Contactores y dispositivos de mandoLos contactores revolucionaron el mundo de la automatizacin elctrica.

Un contactor es fundamentalmente un interruptor electromagntico, es decir accionado por un electroimn.

Permite o interrumpe automaticamente el flujo de corriente.

Contactores y dispositivos de mandoLos contactores se emplean normalmente para conmutar tensiones bajas y medias y corrientes desde unos pocos hasta varios cientos de amperios.

Trabajan con una amplia gama de tensiones de mando.

VentajasProporcionan alto nivel de seguridad a las personas, dado que las maniobras se realizan desde lugares alejados.

Permiten controlar y automatizar equipos que manejan procesos relativamente complejos mediante la ayuda de dispositivos auxiliares de mando.

VentajasSe montan sobre rieles o perfiles normalizados de 35 mm de ancho.

Disponen de una gran variedad de accesorios como contactos auxiliares NO y NC de instalacin frontal o lateral.

Caractersticas constructivasUn contactor electromagntico en su forma mas simple consta de:Una bobinaUn ncleo fijoUn ncleo movilUn juego de contactos

Caractersticas constructivasLa bobina, el nucleo fijo y la armadura, constituyen lo que se denomina el circuito electromagntico.

La bobina cuya funcin es generar el campo magntico est formada por un gran nmero de espiras.

Caractersticas constructivas

Caractersticas constructivasEn el caso de una bobina AC, la corriente inicial denominada corriente de cierre o de llamada, es relativamente alta.

Una vez que se cierra el circuito, la corriente se reduce considerablemente hasta estabilizarse en un valor diez o ms veces menor, llamada corriente de mantenimiento.

Caractersticas constructivasLas bobinas AC se disean para soportar las altas corrientes de llamada solo durante unos pocos milisegundos y operar con la baja corriente de mantenimiento.

En una bobina DC, la corriente de llamada y de mantenimiento son iguales, por esta razn una bobina AC no debe alimentarse con DC. (Exepto caso especial).

Caractersticas constructivasEn la actualidad , se consiguen contactores AC de 24 V, 48 V, 100-120 V, o 208-220 V, para 50 o 60 Hz.

Y contactores DC desde 12 V hasta 220 V, y tambin se dispone de contactores que trabajan con AC o DC dentro de una amplia gama de valores.

Caractersticas constructivasLas normas internacionales estipulan que un contactor, debe funcionar como mnimo con tensiones entre el 85% y el 110% de la tensin nominal de control.

Ejm . Un contactor de 220 V debe trabajar eficientemente con tensiones entre 187 V y 242 V.

Caractersticas constructivasLos contactos cuya funcin es abrir o cerrar uno o ms circuitos externos cuando se energiza la bobina son generalmente de cobre fosforado.

En los puntos de contacto propiamente dichos , se utilizan aleaciones de platino, cadmio, niquel, paladio, etc, con el fin de hacerlos ms resistentes a los arcos electricos, la erosin, y la tendencia a soldarse.

Caractersticas constructivasLos contactores Principales son generalmente del tipo NO

Los mismos estn ubicados en una zona llamada cmara desionizadora o apagachispas, cuya funcin es extinguir en el menor tiempo posible el arco o chispa.

Caractersticas constructivasLos contactos auxiliares se utilizan en la etapa de mando para permitir o interrumpir el flujo de corriente, hacia las bobinas de los contactores o elementos de sealizacin.

Los contactos auxiliares pueden ser NO o NC y actuar tan pronto se energiza la bobina o hacerlo unos milisegundos antes o despus.

Caractersticas constructivas

TIPOS DE CONTACTORESClasificacin de acuerdo a la estructura:Electromecnicos

Estticos o de estado slido

Basados en tiristores (SCRs, TRIACS, GTOs, etc)No utilizan partes mviles y son mas silenciosos, seguros y compactos .

Son mas costosos, disipan potencia mas alta, y son muy sensibles al ruido elctrico.

Tipos de contactoresPor estas razones los contactores de estado solid solo se emplean en casos muy especiales.(ejm: ambientes explosivos).

Muchos contactores electromecnicos modernos, son a su vez electrnicos, incorporan circuitos de estado slido que regulan automticamente la corriente aplicada a la bobina (AC o DC).

Tipos de contactoresEsta misma circuitera se encarga de regular las maniobras de cierre y mantenimiento, reducir el consumo de potencia, etc.

Una clasificacin ms general es la relacionada con la clase de servicio o categora de empleo.

Tipos de contactoresLos tipos de servicio mas frecuentes para contactores AC son:Contactores Clase AC1. Para conexin y cortes de cargas resistivas o debilmente inductivas, con factor de potencia por encima de 0.95.

Contactores Clase AC2. Para el mando de motores AC de rotor en cortocircuito, sin posibilidad de corte durante el arranque, ni inversin a plena marcha.

Contactores Clase AC2En el instante del cierre, el contactor debe permitir el paso de la corriente de arranque la cual puede llegar a ser unas 2.5 veces la corriente nominal.

En la apertura el contactor debe ser capaz de cortar la corriente de arranque con una tensin aplicada igual o inferior a la de red.

Tipos de contactoresContactores clase AC3. Para el control de motores AC de jaula de ardilla con limitacin de corriente por resistencias, autotransformador u otros medios.

Al cierre debe permitir paso de corrientes de arranque hasta 5 o mas veces la corriente nominal.A la apertura deben cortar el paso de la corriente nominal que es una maniobra relativamente sencilla. Esta es la clase de servicio mas utilizada.

Contactores clase AC4Para el mando de motores AC de jaula de ardilla con limitacin de corriente por resistencias, autotransformador u otros medios

Al cierre debe permitir el paso de corrientes hasta 5 o mas veces la corriente nominal.

A la apertura debe cortar la corriente nominal a la tensin de red a una tensin dependiente de la velocidad del motor.

Contactores Clase DC

Tambin existen clases de servicios equivalentes para DC.

De cualquier modo, un contactor especificado para una clase de servicio determinado puede ser utilizado para controlar diferentes niveles de corriente, siempre y cuando no excedan las corrientes del fabricante.

Especificaciones Adems de la clase de servicio otras especificaciones importantes, que determinan su idoneidad para una aplicacin determinada y figuran en la placa de datos son:

Un : Tensin auxiliar o de mando.Tensin de alimentacin de la bobina de mando

Pn : Potencia de mandoPotencia necesaria para activar la bobina de mando

Ui : Tensin de aislamientoTensin de prueba entre circuito de mando y contactores

EspecificacionesUe : Tensin de empleoTensin de trabajo de los contactores de potencia

Ith : Corriente trmicaCorriente mxima que pueden soportar los contactores una vez cerrados sin sobrepasar los limites de calentamiento. No debe confundirse con la corriente de empleo.

Ie : Corriente de empleoEs la corriente que el dispositivo es capaz de accionar o de interrumpir para cada tensin de empleo y con carga resistiva.

EspecificacionesPoder de corte : Relacionado con la clase de servicio o categora de empleo. Se define por la corriente que el dispositivo es capaz de accionar o interrumpir para cada tipo de carga.

Poder de cierre : Valor de la corriente, independientemente de la tensin, que un contactor puede establecer en forma satisfactoria y sin peligro de que sus contactos se suelden.

Especificaciones (ejm)FabricanteSiemensReferencia3RT1046Caractersticas Mecnicas Tamao S3Ancho de montaje70mmRobustez mecnica10 millones de ciclos de maniobraCaractersticas elctricas

Tensin de empleo Ue690 V maxCategoras de empleoAC2 y AC3Corrientes de empleo Ie100 A a 440V AC195 A a 440 V AC295 A a 440 V AC3Potencias de empleo22KW a 220V45 Kw a 440V55 Kw a 500 V55 Kw a 690 VTensin de mando Un230VPotencia de mando Pn218 VAPotencia de retencin Ph21 VA

Dispositivos de mandoLos contactores por si solos, son simplemente dispositivos de maniobraPara incorporarlos a un automatismo elctrico, necesitan de elementos de mando.

Los elementos de mando pueden ser accionados por el operario, o por factores externos como la presin, el tiempo, la luz, la temperatura, una accin mecnica, un campo magntico, etc.

Pulsadores Los pulsadores son dispositivos de maniobra manuales, cuyo contacto o contactos cambian de estado mientras se ejerce una fuerza externa sobre ellos, retornando a su posicin original cuando se liberan.

Pulsadores

Dependiendo de la funcin que realizan pueden ser NC o de desconexin y NO o de conexin.

Tambin se disponen de pulsadores de desconexin mltiple, de conexin mltiple, o combinadas, formados por dos o mas contactos NC, NO, y NC-NO.

Todos estos dispositivos vienen en una gran variedad de tamaos, presentaciones, formas de montaje, etc.Ejemplos: ( pulsadores de montaje rasante o saliente, de accionamiento por llave, de emergencia, luminosos, etc)

Pulsadores

SelectoresSon interruptores de dos o mas posiciones, generalmente giratorios, que se utilizan para elegir un determinado tipo de maniobra (ejm: el sentido de giro de un motor).

Puede ser de retorno manual o automtico, y de accionamiento por perilla, llave, etc.

Al igual que los pulsadores, estn diseados para ser colocados en el frente de los tableros de control.

Finales de carrera Los interruptores de limite o final de carrera, son dispositivos auxiliares de mando especialmente diseados para ser accionados por maquinas o partes de las mismas e indicar su presencia, ausencia o posicin.

Normalmente poseen dos contactos, uno NO y otro NC, unidos mecnicamente.

Son de apertura o ruptura brusca, esto significa que la velocidad de desplazamiento de los contactos mviles no depende de la velocidad del rgano de mando. Por tanto una vez iniciado su recorrido, debe completarlo necesariamente.

Finales de carrera Una variante de los interruptores de limite son los micro interruptores, utilizados en maquinas de dimensiones pequeas o con desplazamientos cortos.

Tambin existen interruptores de limite accionados por boyas o flotadores empleados para regular o controlar el nivel de lquidos.

Detectores o captadoresSon dispositivos electrnicos que transmiten informacin sobre: presencia, ausencia, paso, fin de recorrido, rotacin, contaje, etc de objetos sin entrar en contacto fsico con las piezas.

Pueden ser inductivos, capacitivos, fotoelctricos.

Los fotoelctricos pueden ser de sistemas de barrera, reflex, fibra ptica, etc.

Los inductivos se utilizan para detectar objetos metlicos y los capacitivos para detectar objetos metlicos y no metlicos.

Detectores o captadores

DISPOSITIVOS DE PROTECCINTodo circuito debe contar con algn tipo de dispositivo de proteccin contra sobrecorriente debidamente calibrado as como medios para llamar la atencin sobre su correcto o incorrecto funcionamiento

Los aparatos de proteccin son elementos destinados a proteger la carga, los aparatos de maniobra y los conductores de un circuito.

En general todo circuito debe llevar varias protecciones en forma escalonada y debidamente dimensionadas. La mas debil es la que se encuentra prxima a la carga

Dispositivos de proteccin

Las ultimas protecciones en colocarse son las que van en las lneas de alimentacin y protegen todo el circuito.

Los dispositivos de proteccin comnmente utilizados en los circuitos industriales pueden ser agrupados en dos categoras manuales o automticos.

Los dispositivos automticos mas empleados son los reles trmicos, termomagenticos, y electromagnticos.

Los dispositivos manuales mas comunes son los fusibles y los breakers o disyuntores.

FusiblesUn fusible es un hilo o trozo de metal de corta longitud calibrado especficamente para transportar corrientes por debajo de un valor predeterminado . (ejm: 30 A).

Los fusibles pueden ser de varios tipos, dependiendo tanto de su forma como de la rapidez con que actan.

Segn su forma existen fusibles de botella, de cartucho, etc.

Atendiendo a su velocidad, se habla de fusibles de accin rpida o de accin lenta. Estos pueden soportar corrientes de sobrecarga relativamente altas en forma momentnea sin destruirse.

BreakersTambin denominados disyuntores son dispositivos diseados para permitir la conexin y desconexin manual de un circuito cuando la corriente a travs del mismo esta dentro de los limites permisibles y desconectarlo automticamente sin destruirse cuando esta supera un valor predeterminado.

Estn formados internamente por una lamina bimetlica que se calienta por efecto del paso de la corriente y cuando llega a un valor limite, la lamina se dobla lo suficiente para liberar un mecanismo que abre los contactos.

La mayora de breakers incluyen un circuito electromagntico que abre instantneamente el sistema en caso de cortocircuito.

Reles trmicosLos reles trmicos son elementos de proteccin contra sobrecargas basados en el principio de deformacin bimetlica bajo la accin del calor.

Este efecto es usado para accionar unos contactos auxiliares, los cuales desenergizan el circuito protegido y enegizan al mismo tiempo un elemento de sealizacin.

El bimetal esta formado por dos elementos de diferente coeficiente de dilatacin generalmente hierro y niquel. El calor necesario es producido por una resistencia arrollada alrededor del bimetal.

Reles trmicosUna ves disparado el rele trmico este es devuelto a su estado natural de forma manual o automtica.

En el mtodo manual el operario presiona un botn generalmente de color azul (RESET) que lleva el trmico para este propsito.

En el modo automtico el trmico se rearma por si mismo una ves que el bimetal vuelve a su temperatura normal. Algunos trmicos admiten un solo mtodo de rearme, mientras que en otros es seleccionable.

Reles trmicosUna variante de los reles trmicos convencionales son los reles trmicos diferenciales, los cuales detectan corrientes de fuga provocados por desequilibrios en redes trifsicas.

Al ser detectada la falla en cualquiera de las tres fases, se accionan los contactos auxiliares del rele trmico y se interrumpe automticamente el circuito de mando.

En la actualidad la mayora de reles trmicos son tambin diferenciales y se fabrican para un rango de corrientes determinado, ejm: 6 a 13 A. Seleccionable mediante un potencimetro incorporado.

Reles trmicos

Reles termomagnticos

Son dispositivos que protegen simultneamente contra sobrecargas y cortocircuitos.

La proteccin contra sobrecargas la realiza de una manera idntica a la de los reles trmicos.

Para la proteccin contra cortocircuitos que es instantnea cuentan con una bobina a travs de la cual circula la corriente del circuito de potencia y unos contactos auxiliares.

Ambos ajustes se realizan en forma independiente.

Guardamotores

Los guardamotores son dispositivos de maniobra y proteccin de accionamiento manual y de desconexin manual o automtica.

La desconexin automtica se produce por accionamiento de un rele termomagntico incorporado.

Por tanto los guardamotores protegen contra sobrecargas y cortocircuitos, y permiten desconectar los motores de la red durante trabajos de mantenimiento o mientras se realizan modificaciones en las instalaciones.

Guardamotores

Mantenimiento

GeneralesSi un contactor no funciona o lo hace en forma deficiente, lo primero que se tiene que hacer es revisar los esquemas y el montaje fsico de los circuitos de mando y de potencia.

Revisar el estado de los conductores y las conexiones a los bornes, muchas fallas son causados por contactos falsos, tornillos flojos, alambres rotos, etc

Mantenimiento bobina

Nunca alimente la bobina de un contactor AC con DC, ni viceversa, excepto si el contactor utiliza una bobina DC precedida de un rectificador.

Nunca energice la bobina de un contactor si la misma no tiene el ncleo y la armadura instalados, o si estos no pueden juntarse por alguna razn.

Las bobinas estn normalmente diseadas para operar con tensiones dentro del 10% de la tensin nominal. Por fuera de este rango puede no trabajar confiablemente.

Mantenimiento ncleo y armadura

Si el ncleo y la armadura no se juntan o separan correctamente durante las maniobras de cierre o apertura, se originan zumbidos, ruidos y vibraciones que pueden estropear el contactor a corto o mediano plazo.

Estos efectos pueden ser debido a una tensin de alimentacin muy baja, resortes muy tensos o fatigados, presencia de cuerpos extraos en la superficie del entrehierro, etc.

Utilizar productos especiales formulados para limpiar la superficie del ncleo y la armadura. Nunca las raspe, lije o lime.

Mantenimiento Contactos Los contactos principales de los contactores requieren de un mantenimiento peridico para que el contacto se establezca siempre en forma optima.

Los contactos principales van sufriendo con el tiempo sntomas de desgaste, por lo cual es necesario verificar peridicamente la cota de presin.

Un deterioro prematuro puede ser debido por ejemplo a que el contactor no corresponde a la potencia nominal del motor o al numero y frecuencia de maniobras requerido por la aplicacin.

Mantenimiento Contactos Al cambiar los contactos se debe tener en cuenta las siguientes recomendaciones:Cambiar todos los contactos y no solamente el daado.Alinear los contactos respetando la cota inicial de presin.Verificar la presin de cada contacto con el contactor en funcionamiento.Verificar que los tornillos y tuercas queden bien apretados.Los contactos auxiliares tambin necesitan mantenimiento peridico.

Mantenimiento Carcasa

Si se presenta algn tipo de rotura, parcial o total, de la carcasa de un contactor, no utilizar pegantes de ningn tipo para repararla. Se debe remplazar completamente.

ESQUEMAS ELCTRICOSCon el fin de facilitar su ejecucin, anlisis, y mantenimiento, los circuitos elctricos industriales se representan mediante esquemas.

Un esquema es una representacin grafica en lenguaje simblico de elementos y la forma en que se conectan para cumplir una funcin.

Los componentes, trazos, y dems elementos se identifican mediante smbolos alfanumricos llamados designadores formados por nmeros o letras.

Esquemas elctricosUn esquema elctrico debe ser realizado de tal forma que muestre, las condiciones del circuito al que se refiere en condiciones de reposo y sea fcil de interpretar por otros.

En particular deben minimizarse los cruces entre lneas y especificarse claramente cuando dos lneas que se cruzan estn o no conectadas entre si.

Deben diferenciarse claramente las uniones elctricas de las uniones mecnicas utilizando lneas continuas para el primer caso y lneas punteadas para el segundo.

Esquemas elctricosTodos los elementos de un esquema deben estar claramente identificados, as como sus respectivas entradas y salidas.

Los smbolos de elementos pertenecientes a un mismo dispositivo, la bobina y los contactos de un contactor, se identifican con la misma marca.

Un dispositivo no puede estar en dos o mas partes diferentes de un circuito realizando simultneamente varias funciones distintas.

Tipos de esquemasDependiendo de los niveles de corriente manejados, los circuitos elctricos industriales se clasifican en circuitos de potencia y circuitos de mando.

Los circuitos de potencia en particular, se representan mediante esquemas multifilares que muestran como se conectan las cargas de potencia a la red principal de energa.

En los mismos se especifican todos los elementos con sus correspondientes smbolos, marcas, e ndices, as como los conductores o conexiones entre ellos.

Circuito de potencia

Tipos de esquemasLos circuitos de mando por su parte se representan mediante esquemas bifilares o de funcionamiento.

Este tipo de esquemas muestran las formas como se conectan y gobiernan las bobinas de los contactores y dems elementos de control y sealizacin.

Estn compuestos bsicamente por dos trazos horizontales separados, correspondientes a las lneas de alimentacin y una serie de trazos verticales entre ellos que representan los circuitos parciales.

Circuito de mando

TEMPORIZADORESLos temporizadores o reles de tiempo son dispositivos dotados de contactos NC o NO que se abren o cierran despus de un tiempo establecido.

Si los contactos actan despus de haber sido energizado el dispositivo se habla de un temporizador ON DELAY.

Si los contactos actan despus de haber sido desenergizado el dispositivo se habla de un temporizador OFF DELAY.

TemporizadoresDependiendo de su caracterstica constructiva los temporizadores pueden ser electromecnicos, neumticos o electrnicos.

En un temporizador electromecnico el conteo del tiempo se inicia energizando un pequeo motor que gira a velocidad constante y mueve una serie de engranajes.

En los temporizadores neumticos la temporizacion se obtiene regulando la entrada de aire en un fuelle, hasta que este ultimo se llene completamente y acciona unos contactos

TemporizadoresEn los temporizadores electrnicos la temporizacion la controlan osciladores y otros tipos de circuitos electrnicos.

Son mas delicados que los electromecnicos y neumticos, pero su uso es cada vez mas extendido debido a su gran versatilidad y los diferentes modos de funcionamiento.

En algunos modelos el sistema de temporizacion se conecta directamente a las lneas de alimentacin, mientras que en otros deben energizarse conectados en serie con la bobina de un contactor.

TemporizadoresEn los temporizadores electrnicos la temporizacion la controlan osciladores y otros tipos de circuitos electrnicos.

Son mas delicados que los electromecnicos y neumticos, pero su uso es cada vez mas extendido debido a su gran versatilidad y los diferentes modos de funcionamiento.

En algunos modelos el sistema de temporizacion se conecta directamente a las lneas de alimentacin, mientras que en otros deben energizarse conectados en serie con la bobina de u contactor.

Temporizadores

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