Las 10 mejores prácticas para bancos de prueba de disyuntores MCCB para una prueba confiable de disyuntores

Desafío real de calidad: Según el Gerente de Calidad de una LLC de construcción de paneles, se concluyó lo siguiente después de probar 500 MCCBs: “Pasamos todos ellos a través de pruebas de rutina. Sin embargo, en cuanto a las fallas intermitentes del disparo térmico, tuvimos 12 rechazos en el campo después de ser instalados.” La razón por la que se pasaron por alto las tasas de fallos del disparo térmico en el banco de pruebas; las variaciones/deltas no se probaron ya que la prueba se realizó solo a 25 grados Celsius.

Un Banco de pruebas MCCB no es una estación básica de go/no-go, sino más bien una que tiene responsabilidades adicionales. La responsabilidad del banco de pruebas es probar adecuadamente los interruptores automáticos de caja moldeada (rango de calificación de 10A – 1600A; capacidad de interrupción de hasta 150kA) midiendo con precisión la calibración térmica, el umbral de disparo magnético, el aislamiento y la resistencia mecánica, a través de varias temperaturas. La guía proporciona 10 mejores prácticas para diferenciar un banco de pruebas de MCCB conforme a la calidad de uno básico conforme. Estas mejores prácticas se basan en la IEC 60947-2 y datos de producción de líneas de fabricación de alto volumen.

Esta guía abarca:

• Cuatro prácticas de configuración previa a la prueba (entorno, calibración, documentación, seguridad)
• Tres prácticas de prueba fundamentales (térmica, magnética, aislamiento/dieléctrico)
• Dos prácticas para datos y mejora continua
• Una práctica general para la fiabilidad a largo plazo
• Preguntas frecuentes sobre la prueba de MCCB (eléctrica, no médica)

Prácticas de configuración previa a la prueba (1–4)

Controlar la temperatura ambiente dentro de ±5°C

La prueba de disparo térmico de MCCB se realiza con tiras bimetálicas que utilizan corriente para generar calor, pero la velocidad a la que opera una tira bimetálica depende no solo de la cantidad de corriente que fluye, sino también de la temperatura del aire circundante. Un banco de pruebas que esté demasiado cerca de un horno o que reciba luz solar directa proporcionará datos poco fiables. El entorno óptimo para probar dispositivos de disparo bimetálico es el rango de temperatura de 25°C ±5°C, con registradores de datos utilizados para monitorear la temperatura del área de prueba, y cualquier factor correctivo aplicado a la prueba para tener en cuenta la temperatura fuera de este rango. Numerosas líneas de producción de alto volumen tienen bancos de pruebas dedicados en una sala con control de temperatura para probar MCCBs.

Calibrar fuentes de corriente y sensores cada 6 meses

No se generará una diferencia de tiempo de disparo aceptable si hay un error de +5% en la corriente de prueba. Debe verificar la precisión de la fuente de inyección de corriente primaria utilizando un amperímetro de referencia trazable (precisión ±0.5%) en varios elementos de corriente de prueba (como 100A, 500A y 1000A). Debe conservar los registros de calibración durante un mínimo de tres años. El banco de calibración térmica de largo tiempo de MCCB puede demostrar un requisito de precisión de corriente verificada antes de comenzar cualquier trabajo.

Implementar una regla de “plan de prueba antes de la ejecución de la prueba”

Para todos los tipos de MCCB, desarrollar un procedimiento operativo estándar (SOP) por escrito que incluya lo siguiente:
La corriente utilizada para realizar la corriente de prueba (como % I).
Las ventanas de tiempo asociadas con la prueba.
El número de veces que los dispositivos son operados durante la prueba.
Los criterios utilizados para determinar el éxito o el fracaso de los dispositivos.

No realice pruebas exploratorias sin un plan documentado. Las pruebas exploratorias resultarán en decisiones no estándar e inconsistentes. El banco de pruebas de prueba de disparo magnético manual de MCCB debe tener procedimientos claramente establecidos para cada una de las curvas magnéticas (C, D y K).

Utilice barreras físicas y ubicaciones de parada de emergencia

La prueba de un MCCB con niveles de corriente altos que exceden 5000A puede producir destellos de arco. Tome las siguientes precauciones antes de realizar pruebas en MCCBs: instale escudos de policarbonato claros alrededor del área de prueba; proporcione dos (2) botones de parada de emergencia que sean fácilmente accesibles; y proporcione una estación de bloqueo/etiquetado para la fuente de alimentación principal. Si se está realizando la prueba en un banco automatizado, como un banco de pruebas de alta tensión semi-automático de MCCB, asegúrese de que el circuito de prueba y la puerta del recinto estén interbloqueados.

Prácticas de prueba fundamentales (5–7)

Realice calibración térmica en dos niveles de corriente

Tanto 100% de la corriente nominal (sin disparo) como 135% de la corriente nominal (disparo en 1 hora) necesitan ser verificados de acuerdo con IEC 60947‑2. Sin embargo, la mayoría de los fabricantes/bancos de pruebas solo verifican el disparo a 135%, perdiendo así la deriva de calibración en sobrecargas más bajas. La mejor práctica sería también registrar los tiempos de disparo a 115% y 150%, completando completamente las curvas de tiempo – corriente. El banco de pruebas de calibración de tiempo largo (térmico) de MCCB ha sido desarrollado para realizar todas estas pruebas automáticamente.

Pruebe el disparo magnético en el límite de la curva

Al probar un MCCB de curva c (5-10x en), no solo pruebe el interruptor a 10x en; más bien, pruebe su unidad para encontrar la corriente mínima que causa que dispare instantáneamente. El enfoque recomendado sería comenzar en 4x en y aumentar la corriente en pasos incrementales de 0.5x hasta que determine la corriente de disparo. Un MCCB que funcione correctamente debería disparar entre 5x y 10x en el rango de valores. Si solo prueba su unidad en un valor alto, puede perder una unidad que dispare demasiado pronto (disparo falso) o demasiado tarde (riesgo de peligro). Si está disponible, utilice una máquina de prueba con una función de barrido de corriente automática para probar con precisión el mecanismo de disparo del MCCB de curva c.

Combine la resistencia dieléctrica con la verificación de resistencia de aislamiento

Se requerirá una prueba dieléctrica de alta tensión (normalmente 2x la tensión nominal, más 1,000 voltios adicionales durante un minuto antes de la aplicación de energía) y una prueba de resistencia de aislamiento (IR) de 500/1,000 voltios (que debe tener un valor superior a 100 megaohmios) después de realizar pruebas térmicas y magnéticas. La mayoría de los bancos de pruebas realizan solo una de estas pruebas; sin embargo, realizar ambas facilitará la detección de diferentes tipos de fallas. Específicamente, las pruebas dieléctricas ayudarán a identificar el rastreo superficial, mientras que las pruebas de resistencia de aislamiento ayudarán a identificar la absorción de humedad y/o la contaminación interna. El banco de pruebas de alta tensión semi-automático para MCCB es capaz de realizar ambas pruebas en secuencia automáticamente.

Datos y prácticas de mejora continua (8–9)

Registre cada tiempo de disparo y valor de fuerza

Un indicador que sea solo de aprobado/reprobado no será suficiente. Además de registrar el tiempo tomado (en milisegundos o segundos) para cada prueba, registre la temperatura ambiente y la corriente de prueba. Con el tiempo, coloque todos estos datos en un gráfico de control y vea si el tiempo de disparo ha estado aumentando (por ejemplo, desde el tiempo de disparo original de 28 segundos a 135% In hasta 35 segundos a 135% In), luego recalibre el interruptor antes de que haya rechazos de la línea de producción. Este método predictivo se ha incorporado en una línea de producción que fabrica MCCBs automáticamente.

Programe una auditoría trimestral del banco de pruebas

Necesita realizar la prueba de “muestra dorada” para verificar que su prueba esté alineada con las especificaciones del fabricante. Realice esta prueba en un MCCB (interruptor de circuito de motor) que tenga tiempos de disparo conocidos (según se mide en un banco de referencia). Si su resultado está más de 5% fuera de la línea base, verifique el circuito de prueba, los sensores o las conexiones por posibles razones de la diferencia. La auditoría ayuda a garantizar que cualquier desviación que la calibración rutinaria pueda pasar por alto se detecte en este proceso. Mantenga una hoja de cálculo simple de los resultados de la auditoría.

Práctica de confiabilidad a largo plazo (10)

Capacite a los operadores sobre el “por qué” no solo el “cómo”

Los operadores que conocen la razón de las fluctuaciones en el tiempo de disparo térmico debido a la temperatura (la física de la tira bimetálica) y también entienden por qué la resistencia de contacto es importante (generación de calor) ayudarán a tomar mejores decisiones. Los operadores deben recibir capacitación anual sobre: cómo interpretar curvas de tiempo-corriente; cómo detectar las señales de que los contactos están desgastándose; y qué se requiere en las normas IEC 60947-2. Se debe realizar capacitación cruzada para un mínimo de dos operadores por turno, ya que tener solo una persona capacitada establece un único punto de falla.

Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Qué es una prueba de MCCB?

Una prueba de Interruptor Automático de Caja Moldeada (MCCB) verifica si el MCCB funciona de acuerdo con su curva de tiempo-corriente publicada y es capaz de soportar su voltaje nominal apropiado. Las pruebas que comprenden el conjunto completo de pruebas de un MCCB incluyen: calibración térmica (disparo por sobrecarga), verificación del magnético (disparo instantáneo), pruebas de resistencia de contacto, resistencia dieléctrica (pruebas de aislamiento de alto voltaje) y resistencia mecánica (número de operaciones). Las pruebas requeridas están definidas en IEC 60947-2 y UL 489. El equipo utilizado para realizar la prueba de MCCB se denomina banco de pruebas de MCCB, que puede variar desde bancos de pruebas de calibración manual hasta probadores en línea totalmente automatizados.

¿Cuál es la frecuencia típica para las pruebas rutinarias de MCCB?

Los fabricantes realizan pruebas rutinarias (pruebas térmicas, pruebas magnéticas o pruebas dieléctricas) en todas las unidades de producción fabricadas – 100%. Para los MCCB que están instalados en el campo, IEEE sugiere que se prueben cada 1 a 3 años o después de un evento de falla conocido – En aplicaciones críticas como hospitales y centros de datos se recomienda que se prueben anualmente. Asegúrese de seguir las regulaciones locales y las recomendaciones de los fabricantes donde sea aplicable.

¿Cuál es la diferencia entre una prueba de inyección primaria y secundaria para MCCB?

La alta corriente que fluye a través de una prueba de inyección primaria se realiza para probar tanto el disparo térmico como el magnético al mismo tiempo utilizando una carga real. El uso de un conjunto de pruebas de alta resistencia puede producir resultados muy precisos, pero puede ser costoso de poseer o alquilar. La segunda prueba de inyección o método de inyección secundaria solo alimenta corriente (tipos de disparo electrónico) al circuito electrónico de la unidad de disparo para verificar el funcionamiento adecuado de la detección y la lógica, pero no del camino de potencia. Al utilizar este método, siempre se debe usar un banco de pruebas con el equipo adecuado para probar MCCB para obtener resultados de prueba precisos.

¿Cómo se prueba la resistencia de aislamiento de un MCCB?

Al probar el aislamiento con un megóhmetro, se aplica 500V CC a un MCCB clasificado por debajo de 250V CC o 1000V CC para MCCB clasificados a un voltaje más alto. El método de prueba es: – Medir entre los terminales de línea y carga con el interruptor cerrado – Medir entre cada polo y tierra (siempre con el interruptor abierto) – Medir a través de los contactos abiertos. Un MCCB saludable debe tener una resistencia de aislamiento superior a 100 megohmios. Un valor de resistencia de aislamiento inferior a 5 megohmios puede indicar contenido de humedad en el aislamiento, seguimiento de carbono debido a arcos, o contaminación en el aislamiento. Siempre descargue la capacitancia después de la prueba.

Cómo se aplican estas prácticas a su banco de pruebas de MCCB.

Las diez mejores prácticas se aplican tanto a bancos de calibración manual como a probadores automáticos en línea. Comience implementando las primeras cuatro (entorno, calibración, plan de prueba y seguridad) para proporcionar fácilmente y de manera económica una experiencia de calibración consistente. Implemente progresivamente el registro de datos (práctica #8) y auditorías periódicas (#9). Para producción de alto volumen, considere desarrollar un banco de pruebas de MCCB dedicado que utilice compensación automática de temperatura y cargas de datos al MES para incorporar estas prácticas.

Exitoso la prueba de MCCB se basa en procesos rigurosos en lugar de solo en equipos costosos. Controlar adecuadamente la temperatura ambiente del entorno, calibrar los instrumentos de manera regular, realizar pruebas de múltiples niveles de corriente en lugar de una sola prueba de nivel de corriente y registrar datos para el análisis de tendencias ayudará a garantizar que su banco de pruebas de MCCB utilizando las diez mejores prácticas detecte cualquier desviación temprana de calibración, reduciendo así las fallas en el campo y cumpliendo con la IEC 60947‑2. Por el contrario, descuidar la gestión de la temperatura ambiente o realizar pruebas a múltiples niveles de corriente crea un riesgo no divulgado. Invertir en capacitación de operadores y realizar auditorías trimestrales tendrá un mayor impacto en la reputación del producto de su empresa que cualquier instrumento de prueba singular.