disparar el MCCB.

Protección contra fallas eléctricas contra corrientes de cortocircuito

Los MCCB proporcionan una respuesta instantánea a una falla de cortocircuito, basada en el principio del electromagnetismo. El MCCB contiene una bobina de solenoide que genera un pequeño campo electromagnético cuando la corriente pasa a través del MCCB. Durante el funcionamiento normal, el campo electromagnético generado por la bobina del solenoide es insignificante. Sin embargo, cuando ocurre una falla de cortocircuito en el circuito, una gran corriente comienza a fluir a través del solenoide y, como resultado, se establece un fuerte campo electromagnético que atrae la barra de disparo y abre los contactos.

Interruptor eléctrico para desconexión

Además de los mecanismos de disparo, los MCCB también se pueden utilizar como interruptores de desconexión manual en caso de operaciones de emergencia o mantenimiento. Se puede crear un arco cuando se abre el contacto. Para combatir esto, los MCCB tienen mecanismos internos de disipación del arco para apagar el arco.

Descifrando las características y clasificaciones de MCCB

Los fabricantes de MCCB deben proporcionar las características operativas del MCCB. Algunos de los parámetros comunes se explican a continuación:
Corriente nominal del marco (Inm):
La corriente máxima que el MCCB está clasificado para manejar. Esta corriente de marco nominal define el límite superior del rango de corriente de disparo ajustable. Este valor determina el tamaño del marco del interruptor.
Corriente nominal (pulg):
El valor de corriente nominal determina cuándo se dispara el MCCB debido a la protección contra sobrecargas. Este valor se puede ajustar hasta un máximo de la corriente nominal del marco.
Voltaje de aislamiento nominal (Ui):
Este valor indica el voltaje máximo que el MCCB puede resistir en condiciones de laboratorio. El voltaje nominal de MCCB suele ser más bajo que este valor para proporcionar un margen de seguridad.
Voltaje de trabajo nominal (Ue):
Este valor es el voltaje nominal para el funcionamiento continuo de MCCB. Normalmente es igual o cercano al voltaje del sistema.
Voltaje nominal de resistencia al impulso (Uimp):
Este valor es el voltaje pico transitorio que el disyuntor puede soportar debido a las sobrecargas de conmutación o los rayos. Este valor determina la capacidad del MCCB para soportar sobretensiones transitorias. El tamaño estándar para la prueba de impulsos es de 1,2 / 50 µs.
Capacidad de ruptura de cortocircuito en funcionamiento (Ics):
Esta es la corriente de falla más alta que el MCCB puede manejar sin sufrir daños permanentes. Los MCCB generalmente son reutilizables después de la operación de interrupción por falla, siempre que no excedan este valor. Cuanto mayor sea el Ics, más fiable será el disyuntor.
Capacidad máxima de ruptura de cortocircuito (Icu):
Este es el valor de corriente de falla más alto que puede manejar el MCCB. Si la corriente de falla excede este valor, el MCCB no podrá disparar. En este caso, debe operar otro mecanismo de protección con mayor capacidad de corte. Esto indica la confiabilidad de funcionamiento del MCCB. Es importante tener en cuenta que si la corriente de falla excede Ics pero no excede Icu, el MCCB aún puede eliminar la falla, pero puede dañarse y requerir reemplazo.
Vida útil mecánica: este es el número máximo de veces que el MCCB se puede operar manualmente antes de que falle.
Vida eléctrica: este es el número máximo de veces que el MCCB puede dispararse antes de fallar.

Dimensionamiento del MCCB

Los MCCB en un circuito eléctrico deben dimensionarse de acuerdo con la corriente operativa esperada del circuito y las posibles corrientes de falla. Los tres criterios principales al seleccionar MCCB son:
• El voltaje de trabajo nominal (Ue) del MCCB debe ser similar al voltaje del sistema.
• El valor de disparo del MCCB debe ajustarse de acuerdo con la corriente consumida por la carga.
• La capacidad de corte del MCCB debe ser mayor que las posibles corrientes de falla teóricas.

Tipos de MCCB

Figura 1: Curva de disparo de los MCCB de tipo B, C y D

Mantenimiento de MCCB

Los MCCB están sujetos a corrientes elevadas; por lo tanto, el mantenimiento de los MCCB es fundamental para un funcionamiento confiable. Algunos de los procedimientos de mantenimiento se analizan a continuación:

1. Inspección visual
Durante la inspección visual de un MCCB, es importante buscar contactos deformados o grietas en la carcasa o el aislamiento. Cualquier marca de quemaduras en el contacto o en la carcasa debe tratarse con precaución.

2. Lubricación
Algunos MCCB requieren una lubricación adecuada para garantizar el buen funcionamiento del interruptor de desconexión manual y las piezas móviles internas.

3. Limpieza
Los depósitos de suciedad en los MCCB pueden deteriorar los componentes del MCCB. Si la suciedad incluye algún material conductor, puede crear un camino para la corriente y provocar una falla interna.

4. Prueba
Hay tres pruebas principales que se llevan a cabo como parte del procedimiento de mantenimiento de un MCCB.
Prueba de resistencia de aislamiento:
Las pruebas para un MCCB deben realizarse desconectando el MCCB y probando el aislamiento entre las fases y a través de los terminales de alimentación y carga. Si la resistencia de aislamiento medida es menor que el valor de resistencia de aislamiento recomendado por el fabricante, entonces el MCCB no podrá brindar la protección adecuada.

Resistencia de contacto
Esta prueba se realiza probando la resistencia de los contactos eléctricos. El valor medido se compara con el valor especificado por el fabricante. En condiciones normales de funcionamiento, la resistencia de contacto es muy baja ya que los MCCB deben permitir el paso de la corriente de funcionamiento con pérdidas mínimas.

Prueba de disparo
Esta prueba se realiza probando la respuesta del MCCB en condiciones de sobrecorriente y falla simuladas. La protección térmica del MCCB se prueba pasando una gran corriente a través del MCCB (300% del valor nominal). Si el disyuntor no se dispara, es una indicación de falla de la protección térmica. La prueba de protección magnética se realiza ejecutando pulsos cortos de corriente muy alta. En condiciones normales, la protección magnética es instantánea. Esta prueba debe realizarse al final ya que las altas corrientes aumentan la temperatura de los contactos y el aislamiento, y esto puede alterar los resultados de otras dos pruebas.

Conclusión
La selección correcta de MCCB para la aplicación requerida es clave para brindar una protección adecuada en sitios con equipos de alta potencia. También es importante realizar acciones de mantenimiento a intervalos regulares y cada vez que se hayan activado los mecanismos de disparo para garantizar que se mantenga la seguridad del sitio.