Por qué un MSD de 240 A puede llevar un fusible de 400 A y por qué nunca debes cambiarlo

El valor nominal del fusible MSD y el valor nominal de corriente impreso en el mismo seccionador responden a dos cuestiones diferentes, y ninguna de ellas es un error. La cifra que figura en el fusible, 400 A en este caso, es la corriente para la que está diseñado el elemento fusible sin que se abra. Los 240 A impresos en el seccionador son la corriente continua a la que el dispositivo montado superó su prueba de aumento de temperatura, con ese fusible ya instalado. Un fusible de 400 A en un seccionador de 240 A es el resultado normal del diseño, ya que el fusible debe situarse por encima del límite de corriente continua del dispositivo para que este permanezca cerrado en condiciones normales de funcionamiento. Intercambiar cualquiera de los dos valores rompe un par que se ha probado conjuntamente.

Cifras clave de un vistazo

Qué mide realmente el valor nominal de un fusible MSD

Las dos pruebas dan como resultado los dos valores y miden diferentes modos de fallo. El valor del fusible se deriva de la norma sobre fusibles. Un fusible homologado según la norma UL 248 de 600 A o menos se somete a ensayo al 100 % de su corriente nominal. Los fusibles de 601 A y superiores de las clases L y T se someten a ensayo al 110 %. Así es como el fabricante puede afirmar que el elemento fusible soporta su propia intensidad nominal sin abrirse. Por encima de ese punto, la curva tiempo-corriente publicada determina cuándo se funde. Los elementos fusibles IEC 60269 gG se comprueban, en cambio, entre dos umbrales: no se abre a 1,25 veces la corriente nominal dentro del tiempo convencional, y se abre a 1,6 veces la corriente nominal.

El valor de desconexión se obtiene a partir de una prueba de aumento de temperatura realizada en el hardware, y ningún elemento de dicha prueba determina el valor nominal del fusible MSD. Se hace pasar corriente a través de los contactos acoplados, los clips del fusible, los terminales y un tramo de cable de longitud especificada, a una temperatura ambiente determinada, y se supervisa la temperatura hasta que se estabiliza. El resultado es una propiedad de toda la trayectoria de la corriente. Pertenece únicamente a esa configuración.

Si se interpretan conjuntamente, ambas cifras son coherentes. El equipo soporta 240 A de forma continua, y el fusible no empieza a abrirse hasta que se supera con creces ese valor. Un ingeniero que solo tenga en cuenta la cifra más baja acabará buscando un fallo que no existe.

¿Por qué el número del fusible aparece encima del número del seccionador?

La carga establece el límite mínimo para la capacidad nominal de un fusible MSD, y dicho límite ya se sitúa por encima de la capacidad nominal del dispositivo. Las normas NEC 210.20(A) y 215.3 establecen que el dispositivo de protección contra sobrecorriente debe dimensionarse al 125 % de la carga continua. Con 240 A circulando de forma continua, el circuito necesita, por lo tanto, un dispositivo de al menos 300 A antes de que se aplique cualquier otro factor. Las capacidades nominales estándar se incrementan a partir de ahí, y 350 A o 400 A es el resultado de ese cálculo.

Un enlace de corriente continua debe precargarse, y un contactor se cierra con un rebote, por lo que un bastidor puede registrar una corriente de carga del condensador muy por encima de su valor estable durante una fracción de segundo. Un fusible cuya capacidad nominal MSD coincidiera exactamente con la corriente continua se abriría en la primera precarga del turno.

Dentro de una carcasa sellada, el calor generado por el elemento fusible no tiene por dónde salir. La nota de aplicación de Eaton sobre la carga del 100 % en los fusibles lo deja claro: que un fusible pueda utilizarse a su capacidad máxima depende del entorno y del interruptor y las conexiones que lo rodean. Un MSD es una carcasa sellada situada en un armario caliente, por lo que el fusible funciona muy por debajo de su capacidad nominal y la capacidad nominal del fusible del MSD refleja ese calor.

La corriente de fallo determina la clase del fusible, más que su tamaño. La corriente de cortocircuito prevista de una cadena de 1500 V CC en los terminales es un dato del estudio de fallos. El fusible debe interrumpirla a esa tensión. El diseñador elige el valor nominal estándar más pequeño que satisfaga la carga, la corriente de arranque y la coordinación. A continuación, se comprueban la capacidad de interrupción y la energía de paso con respecto a los componentes situados aguas abajo. La comprobación solo es válida si se dispone de toda la cadena, ya que el cable, el contactor y el seccionador presentan cada uno su propia curva de daños. La capacidad de un fusible MSD debe situarse por encima del funcionamiento normal y por debajo de la más baja de esas tres curvas.

Las cifras publicadas que explican la brecha

Los fabricantes de componentes para seccionadores manuales de servicio con fusible publican ambos valores, y la diferencia entre ellos es mayor de lo que la mayoría de los ingenieros espera. Las cifras que figuran a continuación proceden de las fichas técnicas publicadas de los seccionadores manuales de servicio con fusible, y se citan como referencia del sector, no como una clasificación de PVLinkTech. Los valores de corriente corresponden a un cable de 70 mm² a la temperatura ambiente indicada.

La tabla muestra que la misma carcasa pierde más de la mitad de su capacidad una vez que se funde el fusible. La resistencia y las pinzas son fuentes de calor situadas en el mismo cuerpo sellado que los contactos. También muestra que la capacidad nominal de un fusible MSD supera con creces la capacidad continua que produce, aproximadamente en una proporción de 1,8 a 1 en la fila de 350 A. Un dispositivo de 240 A que lleva un fusible de 400 A sigue el mismo patrón en un punto diferente de la curva.

Qué cambia realmente un intercambio

Alguien recurre a un recambio porque necesita más margen de seguridad, o porque el único fusible que hay en las tiendas es de otro tamaño, o porque el original parece demasiado grande al lado del cable. Al cambiarlo, se modifican varios valores a la vez, y la intensidad nominal del fusible MSD no es el único de ellos.

Un estudio de coordinación no se limita a la curva de fusión. La otra mitad la constituye la resistencia del cable, el contactor y los contactos de desconexión, y esas cifras se establecieron con un fusible concreto en el circuito: si se sustituye por otro, el estudio describe un cuadro que ya no existe, aunque el nuevo componente sea, en sí mismo, un fusible mejor.

El valor del fusible también forma parte de la configuración evaluada del conjunto o armario. Las normas NEC 110.9 y 110.10 establecen que la capacidad de interrupción y la resistencia de los componentes corresponden a la instalación, y no a la persona que eligió el fusible. Nadie en la obra puede volver a realizar esa evaluación a partir de un número de referencia de una página de catálogo.

El detalle de la corriente continua que hace que un intercambio sea peligroso

La corriente continua no tiene un valor de tensión natural igual a cero, por lo que el arco del fusible es lo único que hace que la corriente baje a cero. Nota técnica de Mersen sobre el funcionamiento de los fusibles en condiciones de corriente continua Lo explica con claridad. Sin un punto cero de tensión natural, la interrupción de fallos en corriente continua resulta más difícil que en corriente alterna. Una constante de tiempo L/R elevada lo complica aún más, ya que la corriente aumenta más lentamente y se alarga el tiempo previo a la formación del arco. La misma nota añade la regla práctica de que un fusible homologado para CA solo puede utilizarse en CC cuando el fabricante indique la capacidad de CC de dicho fusible.

Si lo comparamos con una cadena de baterías de 1.500 V CC, la capacidad nominal de un fusible MSD deja de ser un simple detalle de mantenimiento. Un fusible con una tensión nominal incorrecta o una constante de tiempo inadecuada no se abre con un ligero retraso. Simplemente no interrumpe el circuito, y la energía permanece en la carcasa.

El MSD no es la pieza que elimina el fallo.

La mayor parte de la confusión sobre la capacidad nominal de un fusible MSD se debe a que se trata el seccionador como si fuera un interruptor automático. El seccionador aísla la cadena. El fusible es la pieza que elimina una avería. NEC 706.15(E)(2) Esto se aplica a los circuitos de baterías con una tensión nominal superior a 240 V CC que se someten a mantenimiento sobre el terreno. El diseño debe permitir dividir la cadena en segmentos de 240 V CC o menos. Los seccionadores atornillados y enchufables sin capacidad de corte en carga están expresamente permitidos para ese fin de mantenimiento, por lo que un dispositivo sin capacidad de corte en carga puede ser la pieza adecuada en este caso.

El nuestro MSD-350 sigue la misma configuración. Se trata de un seccionador sin fusible con una capacidad nominal de 350 A a 1500 V CC, con un grado de protección IP67 cuando la junta queda bien apoyada sobre el panel, y provisto de una palanca de dos posiciones que abre los contactos antes de liberarse. El fusible se encuentra en otra parte del conjunto, y su capacidad nominal viene determinada por el diseño del bastidor y no por el seccionador, razón por la cual no aparece ninguna capacidad nominal del fusible MSD en el propio seccionador.

Cómo interpretar el par que figura en la etiqueta

Hay cuatro datos que hay que tener en cuenta cuando te encuentras frente a un seccionador con fusible integrado y tienes un fusible de recambio en la mano, y la intensidad nominal del fusible MSD es solo uno de ellos.

La intensidad nominal de un MSD sin sus condiciones específicas no se puede comparar con nada. Solicita el informe sobre el aumento de temperatura, del mismo modo que solicitarías una curva de reducción de potencia antes de instalar un conector en un armario. El calor es la otra cara de esta cuestión, y Aumento de la temperatura del conector BESS mide la corriente, la resistencia de contacto y el calibre del cable a lo largo del armario.

Si necesitas más información

Cuando un diseño necesita más corriente, la intensidad nominal del fusible MSD no es lo que hay que modificar. El seccionador, la clase del fusible, el cable, el contactor y la barra colectora forman parte del mismo estudio de coordinación, y aumentar la intensidad de uno de ellos desplaza el límite hacia el siguiente elemento más débil. Lleva el perfil de carga, la temperatura ambiente y la corriente de fallo disponible al fabricante del armario o del cuadro, y pregúntale qué fusible y qué seccionador se evaluaron conjuntamente para esa corriente.

Qué significan esos dos números juntos

Ese seccionador de 240 A y el fusible de 400 A forman un conjunto a juego, no una contradicción. El dispositivo soporta 240 A, el fusible permanece cerrado por encima de ese valor, y el conjunto se ha probado como una sola unidad a una temperatura ambiente especificada y con un cable determinado. Cualquiera que cambie una de las dos partes de ese conjunto sin un estudio de fallos y la evaluación correspondiente ya no estará trabajando con el mismo dispositivo.