Un interruptor de curva puede no ser un tipo nuevo de interruptor, pero se refiere a un interruptor cuyo tiempo de disparo está determinado por una curva que ha sido preestablecida para permitir que el circuito se dispare cada vez que se enciende un motor o permanezca cerrado cuando un cable está quemándose. Es fácil confundirse erróneamente ya que el título no tiene nada que ver con la corriente sino con la velocidad de reacción del interruptor a una cierta tasa de su corriente nominal. Por lo tanto, sin importar cuál sea el valor de amperaje, romper la curva incorrecta significaría que no hay solución al problema, razón por la cual el mismo disparo molesto que hace que un ingeniero busque un interruptor más grande puede resolverse fácilmente solo si se cambia una letra en su nombre. Este manual proporciona una definición de la curva de disparo, ofrece descripciones de las curvas y los niveles de disparo, así como explica por qué es necesario seleccionarlos adecuadamente.
Para resumir, un interruptor de curva es un tipo específico de interruptor automático que utiliza curvas estándar (etiquetadas con B, C o D); cada curva muestra la característica tiempo-corriente de disparo, que indica el ajuste de la válvula de disparo magnético. Los diferentes tipos de interruptores automáticos tienen diferentes ajustes de disparo basados en la corriente In. La corriente de disparo del interruptor de curva se define a continuación en una tabla donde el interruptor tipo B debe dispararse a 3 a 5 veces In, el tipo C a 5 a 10 veces In, y el tipo D a 10 a 20 veces In, según la norma IEC/EN 60898-1. Las características térmicas son las mismas para los 3 tipos de interruptores; sin embargo, la corriente de disparo instantáneo difiere. Así, por ejemplo, los interruptores tipo B podrían usarse con cargas electrónicas que tienen baja corriente de irrupción, el interruptor tipo C puede usarse con cargas de tipo mixto y motores normales, y finalmente el interruptor tipo D está destinado para equipos con alta corriente de irrupción.
Qué significa “Curve Breaker”
Esta frase describe un tipo de interruptor automático que opera según una característica tiempo-corriente preestablecida en lugar de un único punto en el tiempo cuando dispara su interruptor. Cada interruptor automático térmico magnético en miniatura tiene su propia “curva”. La “curva” es el nombre del término que define cómo se comporta este equipo cuando está sometido a diversas corrientes.
Hay dos mecanismos responsables de este proceso. El primero es un dispositivo térmico: una lámina bimetálica que se calienta por la corriente que fluye a través de ella. Si ocurre una sobrecarga, la lámina se dobla gradualmente hasta que dispara; por lo tanto, tiene un significado protector contra el sobrecalentamiento lento del cableado y opera según una curva que se llama inversa en el tiempo ya que se acelera con aumentos en la sobrecarga, aunque no instantáneamente. El segundo mecanismo es un dispositivo magnético, o solenoide, que aumenta la fuerza aplicada al circuito con el aumento de la corriente. Así es como se logra la parte instantánea de la curva.
Como ambos mecanismos se utilizan para el mismo mecanismo de contacto, la “curva” representa cómo se comportan estos dos mecanismos en conjunto: la pendiente suave de tiempo inverso en valores bajos de corriente donde funciona el dispositivo térmico y la disminución casi vertical en esta parte de la curva cuando el dispositivo magnético toma el control. El punto donde la curva se vuelve vertical es el valor definido por su letra. Los dispositivos construidos según este principio, y las familias a las que pertenecen, se cubren en nuestra guía de Selección de MCB y MCCB.
El significado práctico es que la curva no representa una calidad ni una clasificación de corriente. Tanto el interruptor tipo B de 20A como el interruptor tipo D de 20A soportan 20A en todo momento y protegen un circuito de 20A. La única diferencia entre los dos interruptores es cuánto corriente pueden tolerar durante cortos períodos.
Anatomía de una curva de disparo
Una curva de disparo se representa usando ejes log-log. El eje horizontal es la corriente como una proporción de la corriente nominal; es decir, I/In. El eje vertical es el tiempo de disparo, que se expresa en segundos desde miles de segundos hasta milisegundos.
| Región de la curva | Rango de corriente | Mecanismo | Contra qué protege |
|---|---|---|---|
| Región sin disparo | Hasta aproximadamente 1.13 × In | Ningún elemento opera | — corriente de carga normal |
| Banda térmica indeterminada | 13-1.45 × In | Térmico; puede o no disparar dentro del tiempo especificado | Sobrecarga marginal |
| Disparo térmico definido | Por encima de 1.45 × In | Térmico, tiempo inverso | Sobrecarga y sobrecalentamiento del cable |
| Transición magnética | 3-5× (B), 5-10× (C), 10-20× (D) | Magnético, instantáneo | Cortocircuito y discriminación de altas corrientes de irrupción |
En lugar de ver los datos en la tabla en términos de seguridad, deben tratarse como una historia de discriminación. La región térmica es exactamente la misma para cada una de las curvas ya que la protección del cable es un problema común independientemente del tipo de carga. Es en la región magnética donde corresponde al fabricante decidir si el dispositivo debe disparar en caso de baja corriente de manera que se proteja el equipo sensible pero se ignoren todas las irrupciones de corriente aceptables o viceversa – disparar tarde permitiendo todas las corrientes de irrupción aceptando que el dispositivo reaccionará más lentamente a fallas reales de sobrecorriente. La letra de la curva es el registro de esta elección.
Debe aclararse un punto importante ya que muestra la relevancia práctica de todo el tema de la selección de curvas. La corriente de irrupción es un fenómeno real y bastante normal. Un motor de inducción AC común toma de cinco a ocho veces su corriente nominal durante un período muy corto justo después de su arranque. Un transformador al conectarse a la red puede consumir de diez a catorce veces su corriente nominal durante los primeros ciclos. Si el valor de la corriente es menor que cualquiera de esas lecturas, entonces el dispositivo dispara cada vez incluso cuando la falla está ausente. La misma lógica debe aplicarse a los contactos de control junto con los dispositivos de protección, ya que realizan conmutación pero no eliminación de fallas.
Las curvas estándar
IEC/EN 60898-1 define las tres curvas utilizadas en la gran mayoría de las instalaciones domésticas y comerciales ligeras.
| Curva | Umbral de disparo magnético | Tiempo típico de disparo en el umbral | Diseñado para | Aplicaciones comunes |
|---|---|---|---|---|
| Tipo B | 3-5 × In | 0,1 s y menos en el extremo superior | Cargas con inrush mínimo | Circuitos de iluminación, calefacción resistiva, tomas de corriente en trabajos domésticos, suministros para PLC e instrumentación, circuitos de control |
| Tipo C | 5-10 × In | 0,1 s y menos en el extremo superior | Cargas inductivas y mixtas | Motores estándar, bombas, ventiladores, HVAC, circuitos comerciales de tomas de corriente, distribución industrial general |
| Tipo D | 10-20 × In | 0,1 s y menos en el extremo superior | Inrush muy alto | Grandes transformadores, soldadores, equipos de rayos X, generadores, motores grandes, grúas y elevadores, compresores |
Una forma efectiva de llevar un seguimiento de la jerarquía es que los rangos numéricos tienden a ser más o menos sucesivos, lo que significa que las curvas se asemejan a una serie de escalones en la tolerancia. En B, el número de veces que la clasificación puede saltar es alrededor de tres a cinco, mientras que en C este número varía de cinco a diez y en D de diez a veinte. Por encima del umbral, todo reacciona casi instantáneamente, mientras que por debajo del umbral todo debe ser procesado a través del agente térmico más lento si es que puede ser procesado en absoluto.
Hay dos puntos respecto al Tipo C que vale la pena destacar. Primero, el Tipo C es de hecho la opción predeterminada para la mayoría del equipo comercial y de producción en la industria porque es suficientemente bueno en términos del equilibrio entre el nivel de tolerancia al inrush y el nivel de sensibilidad a fallos. Además, no es una mala opción para una carga resistiva porque aún funciona bien para la protección del cable. La razón principal para usar el Tipo B es el factor de sensibilidad: disparará con una perturbación magnética menor y por lo tanto será capaz de dejar que la falla se desarrolle y afecte el costoso circuito de control antes de que el dispositivo Tipo B se active.
Otras curvas y variantes
B, C y D son el conjunto estándar, pero existen varias otras características para problemas específicos.
| Curva | Umbral magnético | Uso previsto |
|---|---|---|
| Tipo A | 2-3 × In | Cargas semiconductoras y electrónicas que requieren protección contra cortocircuitos muy sensible; cortocircuitos en tramos largos de cable |
| Tipo Z | 2-3 × In | Electrónica y circuitos de control donde la sensibilidad es la prioridad; comparable al Tipo A con una línea estándar diferente |
| Tipo K | 8-12 × In | Motores, transformadores y equipos con alta corriente de arranque donde el Tipo D sería excesivamente insensible |
| Tipo MA | Solo magnético, alrededor de 12 × In | Protección de circuitos de motor donde la sobrecarga es manejada por un relé de sobrecarga separado; sin elemento térmico |
| Curvas ajustables (MCCB) | Ajustable en campo | Interruptores moldeados donde la curva y la clasificación se establecen según la instalación y pueden coordinarse con dispositivos aguas arriba |
La diferencia entre familias de dispositivos es importante por esta razón, ya que las curvas disponibles dependerán de la norma utilizada para fabricar el interruptor. Los interruptores automáticos miniatura conformes con IEC 60898-1 usan curvas fijas sin posibilidad de ajuste de ninguna de las familias B, C o D. Por otro lado, los interruptores automáticos moldeados que cumplen con IEC 60947-2 comúnmente tienen la posibilidad de ajustar configuraciones magnéticas y térmicas, lo que crea margen para la sincronización en todo el sistema de distribución en lugar de opciones fijas. La decisión entre familias de dispositivos se relaciona con la clasificación, el nivel de falla y los ajustes, no con la selección de la curva.
Curva B vs Curva C
Esta es la comparación práctica más común, y la respuesta depende casi completamente de la corriente de arranque.
| Tipo B | Tipo C | |
|---|---|---|
| Banda de disparo magnético | 3-5 × In | 5-10 × In |
| Respuesta a un 6 × In pico | Dispara instantáneamente en la parte superior de la banda | Puede tolerarlo; dispara solo por encima de 5 × dependiendo del dispositivo individual |
| Sensibilidad a fallas genuinas | Mayor — detecta cortocircuitos de menor magnitud | Menor — un cortocircuito de baja magnitud puede ser manejado por el elemento térmico |
| Riesgo en un circuito de motor | Alto riesgo de disparos intempestivos en cada arranque | Apropiado en la mayoría de los casos |
| Riesgo en un circuito de iluminación o electrónica | Ninguno; apropiado | Posible detección fallida de una falla en desarrollo |
| Especificación típica | Iluminación doméstica, tomas, paneles de control, instrumentación | Motores, bombas, HVAC, distribución comercial e industrial general |
Es importante destacar que existe un solapamiento entre las dos bandas: un dispositivo ubicado en el punto medio de la banda Tipo B (4 × In), por ejemplo, no está muy alejado de uno posicionado en el límite inferior de la banda Tipo C (5 × In), y de hecho las bandas deben considerarse como rangos, no como puntos precisos, debido a las tolerancias de fabricación. Esta es la razón por la cual a veces se puede evitar un disparo intempestivo simplemente cambiando de fabricante, no la curva, aunque la acción correcta sería usar la curva adecuada según la información publicada por el fabricante.
Cuando una carga está cerca de un límite — como un motor que arranca con una corriente justo en el borde de una banda Tipo C — la especificación debe verificarse con los datos reales de corriente de arranque del equipo independientemente de los valores utilizados en los cálculos. De hecho, seleccionar una curva basándose en la regla general y luego descubrir después de la puesta en marcha que no funciona es probablemente la razón más común por la que un panel debe abrirse. El mismo principio de adecuar el dispositivo a la carga se aplica a la configuración de polos, y la lógica de selección para eso se establece en nuestra guía sobre interruptores monopolares y bipolares.
La cuestión de la “Curva AC”
No existe una definición de “curva AC” en la IEC 60898-1, y es importante aclararlo porque el término se usa en la práctica. El término “curva AC” generalmente se refiere a una de las dos siguientes cosas.
- La primera es la clasificación de un interruptor que está clasificado para AC y no para DC. Este es un punto válido pero se relaciona con la clasificación del dispositivo más que con la clasificación en sí. Los interruptores AC y DC tienen diseños diferentes, ya que es mucho más difícil extinguir un arco en circuitos DC. Esto se debe a que la corriente no llega a cero dos veces en un ciclo, por lo que no hay un punto natural donde el arco se extinga. Como resultado, el interruptor clasificado para DC tiene un diseño diferente de cámaras de arco, contactos y sistemas magnéticos, incluyendo curvas diferentes que se publican. Usar un interruptor clasificado para AC en un circuito DC es resultado de un error de aplicación más que un error de curva.
- El segundo significado de este término es un malentendido del Tipo C en la conversación. Esta confusión es fácil en un taller ocupado y también a través de la frontera lingüística. En casos donde hay una aplicación real de DC — arreglos solares, baterías, tracción DC, alimentación de telecomunicaciones — se deben usar la clasificación y curvas apropiadas para DC, y la polaridad también podría ser importante. En general, si una especificación menciona “curva AC”, simplemente se debe averiguar qué significa realmente y confirmar las clasificaciones del dispositivo antes de realizar un pedido.
Cómo seleccionar una curva
El proceso de selección de la curva adecuada es un procedimiento simple. Debe realizarse secuencialmente porque saltarse la selección de curva antes de la estimación del tamaño del cable es una fuente potencial de problemas.
- Calcule la corriente de carga continua. Esto determina el valor de la corriente nominal (In) del interruptor, pero no tiene relación con la curva del dispositivo. El interruptor está diseñado para proteger el cable, lo que significa que la capacidad de corriente del cable es el factor limitante en el proceso.
- Encuentre los valores de corriente de arranque de todos los miembros del circuito. En el caso de motores, sería igual a cinco a ocho veces la corriente de funcionamiento, mientras que transformadores y tipos similares de cargas inductivas pueden producir corrientes de 10 a 14 veces o más la corriente nominal. La contribución de cargas resistivas y electrónicas puede ser despreciada, ya que sería casi cero.
- Calcule la relación entre la corriente de arranque y la corriente nominal. Si la relación es inferior a tres veces la corriente nominal, el tipo de curva B es adecuado para tratar este problema. Si la relación está entre tres y cinco, se puede emplear el tipo B, pero el tipo C sería una opción más fiable. Si la relación es superior a cinco, el tipo C es la mejor opción. Si el cálculo muestra una relación superior a diez veces, se debe aplicar la curva de tipo D.
- Asegúrese de considerar el tipo de cable y el tiempo de desconexión. Los tipos de curva más altos funcionan mejor con corrientes elevadas, pero al mismo tiempo no funcionan correctamente en caso de corrientes de falla medias. Verifique que la desconexión del circuito se realice en el momento adecuado incluso en caso de valores bajos de corriente de falla, especialmente en el caso de tramos largos de cable.
- Asegúrese de que todos los dispositivos aguas arriba de este dispositivo en el circuito estén desconectados mientras se utiliza este interruptor en particular. En el caso de que un dispositivo tipo D esté instalado debajo de un dispositivo tipo C en el circuito, es posible que no funcionen correctamente debido a las diferentes prestaciones de los dos tipos bajo una corriente de falla definida.
- Verifique si la capacidad de ruptura es superior a la corriente de cortocircuito esperada en el lugar de instalación. Se recomienda no asumir el valor de esta corriente, sino calcularlo.
- Make sure that the device has passed testing and is certified for use. The following topics are covered in our article regarding UL 489 certification.
Once the correct curve is known, the remaining selection is straightforward. A manufacturer offering B, C and D curves across a single certified product family simplifies both specification and spares holding; the HUM18-63N range, available from 1P to 4P at up to 63 A in B, C and D curves, is an example of that structure and illustrates the specification detail a buyer should expect.
Ambient Temperature and Derating
When it comes to devices that follow IEC 60898-1, the curve identifies behaviour at a reference temperature, generally at 30°C. This is due to the fact that the overload element operates on thermal basis, and as a result, its performance changes along the changes in temperature around it, and this is a common reason of unexpected tripping in installations.
In the case of a hot environment, e.g. for a panel during a hot day, a distribution board in a box exposed to sun, or a breaker next to equipment that produces heat, the bimetallic strip has a higher starting point and reaches its trip point at lower current, which is significant, as manufacturers have tables showing how devices with 20A operating at 60°c would carry a much lesser current, and vice versa, when the unit is functioned at lower temperature level, it would trip at a higher current level.
There are three things worth mentioning. First, when placing devices in warm spots one may select breaker rating based on derating tables data rather than nominal value, which may indicate the need to pick a higher rating. Second, devices installed close together in panels impact each other by means that the manufacturer’s factor has to be added to the ambient correction. Third, if circuit trips only on hot afternoons, it is rather a case of derating issue as opposed to the fault in operation. Where a device is genuinely suspect, the diagnostic approach in our guide to identifying a failed breaker is the place to start.
Common Mistakes
- Increasing ampacity rather than modifying the curve is the most severe mistake in this field. Installing a 32 A circuit breaker within a circuit wired using a 20 A electric cable implies that the wires may get hot and insulation may deteriorate before the circuit breaker even operates. In essence, the circuit breaker offers protection to the wire more than to the load.
- Installing type D circuit breakers in less specific situations. Type D has the capacity to withstand inrushes but allows moderate fault currents for longer periods which may go unnoticed in susceptible circuits. Type D circuit breakers should only be used for high inrushing situations.
- Ignoring ambient correction factor. Sometimes a seemingly correct device may turn out to be wrong due to high temperatures.
- Mistaking B, C and D across different manufacturers. There are standards for the bands, but that does not mean that tolerances and the shape of curves remain the same; so it is wise to check the curves manufactured by a specific manufacturer rather than use the approximate values.
- Using an AC-rated device on DC current. Direct current requires much more complicated processes.
- Neglecting coordination. Even if devices are correctly selected they still may trip incorrectly because of coordination error.
- Selecting a curve prior to selecting a cable. The cable defines the rating of the circuit breaker, and the load determines the curve; otherwise, the installation may appear to have followed the rules while not being safe at all.
Standards and Certification
Which standard applies determines which curves exist, what the device is tested to, and what the markings mean.
| Estándar | Applies to | Curve characteristics |
|---|---|---|
| IEC/EN 60898-1 | Miniature circuit breakers for household and similar installations | Fixed B, C and D curves with defined magnetic bands; domestic and light commercial |
| IEC/EN 60947-2 | Circuit breakers for industrial installations, including MCCBs | Often adjustable thermal and magnetic settings; used where coordination across a system is required |
| UL 489 | Moulded-case circuit breakers for the North American market | Uses different trip-band conventions; devices are not interchangeable with IEC curve types |
| UL 1077 | Supplementary protectors | Not branch-circuit protective devices; must not be substituted for a UL 489 breaker |
The North American distinction causes buyers who operate in multiple markets difficulty. A device that is labeled as “Type C” per IEC 60898-1 and a device that has a C-something catalog number per UL 489 are not the same thing and operate with different trip characteristics. This is particularly important when a single project crosses standards, such as a European panel that must be installed on a North American site: the certification is determined by the law at the installation site, which means that the device must be certified accordingly. The same rationale applies to the auxiliary functions provided by some of these devices: the certification must match the panel, not the catalog name.
Preguntas Frecuentes
What does it mean to be a curve breaker?
This implies that the behavior of the circuit breaker in terms of tripping is based on a published time-current curve instead of one fixed trip value. Such a curve gives information on the operating time of the device for each multiple of rated current, giving the bottom line about the two types of tripping: a slow thermal one which protects conductors against overloading and instantaneous magnetic one which protects against short circuits. The letter indicating the type of circuitry on the device – B, C or D according to IEC 60898-1 – indicates the multiple to which the particular device belongs: 3-5, 5-10 and 10-20 times of rated current, respectively. The working principle of the curve is to determine the trip time rather the maximum current the device can carry.
What are the three types of breakers?
The standard types in the IEC 60898-1 family are three. The first type is type B with its magnetic trip range of 3 to 5 times the rated current; type C with a magnetic trip of 5 to 10 times rated current; and type D of 10 to 20 times rated current. The type B is suitable for loads that have minimal or negligible inrush, such as lighting, resistance heating, socket outlets and control instruments. Type C is the preferred type for mixed loads and for normal motors which makes it the most frequently used specification in commercial and industrial distribution. Type D is used for equipment that has big inrush loads, like large transformers, welders, generators, X-ray machines and big motors. Apart from these three types, there exist the types A, Z and K designed for specific applications and modern molded circuit breakers usually come with adjustable settings as opposed to fixed ones.
What does the AC curve breaker mean?
The term “AC curve” does not specifically exist in the IEC 60898-1 standard. In reality, “AC curve” could refer to either of two meanings. For example, it can relate to a device rated for AC service instead of DC service since breaking of arcs is considerably more difficult for DC due to the constant flow of electrical current. Devices rated specifically for DC operations have specially developed devices such as arc chutes and contacts. An “AC curve” could also mean type C as a result of malapropism or misunderstanding. It is important to be cautious when using this term since any order needs to indicate the intended meaning of “AC curve”. For application which actually requires working in DC mode such as photovoltaic solar cells or battery storage it is critically important to rely strictly on the devices that are rated for DC operations and use DC curves only by the manufacturers.
What’s the difference between B curve and C curve breakers?
The distinction comes down to the magnetic tripping curve. A Type B breaker trips at 3-5 times its rated current, whereas Type C trips at 5-10 times. In all other regards — that is, thermal overload mechanism, continuous current capacity, and size — they are practically identical. In practice, Type B is more sensitive, which is why it is good at identifying emerging fault conditions in low-inrush circuits; however, it also trips in case of motor startup. Type C is capable of withstanding the five to eight times inrush current produced by the motor while still being sufficiently sensitive for general use. Therefore, it tends to be the default circuit breaker in industrial and commercial installations. In theory, it is not that one type of circuit breaker is better than the other; any of them is appropriate for operating in its own conditions.
Can I fix nuisance tripping by fitting a bigger breaker?
No, this task is very dangerous to do. The amperage rating of a breaker is based on the current-carrying capacity of the wires it protects (typically a 15 A circuit is connected to 14 AWG wires, while a 20 A circuit is normally wired with 12 AWG cables). This means that connecting a 32 A breaker to a 20 A wire may result in an overheating wire which has no protection against overheating and may catch fire. Whenever there is a nuisance tripping problem on the motor circuit, one should rather consider it a curve problem than a rating issue and fix the issue by going from Type B to Type C or from C to D (if the inrush can justify this), while verifying the result on the actual inrush value rather than on speculation.
Referencias
- International Electrotechnical Commission — IEC 60898-1 Circuit Breakers for Household and Similar Installations
- International Electrotechnical Commission — IEC 60947-2 Circuit Breakers for Industrial Installations
- UL Solutions — UL 489 Molded-Case Circuit Breakers and UL 1077 Supplementary Protectors
- BSI — BS EN 60898-1 Requirements for MCB Trip Characteristics
- NFPA — National Electrical Code, Article 240 Overcurrent Protection
Conclusión
A curve breaker is merely a certain kind of breaker with its particular behaviour being identified by a curve, the only thing that varies with different curves being the current value at which magnetic device will operate. Type B operates at three to five times the nominal current and is appropriate for the loads whose launch is close to smooth; Type C at five to 10 times and is appropriate for the motor and mixed loads dominating typical installations; Type D at 10-20 and exists for transformers, welding machines, and huge equipment emitting such a pulse that the correctly selected breaker would trip all the time. The thermal overload response of all the devices is the same; that’s the point that removes any confusion since it is evident that the curve is about the inrush discrimination and not about the protection capability. In order to avoid nuisance tripping, just define the cable rating, the curve based on the load’s inrush curve, check that the above selected device reacts in short time in case of the lowest fault current, use derating factors and check the coordination with upstream devices.
