POB35AD

ENSAYO Y DIAGNÓSTICO DE INTERRUPTORES DE POTENCIA

Resumen: La incorporación de la fuente de alimentación programable CPS150 —5 kVA en corriente alterna y continua— junto a la POB35AD ya existente convierte al analizador SA10A en una plataforma única: bobinas de disparo y cierre y motores de carga de resortes ensayados en el mismo banco, sea cual sea su tecnología de alimentación. Cada fuente trabaja en aquello para lo que fue diseñada, y desaparece el cuello de botella histórico de los esquemas exclusivamente en corriente continua.

Amperis Products S.L. · Documentación técnica · Esquema AMP-SA10-CNX-001, Rev. B

La verificación técnica de interruptores de potencia exige responder a la diversidad de configuraciones eléctricas presentes en las subestaciones. Durante años, los ensayos sobre las bobinas de disparo y cierre mediante el analizador SA10A se apoyaron en fuentes de alimentación exclusivamente de corriente continua, como la POB35AD. El esquema resultaba idóneo para maniobras convencionales, pero presentaba limitaciones energéticas severas al accionar motores de carga de resortes alimentados en corriente alterna, llegando a comprometer la integridad de la propia fuente por sobrecarga. Con la integración de la CPS150 —5.000 VA conmutables entre AC y DC, hasta 300 V AC y 424 V DC— ese cuello de botella queda superado.

El límite del esquema exclusivamente en corriente continua

La POB35AD sigue siendo un instrumento excelente para lo que fue concebida: entregar tensión estable y filtrada a las bobinas de maniobra —de 10 a 300 V DC y de 10 a 250 V AC en salidas independientes de apertura y cierre— y alimentar el motor de carga de resortes con hasta 30 A en continua cuando la batería de la subestación no está disponible. Su rizado inferior al 1 % en DC es lo que permite analizar con fiabilidad las gráficas de corriente de bobina, y su ensayo automático de tensión mínima de disparo responde a lo exigido por IEC 62271-100 y ANSI C37.09.

El problema no estaba en la calidad de la fuente, sino en la naturaleza del ensayo. Un motor de carga de resortes en alterna presenta un perfil de arranque —intensidad de irrupción elevada, factor de cresta alto, varios segundos de duración— que una salida concebida para continua no asume sin degradarse. El técnico quedaba abocado a una de dos vías: renunciar a ensayar el motor en condiciones reales de servicio, o montar un segundo banco de ensayo con su propia fuente de alterna, duplicando cableado, tiempo de conexionado y espacio de trabajo.

La fuente CPS150: 5 kVA programables en AC y DC

La CPS150 es una fuente de alimentación de sobremesa o de rack de 19″, con pantalla táctil en color y conectores de potencia en el panel posterior. Está construida sobre procesado digital de señal y lógica programable, y admite control íntegro mediante comandos SCPI.

Tres capacidades marcan la diferencia frente a una fuente convencional. El soporte de factores de cresta de hasta 5:1 o 6:1, que permite evaluar la irrupción de cargas reales como los motores de carga de resortes. Las rampas programables de tensión (slew rate en V/ms), que limitan la intensidad de arranque de forma controlada en lugar de aplicar el escalón completo. Y la limitación de intensidad por fold-back, que se configura antes de energizar y protege tanto a la bobina bajo ensayo como a las entradas del analizador. A ello se suman el instrumento de medida integrado —hasta quince magnitudes simultáneas— y los modos transitorios LIST, STEP y PULSE, que abren la puerta a secuencias repetitivas y a la simulación de perturbaciones de red sobre el mando del interruptor.

El nuevo esquema de conexionado AMP-SA10-CNX-001

El esquema desarrollado por Amperis consolida el ensayo simultáneo de bobinas y motor aprovechando que el analizador dispone de dos bloques de entrada de suministro independientes, y repartiendo el trabajo entre las dos fuentes de alimentación:

Doc. AMP-SA10-CNX-001, Rev. B — Ensayo de interruptor de potencia (AT) con SA10A, CPS150, POB35AD y software BTS11. Conforme al manual SA10A Rev. 6. La numeración de bornes (450/465, 610/625, 630/645, 730/745) corresponde a un interruptor de alta tensión tomado como ejemplo tipo.

Reparto de funciones entre las dos fuentes

La CPS150 alimenta el bloque de bobinas: su salida L1 (+) entra en el borne Uc de la sección COILS y su retorno L2 (−) recoge los negativos de las bobinas. Desde Uc, el propio analizador alimenta internamente sus salidas CLOSE y OPEN, cableadas a la bobina de cierre CL-1 (borne 610) y a la de disparo TRIP-1 (borne 630). Es la configuración con la que se determina la tensión mínima de maniobra. La POB35AD alimenta la sección AUX: su positivo entra en el borne Um, desde el que el analizador alimenta su salida MOTOR hacia el borne 450, con retorno por el 465 directamente al negativo de la fuente. TRIP-2 (borne 730) puede montarse en paralelo con TRIP-1 o reconectarse a OPEN para un segundo ensayo independiente.

El retorno a los buses COM de ambas secciones no es opcional en este montaje: es la conexión que habilita la monitorización de tensión, de modo que sin ella se pierde la medida de Uc y de Um. Los negativos de bobina (625, 645, 745) deben retornar directamente al bus negativo de la CPS150.

¿Se puede intercambiar el papel de las dos fuentes?

Es la pregunta que surge en cuanto se tiene el esquema delante. Eléctricamente, sí: ambas fuentes cubren los rangos de tensión e intensidad de los dos circuitos —la POB35AD entrega de 10 a 250 V AC y hasta 300 V DC con 30 A, y la CPS150 llega a 300 V con hasta 46 A en rango bajo—, y el SA10A es a estos efectos agnóstico, porque sus entradas Uc y Um admiten hasta 300 V y 32 A cada una sin importar qué fuente haya detrás. Técnicamente, no conviene, por una razón en cada circuito.

La CPS150 en las bobinas, por su regulación fina

El ensayo determinante del bloque de bobinas es el de tensión mínima de maniobra: verificar que el interruptor dispara al 70 % de su tensión nominal de mando y cierra al 85 %, conforme al criterio de IEC 62271-100. Eso exige descender la tensión en escalones precisos y repetibles y mantenerlos estables mientras el analizador registra el frente de intensidad de bobina. Es exactamente lo que la CPS150 hace mejor: resolución de 0,1 V, precisión de ±0,3 % y rampas programables. Dedicarla a alimentar un motor sería desaprovechar su punto fuerte.

La POB en el motor, por su tolerancia al arranque

El motor de carga de resortes presenta una punta de arranque de varias veces su intensidad nominal. Las fuentes electrónicas programables como la CPS150 incorporan limitación por fold-back y, ante esa irrupción, esa misma protección puede recortar la tensión o abortar la salida, dejando el motor detenido a mitad de la carga del resorte. La POB35AD está concebida para sustituir a la batería de la subestación durante el ensayo: asume esa punta sin inmutarse, y su rizado inferior al 1 % en DC mantiene limpia la gráfica de intensidad.

La configuración inversa funciona en condiciones favorables, pero es la menos óptima: se pierde precisión en el ensayo de bobinas y se somete la electrónica de la CPS150 al arranque del motor. Tal como está definido el esquema, cada fuente de alimentación trabaja en aquello para lo que fue diseñada.

Seguridad: lo que exige la revisión 6 del manual del SA10A

Este montaje maneja tensiones de hasta 300 V AC y 424 V DC e intensidades elevadas sobre circuitos de mando de subestación. El apartado 3.4.1 del manual, revisión 6, y el anexo de conexión de la fuente programable establecen medidas no negociables:

• Prefusibles externos de ≤ 32 A en Uc y Um: ninguna de las dos entradas incorpora fusible interno.
• Toma de tierra de protección (PE) en primer lugar, antes de cualquier otra conexión.
• Interruptor cerrado y puesto a tierra al menos por un lado antes de conectar a bobinas o motor.
• Mando desconectado de la subestación. El borne aislado ISOL (conector blanco de 4 mm) existe precisamente para aislar los circuitos de mando y evitar maniobras no intencionadas.
• Montaje con la salida desactivada (Output OFF) y la fuente sin energizar; la salida se activa solo con el montaje terminado y verificado.
• Limitación de intensidad (fold-back / OCP) configurada en la fuente antes de energizar: la CPS150 puede entregar mucha más intensidad de la admisible por las entradas del analizador.
• Cableado primero al analizador, después al objeto de ensayo, y conectores touch-proof obligatorios.

La tensión de salida debe corresponder al valor nominal de la bobina o del motor bajo ensayo, sin superar nunca los límites de entrada del analizador. Conviene distinguir dos cosas: la intensidad admisible en las entradas de suministro (32 A) y el rango de medida de intensidad (hasta 90 A DC en el canal de motor). El segundo describe lo que el instrumento es capaz de registrar, no lo que sus bornes pueden conducir.

Qué mide el SA10A, y con qué precisión

La capacidad energética de las fuentes solo tiene valor si la captura es exacta. El SA10A muestrea todos sus canales de forma simultánea mediante FPGA, a frecuencias de hasta 50 kHz, con una base de tiempos de ±0,01 % ±1 muestra.

Las salidas CLOSE y OPEN son de control por semiconductor, con límite de intensidad de cortocircuito de 35 A, y la sección de motor está aislada internamente respecto al bloque de bobinas: esa separación galvánica es la que hace posible operar ambas fuentes a la vez sin acoplamientos entre circuitos.

BTS11: una sola consola para las dos fuentes

Toda la captura temporal y dinámica se supervisa en tiempo real desde el software BTS11, conectado al analizador por USB (máx. 1 m), RS-232 (máx. 2 m) o Bluetooth. La asignación se realiza en Setup → Hardware settings → Power supplies, donde cada unidad se declara con su puerto y su función: Close + Trip coil supply para la CPS150 y Motor supply para la POB35AD. La declaración es libre —el software no impone un reparto—, por lo que conviene que reproduzca fielmente el cableado físico y el criterio del apartado anterior. Desde la ventana Power Supply's… se selecciona la fuente y la salida, se fija la tensión y se ejecuta la maniobra, leyendo simultáneamente tensión e intensidad reales de la bobina: es ahí donde el ensayo de tensión mínima de maniobra deja de ser un procedimiento manual y se convierte en una secuencia trazable y repetible, con informe asociado.

Del laboratorio a la línea de fabricación

Esta versatilidad resulta especialmente relevante en el entorno de fabricación de celdas e interruptores de potencia, donde ya se ha adoptado como esquema de referencia: la tendencia del sector incluye cuadros de mando en los que las bobinas de disparo (TRIP-1, TRIP-2) y de cierre (CL-1), junto con los motores de carga de resortes, se diseñan indistintamente para operar en alterna o en continua según el proyecto y el cliente final. Concentrar el ensayo de toda esa diversidad en una única plataforma simplifica drásticamente el flujo de trabajo: se reducen los tiempos de reconexión, desaparece la necesidad de mantener varios bancos de ensayo independientes y, sobre todo, se homogeneiza el criterio de medida —los tiempos de maniobra, las intensidades de bobina y el comportamiento del motor se registran siempre con el mismo instrumento, la misma base de tiempos y el mismo formato de informe, tanto en la recepción en fábrica como en la puesta en servicio y en el mantenimiento posterior en campo.

Conclusión

La sinergia entre el analizador SA10A, el trabajo conjunto de sus dos fuentes de alimentación —la CPS150 aportando la regulación fina que exige el ensayo de las bobinas, y la POB35AD la robustez frente a la punta de arranque del motor de carga de resortes— y el software de diagnóstico BTS11 configura una solución integral, robusta y segura para el diagnóstico moderno de interruptores. Al garantizar una medición exacta de tiempos e intensidades en maniobras combinadas, y al hacerlo bajo las medidas de seguridad más estrictas de la práctica industrial —desconexión completa de línea, puesta a tierra previa y aislamiento de los mandos de subestación—, este avance consolida al SA10A como referencia para la validación funcional de interruptores de alta y media tensión, con independencia de su tecnología de alimentación.

Documentación y contacto

El esquema completo AMP-SA10-CNX-001 Rev. B, el anexo de conexión de la fuente y las hojas de datos de la CPS150 y de la serie POB están disponibles a través del departamento técnico de Amperis.

FUENTES DOCUMENTALES

1. Manual de usuario del analizador de interruptores SA10A, Rev. 6 (21/02/2023), apartados 3.4 y 5.
2. Anexo: conexión y control de la fuente de alimentación programable, Amperis Products S.L., rev. A, cap. 10.
3. Hojas de datos de la fuente de alimentación programable AC/DC CPS150 y del probador de bobinas y fuente de alimentación POB35AD.
4. Esquema de conexión AMP-SA10-CNX-001, Rev. B, Amperis Products S.L., 02/07/2026.
5. IEC 62271-100, aparamenta de alta tensión — interruptores automáticos de corriente alterna; ANSI/IEEE C37.09.

Las especificaciones son válidas a temperatura ambiente de +25 °C con accesorios estándar y pueden ser modificadas por los fabricantes sin previo aviso. Verifique siempre los datos de la placa de características de su unidad.

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