FUNCIONAMIENTO Y CLASIFICACION DE CONTACTORES

FUNCIONAMIENTO DEL CONTACTOR

INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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¾ Cuando la bobina se energiza genera un campo magnético intenso, de manera que el núcleo atrae a la armadura, con un movimiento muy rápido. ¾ Con este movimiento todos los contactos del contactor, principales y auxiliares, cambian inmediatamente y en forma solidaria de estado (los contactos cerrados se abren y los contactos abiertos se cierran). ¾ Poder de cierre: valor de la corriente, independientemente de la tensión, que un contactor puede establecer en forma satisfactoria y sin peligro de que sus contactos se suelden. ¾ Poder de corte: Valor de la corriente que un contactor puede cortar, sin riesgo de daño de los contactos y de los aislantes de la cámara apagachispas. La corriente es mas débil cuanto mas alta es la tensión. ¾ Para que los contactos vuelvan a la posición inicial o estado de reposo, es necesario desenergizar la bobina. ¾ Durante esta desenergización o desconexión de la bobina (=carga inductiva) se produce sobretensiones de lata frecuencia, que pueden producir interferencias en los equipos electrónicos.

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¾ Para evitar este inconveniente se recomienda el uso de bloques antiparasitarios o antiparásitos, que se conectan en paralelo con la bobina. ¾ Comúnmente se usan antiparásitos o limitadores RC, por diodo y por varistor o varistancias. ¾ Desde el punto de vista de funcionamiento del contactor el elemento mas importante es la bobina. ¾ Desde el punto de vista de las aplicaciones que se le dé a un contactor, los elementos más importantes son los contactos.

Un contactor accionado por energía magnética, consta de un núcleo magnético y de una bobina capaz de generar un campo magnético suficientemente grande como para vencer la fuerza de los muelles antagonistas que mantienen separada del núcleo una pieza, también magnética, solidaria al dispositivo encargado de accionar los contactos eléctricos.

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Así pues, característica importante de un contactor será la tensión a aplicar a la bobina de accionamiento, así como su intensidad ó potencia. Según sea el fabricante, dispondremos de una extensa gama de tensiones de accionamiento, tanto en continua como en alterna siendo las más comúnmente utilizadas, 24, 48, 220, y 380. La intensidad y potencia de la bobina, naturalmente dependen del tamaño del contador.

El tamaño de un contactor, depende de la intensidad que es capaz de establecer, soportar e interrumpir, así como del número de contactos de que dispone. El tamaño del contactor también depende de la tensión máxima de trabajo que puede soportar, pero esta suele ser de 660 V. para los contactores de normal utilización en la industria.

Referente a la intensidad nominal de un contactor, sobre catálogo y según el fabricante, podremos observar contactores dentro de una extensa gama, generalmente comprendida entre 5 A y varios cientos de amperios. Esto equivale a decir que los contactores son capaces de controlar potencias dentro de un amplio margen; así, por ejemplo, un contactor para 25 A. conectado en una red bifásica de 380 V. es capaz de controlar receptores de hasta 380 x 25=9500 VA. y si es trifásica 3 x 220 x 25=16454 VA. Naturalmente nos referimos a receptores cuya carga sea puramente resistiva (cos ϕ = 1), ya que de lo contrario, las condiciones de trabajo de los contactos quedan notablemente modificadas.

Cuando el fabricante establece la corriente característica de un contactor, lo hace para cargas puramente óhmicas y con ella garantiza un determinado número de maniobras, pero si el cos ϕ de la carga que se alimenta a través del contactor es menor que uno, el contactor ve reducida su vida como consecuencia de los efectos destructivos del arco eléctrico, que naturalmente aumentan a medida que disminuye el cos ϕ .

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CLASIFICACION DE LOS CONTACTORES. ¾ Contactores electromagnéticos. Su accionamiento se realiza a través de un electroimán. ¾ Contactores electromecánicos. Se accionan con ayuda de medios mecánicos. ¾ Contactores neumáticos. Se accionan mediante la presión de un gas. ¾ Contactores hidráulicos. Se accionan por la presión de un líquido.

POR SU CONSTRUCCION ¾ Contactores electromecánicos. ¾ Contactores estáticos o de estado sólido (tiristores) INCONVENIENTES QUE SE PRESENTAN: ¾ Su dimensionamiento debe ser muy superior al requerido (± 15 veces). ¾ La potencia disipada es muy grande (unas 30 veces superior). ¾ Son muy sensibles a los parásitos eléctricos y tienen una corriente de fuga importante. ¾ Su costo es mayor que el de un contactor electromecánico equivalente.

POR EL TIPO DE CORRIENTE ELÉCTRICA QUE ALIMENTA LA BOBINA ¾ Contactores para A.C. ¾ Contactores para C.C. POR LOS CONTACTOS QUE TIENE

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¾ Es lo que se conoce como la categoría de empleo, que tiene en cuenta el valor de la corriente que el contactor debe establecer o cortar, durante una maniobra bajo carga. ¾ Para establecer la categoría se toma en cuenta el tipo de carga controlada (inductiva, resistiva,..) y las condiciones en las cuales se efectúan cortes (motor lanzado, inversión, frenado por contracorriente…). ¾ LAS CATEGORIAS MAS USADAS EN A.C., SON: ¾ AC1: cargas no inductivas (resistencias, distribución) o débilmente inductivas, cuyo factor de potencia sea por lo menos de 0,95. ¾ AC3: para control de motores jaula de ardilla (motores de rotor en cortocircuito) que se apagan en plena marcha.

Al cierre se produce el paso de corrientes de arranque, con intensidades equivalentes a 5 o mas veces la IN del motor.

A la apertura corta el paso de corriente equivalentes a la IN absorbida por el motor. Es un corte relativamente fácil. ¾ AC2: se refiere al arranque, al frenado en contracorriente, así como a la marcha por impulso permanente de los motores de anillos. (ó cuyo factor de potencia esta entre 0,3 y 0,7).

Al cierre el contactor establece el paso de corrientes de arranque equivalente a más o menos 2,5 veces la IN del motor.

A la apertura el contactor debe cortar la intensidad de arranque, con una tensión inferior o igual a la tensión de la red. ¾ AC4: se refiere al arranque, al frenado en contracorriente y a la marcha por impulso permanente de los motores de jaula.

Al cierre se produce el paso de corrientes de arranque, con intensidades equivalentes a 5 o más veces la IN del motor.

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Su apertura provoca el corte de la IN a una tensión, tanto mayor cuanto menor es la velocidad del motor. Esta tensión puede ser igual a la de la red.

El corte es severo.

En C.C. se encuentran cinco categorías de empleo: DC1, DC2, DC3, DC4 y DC5.

Un mismo contactor, dependiendo de la categoría de empleo, puede usarse con diferentes intensidades. Por ejemplo un contactor que en categoría AC1 puede usarse para controlar hasta 80 A, en la categoría AC3 solamente podrá usarse para controlar hasta unos 63 A. Esta especificación la debe dar el fabricante.

VENTAJAS PARA SU USO • Automatización en el arranque y paro de motores.

• Posibilidad de controlar completamente una maquina, desde varios puntos de maniobras o estaciones.

• Se puede maniobrar circuitos sometidos a corrientes muy altas, mediante corrientes muy pequeñas.

• Seguridad del personal, dado que las maniobras se realizan desde lugares alejados del motor y u otro tipo de carga, y las corrientes y tensiones que se manipulan con los aparatos de mando son o pueden ser pequeñas.

• Control y automatización de equipos y maquinas con procesos complejos, mediante la ayuda de aparatos auxiliares de mando, como interruptores de posición, detectores inductivos, presóstatos, temporizadores, etc.

• Ahorro de tiempo al realizar maniobras prolongadas.

CRITERIOS PARA SU SELECCIÓN Para elegir el contactor mas conveniente y adecuado se debe tener presente.

Tipo de corriente, tensión de alimentación de la bobina y frecuencia.

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Potencia nominal de la carga.

Condiciones de servicio. Ligera, normal, dura, extrema. Existen maniobras (marcha por impulso permanente, inversión inmediata de un motor…) que modifican la intensidad de arranque y de corte.

Frecuencias de maniobras (cierre + apertura), robustez mecánica (maniobras en vacío) y robustez eléctrica (maniobras bajo carga).

Si es para el circuito de potencia o de mando y el número de contactos auxiliares que necesita.

Para trabajos silenciosos o con frecuencias de maniobra muy altas es recomendable el uso de contactores estáticos o de estado sólido.

Por la categoría de empleo.

CAUSAS DE DETERIORO O DAÑO Cuando un contactor no funciona o lo hace en forma deficiente, lo primero que debe hacerse es revisar el circuito de mando y de potencia (esquemas y montaje), verificando el estado de los conductores y de las conexiones, porque se pueden presentar falsos contactos, tornillos flojos, etc.

Además de lo anterior es conveniente tener presente los siguientes aspectos: EN LA BOBINA La tensión permanente de alimentación debe ser la especificada por el fabricante, ± un 10 % de tolerancia.

El cierre del contactor se puede producir ± con el 85 % de la Vn y la apertura se puede producir si esta desciende ± del 65 %.

Cuando se producen caídas de tensión frecuentes y de corta duración, se pueden emplear retardadores de apertura capacitivos.

Si el núcleo y la armadura no se cierran por completo, la bobina se recalentará hasta deteriorase por completo, por el aumento de la corriente de mantenimiento.

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EN EL NUCLEO Y LA ARMADURA Cuando el núcleo y la armadura no se juntan bien y/o se separan, produciendo un campo electromagnético ruidoso, es necesario revisar: La tensión de alimentación de la bobina. Si es inferior a la especificada, generará un campo magnético débil, sin la fuerza suficiente para atraer completamente la armadura.

Los muelles: ya que pueden estar vencidos, por fatiga del material, o muy tensos.

La presencia de cuerpos extraños en las superficies rectificadas del núcleo y/o la armadura. Estas superficies se limpian con productos adecuados (actualmente se fabrican productos en forma de aerosoles). Por ningún motivo se deben raspar, lijar y menos aun limar.

EN LOS CONTACTOS Cuando se produce un deterioro prematuro es necesario revisar: Si el contactor corresponde a la potencia nominal (Pn) del motor, y al número y frecuencia de maniobras requerido.

Cuando la elección ha sido adecuada y la intensidad de bloqueo del motor es inferior al poder de cierre del contactor, el daño puede tener origen en el circuito de mando, que no permite un correcto funcionamiento del circuito electromagnético.

Caídas de tensión en la red, provocadas por la sobreintesidad producida en el arranque del motor, que origina perdida de energía en el circuito magnético, de tal manera que los contactos, al no cerrarse completamente y acrecer de la presión necesaria, acaban por soldarse.

Cortes de tensión en la red: al reponerse la tensión, si todos los motores arrancan simultáneamente, la intensidad puede ser muy alta, provocando una INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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caída de tensión, por lo cual es conveniente colocar un dispositivo, para espaciar los arranques por orden de prioridad.

Microcortes en la red: cuando un contactor se cierra nuevamente después de algún microcorte (corte que dura algunos milisegundos), la fuerza contraelectromotriz produce un aumento de la corriente pico, que puede alcanzar hasta el doble de lo normal, provocando un arco eléctrico e incluso la soldadura de algunos contactos, entre otros problemas. Este inconveniente puede eliminarse usando un temporizador, que retarde dos o tres segundos el nuevo cierre.

Vibración de los contactos de enclavamiento, que repercuten en el electroimán del contactor de potencia, provocando cierres incompletos y soldadura de los contactos.

Potencia mecánica Corriente de servicio (Pm) (Kw) (Ie) (A) 220 V 380 V 0,75 3 2 1,1 4 2,5 1,5 6 3,5 2,2 8,5 5 3 11 6,5 4 14,5 8,5 5,5 18 11,5 7,5 25 15,5 10 35 21 11 39 23 15 51 30 22 73,5 44 - La naturaleza y la utilización del receptor, o sea, su categoría de servicio.

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Categoría de servicio AC1 AC2 AC3 AC4

Ic / Ie 1 2,5 1 6

Factor de potencia 0,95 0,65 0,35 0,35

- La corriente cortada, que depende del tipo de categoría de servicio y se obtiene a partir de la corriente de servicio, amperios (A).

Los pasos a seguir para la elección de un contactor son los siguientes: 1. Obtener la corriente de servicio (Ie) que consume el receptor.

2. A partir del tipo de receptor, obtener la categoría de servicio.

3. A partir de la categoría de servicio elegida, obtener la corriente cortada (Ic) con la que se obtendrá el calibre del contador.

Además, hay que considerar la condición del factor de potencia, ya que, en el caso de los circuitos de alumbrado con lámparas de descarga (vapor de mercurio, sodio,...) con factor de potencia 0,5 (sin compensar), su categoría de servicio es AC3, aunque por su naturaleza debería ser AC1. Mientras que si estuviera compensado a 0,95, su categoría sería AC1.

EJEMPLO Elegir el contactor más adecuado para un circuito de calefacción eléctrica, formado por resistencias débilmente inducidas, cuyas características son las siguientes: - Tensión nominal: 220 V - Potencial total: 11 kW - Factor de potencia: 0,95 inductivo.

Solución: 1. La corriente de servicio se obtiene aplicando la expresión de la potencia en circuito trifásico: Ic = P / √3 * V * cos ϕ = 30,5 A INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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2. La categoría es AC1, por ser resistivo el receptor y su factor de potencia próximo a la unidad.

3. La corriente cortada es igual a la servicio, por lo que el calibre del contactor a elegir es de 32 A. Las categorías del contactor elegido son: - Categoría: AC1 (por ser el cos ϕ = 0,95).

- Calibre: 32 A. ETAPAS DE OPERACIÓN DE UN MOTOR

BIBLIOGRAFIA: - FLOWER LEIVA, LUIS. Instalaciones eléctricas, Tomo III, Alfaomega - http://www.controlelectrico.com/control/ INSTRUCTOR: RICARDO MARISCAL CHUSCANO

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