6.5 V Rels termomagnticosTambin son conocidos como PIA (Pequeos Interruptores Automticos), se utilizan para la proteccin de los circuitos elctricos, contra cortocircuitos y sobrecargas, en sustitucin de los fusibles, ya que tienen la ventaja de que no hay que reponerlos, se rearman de nuevo y siguen funcionando. Segn el n de polos se clasifican en unipolares, bipolares, tripolares y tetrapolares (para redes trifsicas ms neutro).Estos aparatos constan de un disparador o desconectador magntico, formado por una bobina, que acta sobre un contacto mvil al sobrepasar la intensidad que la atraviesa su valor nominal (In). ste es el elemento que protege la instalacin contra cortocircuitos.Tambin poseen un desconectador trmico, formado por una lmina bimetlica, que se dobla al ser calentada por un exceso de intensidad. No podremos volver a rearmar el contactor hasta que no se haya enfriado la lmina bimetlica.

Al igual que los rels trmicos, son aparatos destinados a proteger los motores contra posibles sobrecargas.

Est conformado por un ncleo horizontal, sobre el cual se han bobinado dos arrollamientos de alambre: un primario, por el que circula la corriente de control, y un secundario, cuyos extremos estn unidos a un bimetal.

Cuando la corriente a controlar pasa por el bobinado primario, crea un campo magntico que, por una parte tiende a atraer una lmina flexible hacia el ncleo, y por otra induce en el secundario una corriente que la recorre y calienta el bimetal.

El rel tiene dos modalidades para actuar:

a) Disparo diferido (por accin del trmico): si la corriente sobrepasa el valor ajustado, el bimetal se calienta y se deforma, dejando libre, despus de cierto tiempo, un tope (unido a la lmina que bloquea el bimetal). La unin tope-lmina se flexiona, y una palanca acta sobre el eje de transmisin, provocando la apertura de un contacto colocado en el interior de una cmara. El rearme se puede realizar solamente cuando el bimetal se enfra suficientemente.

b) Disparo instantneo (por accin del elemento magntico): si la corriente adquiere rpidamente un valor muy elevado provocado por un cortocircuito, se genera un campo magntico muy intenso, de manera que antes que el bimetal se deforme lo necesario para liberar el tope, la atraccin magntica sobre la lmina es ms fuerte que el resorte que lo mantiene contra el tope, de manera que sta se pega al ncleo, haciendo que una palanca acte sobre el eje de transmisin, para que provoque la apertura del contacto que se encuentra en la cmara, como en el caso de disparo diferido.

6.6 Rels electromagnticosSirven para la proteccin de circuitos contra fuertes sobrecargas, realizando la desconexin del circuito de mando instantneamente.

Su funcionamiento est basado en la fuerza producida por un electroimn sobre una armadura parecida a la de un contactor.

Cuando la corriente que absorbe el motor es muy superior a la corriente nominal, la bobina del electroimn crea un fuerte campo magntico, suficiente para ejercer una fuerza de atraccin capaz de vencer el par resistente contrario.

Unidos a la armadura estn los contactos del circuito de mando, dando lugar, por tanto, a la apertura del circuito, cuando la armadura se mueve. Al interrumpirse el circuito de alimentacin, el rel vuelve a su posicin de reposo por accin del muelle.

6.7 Rel electromagntico diferencialUn interruptor diferencial es un aparato cuya misin es desconectar una red de distribucin elctrica cuando alguna de sus fases se pone a tierra, bien sea directa o indirectamente.

El interruptor diferencial se activa al detectar una corriente de defecto (Id), que sea superior a su umbral de sensibilidad (valor programado para que salte).

Este rel dispone de un circuito magntico en forma toroidal sobre el que se bobinan, en el mismo sentido, los conductores de las tres fases. En condiciones normales la suma geomtrica de las corrientes de las tres fases es nula y no hay flujo resultante. Solamente cuando se presenta una corriente de fuga a tierra, y sta alcanza un valor de sensibilidad del aparato, se producir un flujo resultante. Este flujo induce en la bobina una corriente que anula el efecto del imn, y hace que se abra un contacto, des energizando el circuito de mando, y por consiguiente el circuito total.

La sensibilidad de estos dispositivos vara de 30 mA a 500mA, segn el grado de proteccin que se requiera.

6.8 FusiblesSon elementos destinados especficamente para proteger contra cortocircuitos. Todo circuito, sea de potencia, sea de mando, debe protegerse contra posibles cortocircuitos con fusibles o rels termo magnticos.

Los fusibles o cortacircuitos no son ms que una seccin de hilo ms fino que los conductores normales, colocado en la entrada del circuito a proteger, para que al aumentar la corriente debido a un cortocircuito, sea la parte que ms se caliente y, por tanto, la primera en fundirse. Una vez interrumpida la corriente, el resto del circuito ya no sufre dao alguno.

Antiguamente los fusibles eran finos hilos de cobre o plomo colocados al aire, lo cual tena el inconveniente de que al fundirse saltaban pequeas partculas incandescentes, dando lugar a otras averas en el circuito. Actualmente la parte o elemento fusible suele ser un fino hilo de cobre o aleacin de plata colocados dentro de unos cartuchos cermicos llenos de arena de cuarzo, con lo cual se evita la dispersin del material fundido.

6.9.1 Tipos de fusiblesLos fusibles se clasifican en tres tipos, dependiendo de la rapidez de fusin:

a) Fusibles lentos (gT)Son los menos utilizados. Se utilizan para la proteccin de redes areas de distribucin debido a los cortocircuitos momentneos que los rboles o el viento pueden hacer entre los conductores. Funden en un segundo para I = 5 If (Intensidad de Fusin).

b) Fusibles rpidos (gF) Utilizados generalmente para la proteccin de redes de distribucin con cables aislados y para los circuitos de alumbrado. Funden en un segundo para I = 2,5 If.

c) Fusibles de acompaamiento (aM)Fabricados especialmente para la proteccin de motores, debido a que aguantan, sin fundirse, los picos de intensidad generados por los motores al ponerse en marcha. Funden en un segundo para I = 8 If.

El fusible, utilizado como elemento componente de una salida a motor, solo debe actuar frente a cortocircuitos. Es decir, las sobrecargas no deben producir la operacin del fusible, por lo cual debe emplearse el fusible de respaldo, llamado para baja tensin tipo aM. La curva caracterstica del fusible aM lo hace insensible a las sobrecargas, siendo diseado el elemento fusible de este tipo de fusibles ms resistente a la fatiga mecnica debida a los esfuerzos de contraccin y dilatacin trmica causadas por las sobrecorrientes de los sucesivos arranques. Se muestra a continuacin una figura donde se comparan las curvas de los fusibles tipo aM y gL (uso general).

6.9.2 Utilizacin de fusiblesLa temperatura ambiente es de 40C. En caso de que la temperatura sea superior a 55C, es necesario aplicar el coeficiente de desclasificacin. Segn la siguiente frmula:

120 T ambDesclasificacin = 65

Antes de elegir un fusible se debe estudiar sus caractersticas, y, en especial:

Intensidad de utilizacin. Tipo de aplicacin. Arranque del motor. Temperatura de servicio. Tensin de servicio.

6.9.3 Disposicin de los fusibles en el circuito

F12L356L2NL115N2FL3L2L163434L1

1

F

2

Circuito trifsico con neutro(L1-L2-L3-N)Circuito monofsico(L1-N)Circuito trifsico(L1-L2-L3)

6.9.4 Fusibles para circuitos trifsicos (motores)

L356L234L1F12

Fusibles individualizados que pueden suministrarse en bloque o separados.

135462QF

Seccionador con fusibles incorporados.Esta disposicin permite el cambio de los fusibles sin estar sometidos a la tensin de la red.

135462353638

Seccionador con fusibles incorporados.Sistema percutor mediante el cual puede detectarse la rotura o fusin de un fusible, ordenando en consecuencia la accin de parada de la instalacin, para proceder a la sustitucin del fusible fundido.

QF

6.9.5 Fusibles para lneas trifsicasFusibles para la proteccin de lneas segn VDE 0635 y los interruptores de proteccin de lneas segn VDE 0641 y 0643.

Seccin nominal

Intensidad nominal del fusibleLos valores indicados entre parntesis corresponden a las nuevas prescripciones

Grupo 1Hasta 3 conductores en tubosGrupo 2Hilos entubados, lneas tendidas en locales hmedos (hasta ahora denominadas lneas similares a cables), conductores con alma, lneas de varios conductores tendidas libremente al aire y lneas de varios conductores para su empalme a consumidores de corriente de emplazamiento variable (incluyendo lneas de arrastre)Grupo 3Lneas de un conductor tendidas libremente al aire, encontrndose los conductores a una distancia entre s que por lo menos debe ser equivalente al dimetro de la lnea, y lneas de un conductor para su empalme a consumidores de emplazamiento variable

mm2Cobre(A)Aluminio(A)Cobre(A)Aluminio(A)Cobre(A)Aluminio(A)

0,7511,52,54610162535507095120150185240-1015 (16)202535 (36)5060 (63)80100125---------15 (16)202535 (36)5060 (63)80100------1015 (16)202535 (36)5060 (63)80100125160225 (224)260 (250)300350 (355)350 (355)430 (425)---202535 (36)5060 (63)80100125160200225 (224)260 (250)300350 (355)15 (16)202535 (36)5060 (63)80100125160200260 (250)300350 (355)430 (425)430 (425)500---2535 (36)5060 (63)80100125160200225 (224)260 (250)300350 (355)430 (425)

6.9.6 Calibrado de fusibles y rels trmicos para motores trifsicos de 220/240V

MOTOR TRIFASICOFUSIBLESRELE TERMICOSeccin del conductor

PotenciaIntensidadabsorbidaFusiblesaconsejadosPlaya de reglaje

kWCV

A(220V)A(240)A(gl)A(aM)Mn.(A)Mx.(A)mm2

0,060,090,120,180,25

0,370,550,751,11,5

2,2345,56,5

7,51112,51518,5

2225303745

5575901101/121/81/61/41/3

1/23/411,52

345,47,48,7

1015172025

3034405060

751001201500,380,550,761,11,4

2,12,73,34,96,2

8,711,615,320,623,7

27,439,243,852,664,9

75,284,4101124150

1812452923580,350,50,6811,38

1,932,33,14,15,6

7,910,61418,921,8

24,835,340,248,258,7

68,977,292,7114136

166226268327-2244

66101016

1625355050

6380100100125

125160200200250

3154006306300,51122

44668

1016202525

3240636380

80100125125160

2002504004000,270,420,550,91,3

1,72,12,74,05,2

7,59,012,01821

2635353545

60608090110

1401602502500,40,630,831,31,8

2,43,04,06,07,5

11,013,017,62327

3255555570

100100115130160

2002504004001,51,51,51,51,5

1,51,51,51,51,5

1,51,52,546

1010101616

2525357070

70120240240

6.9 Sonda de termistanciasSistema electrnico empleado para proteger los motores, cuando se eleva la temperatura real de los devanados por encima de valores permisibles, desconectando el circuito de mando.

Para que el sistema acte se instalan en los devanados del motor unas termorresistencias PTC (sondas), que captan el calentamiento que se produce en ellos, ya sea por sobrecarga, falta de ventilacin o bloqueos. Se obtiene una proteccin eficaz si las sondas han sido elegidas y montadas correctamente.

Estos dispositivos pueden usarse tambin para proteger cualquier aparato que corra peligro a causa de calentamientos indeseados, siempre y cuando puedan instalarse adecuadamente los termistores PTC.

Aunque hay varios tipos de sondas, las ms utilizadas son las de coeficiente de temperatura positivo (PTC) o termistancias, las cuales se caracterizan por provocar un aumento brusco de su resistencia cuando la temperatura llega a un valor determinado, llamado "temperatura nominal de funcionamiento" (TNF). Para este valor, la termistancia, conectada a un rel electrnico especial, provoca el disparo del contactor de maniobra.Como las sondas miden exclusivamente la temperatura del punto en que hacen contacto, es necesario colocarlas en los puntos ms crticos del arrollamiento del motor; generalmente en el fondo de las ranuras o en las cabezas de bobina del lado de salida del aire. Esto obliga a efectuar su montaje de forma cuidadosa durante la fase de bobinado del motor para asegurar un buen contacto trmico.

Adems de los problemas que lleva la colocacin de la sonda hay otro factor que condiciona decisivamente este sistema de proteccin. A pesar de su pequea masa (como una cabeza de cerilla), la sonda reacciona con un cierto retardo definido por su constante de tiempo trmica, que en la prctica suele ser del orden de 8 a 10 segundos.Esta inercia trmica, normalmente olvidada, es un factor muy importante a tener en cuenta sobre todo en casos de sobrecargas bruscas o bloqueo del rotor.

Como las sondas trmicas slo pueden detectar calentamientos con un cierto retardo, no suministran una proteccin rpida, como sera de desear, en los casos contra fallos de fase, bloqueo del motor, cortocircuito entre fases, y defectos o derivaciones con respecto a tierra. Tampoco las sondas trmicas protegen a los conductores de alimentacin, por lo que su empleo slo es aconsejable en combinacin con otros sistemas de proteccin.

6.10 Guarda motoresLos guardamotores utilizan el mismo principio de proteccin que los interruptores termomagnticos. Son aparatos diseados para ejercer hasta 4 funciones:

1.- Proteccin contra sobrecargas.2.- Proteccin contra cortocircuitos.3.- Maniobras normales manuales de cierre y apertura.4.- Sealizacin.Este tipo de interruptores, en combinacin con un contactor, constituye una solucin excelente para la maniobra de motores, sin necesidad de fusibles de proteccin.

En las figuras adjuntas podemos ver dos circuitos diferentes de alimentacin de un motor segn dos procedimientos; el primero utiliza los fusibles de proteccin de lneas, el imprescindible contactor y su rel trmico; el segundo solamente utiliza un interruptor automtico de motor y un contactor. Las diferencias son notables, as que veamos los inconvenientes y ventajas estudiando la composicin del interruptor automtico de motor.

Como ya hemos dicho, estos interruptores disponen de una proteccin trmica. Cada uno de los tres polos del interruptor automtico dispone de un disparador trmico de sobrecarga consistente en unos bimetales por los cuales circula la intensidad del motor. En caso de una sobrecarga el disparo se produce en un tiempo definido por su curva caracterstica.

La intensidad de disparo trmico es regulable dentro de ciertos lmites. Para el modelo KTA3 de Sprecher existen 13 modelos con intensidades comprendidas entre 0,1 A hasta 25 A. disponiendo cada uno de ellos de un campo de reglaje determinado.

La proteccin magntica o disparador magntico de cortocircuito consiste en un electroimn por cuyo arrollamiento circula la corriente del motor y cuando esta alcanza un valor determinado se acciona bruscamente un ncleo percutor que libera la retencin del mecanismo de disparo, obtenindose la apertura de contactos en un tiempo inferior a 1 ms. La intensidad de funcionamiento del disparador magntico es de 11 a 18 veces la intensidad de reglaje, correspondiente a los valores mximo y mnimo del campo de reglaje.

Otra caracterstica interesante en este tipo de aparatos es la limitacin de la corriente de cortocircuito por la propia resistencia interna del interruptor, correspondiente a los bimetales, disparadores magnticos y contactos. Este efecto disminuye a medida que aumenta la intensidad nominal del aparato.

Gracias al diseo optimizado de las piezas de los contactos y de las cmaras de extincin, estos aparatos tienen un poder de corte muy elevado. As, por ejemplo, a 380V el poder de corte es de 100 kA para los aparatos de hasta 63 A; de 6,3 - 10 A. el poder de corte es de 10 kA, y de 10 - 25 A. el poder de corte es de 6 kA.

Una tecla de conexin START y otra de desconexin STOP o RESET permiten el mando manual del interruptor, lo cual le faculta para que en ciertos circuitos se pueda prescindir del contactor.

Un botn giratorio, situado a un costado del interruptor, permite seleccionar la funcin T "TRIP", de disparo con sealizacin y bloqueo de la reconexin directa. Esta funcin tiene la misin de que en el caso de disparo por sobrecarga o cortocircuito la tecla STOP se desplace a una posicin intermedia, aproximadamente a la mitad de su carrera total, indicando con ello el motivo de la desconexin. Para efectuar la nueva conexin manual es necesario pulsar a fondo la tecla STOP.

Estos interruptores, en su lateral izquierdo, disponen de un alojamiento para la colocacin de un bloque de contactos auxiliares. Un contacto normalmente cerrado y otro normalmente abierto pueden servirnos para todas aquellas funciones de sealizacin que deseemos.

Tambin es posible desconectar a distancia estos interruptores, ya que se dispone, en su lateral derecho, de alojamiento para colocar una bobina de disparo por emisin de tensin, o una bobina de disparo por mnima tensin.

Con todo lo dicho sobre los interruptores automticos de motores KTA3-25, es posible llegar a la conclusin de que aunque estos interruptores no supongan el sistema ideal de proteccin, pueden sustituir ventajosamente a los grupos fusibles/rels trmicos utilizados para la proteccin de motores.