Definición:
Las energías utilizadas para accionar un contactor pueden ser muy diversas: mecánicas, magnéticas, neumáticas, fluídricas, etc. Los contactores corrientemente utilizados en la industria son accionados mediante la energía magnética proporcionada por una bobina, y a ellos nos referimos seguidamente.
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.
Descripción del contactor
Contactores CA-1
Los potentes contactores AC-1 se utilizan en todos los campos de aplicación en los que hay que conectar y conducir solamente la intensidad asignada. Estas aplicaciones engloban, por ejemplo, la maniobra de circuitos de calefacción, como contactor de generador o contactor de puenteo.
Los contactores auxiliares son aparatos de maniobra para circuitos de control y auxiliares y sirven, entre otras cosas, para el control, la emisión de señales y el enclavamiento de aparatos de maniobra y cuadros/tableros de distribución. Los contactores auxiliares SIRIUS 3RH1 tienen, naturalmente, conexiones identificadas según normas y un sistema de conexión rápido y económico. De esta forma se ajustan especialmente a los requisitos de la práctica. Los contactores auxiliares 3RH1 y los contactores de motor de tamaño S00 tienen unas dimensiones y un diseño idéntico; una ventaja esencial, sobre todo con miras a los accesorios.
Se han concebido para mando por AC o DC y se suministran con bornes de tornillo o de resorte. La versión básica de los contactores auxiliares tiene 4 polos y puede ampliarse hasta 8 polos mediante bloques de contactos auxiliares abrochables.
Los contactores auxiliares son aparatos de maniobra para circuitos de control y auxiliares y sirven, entre otras cosas, para el control, la emisión de señales y el enclavamiento de aparatos de maniobra y cuadros/tableros de distribución. Los contactores auxiliares SIRIUS 3RH1 tienen, naturalmente, conexiones identificadas según normas y un sistema de conexión rápido y económico. De esta forma se ajustan especialmente a los requisitos de la práctica. Los contactores auxiliares 3RH1 y los contactores de motor de tamaño S00 tienen unas dimensiones y un diseño idéntico; una ventaja esencial, sobre todo con miras a los accesorios.
Se han concebido para mando por AC o DC y se suministran con bornes de tornillo o de resorte. La versión básica de los contactores auxiliares tiene 4 polos y puede ampliarse hasta 8 polos mediante bloques de contactos auxiliares abrochables.
Los contactores de acoplamiento SIRIUS para la maniobra de motores y circuitos auxiliares y de control se han concebido especialmente para cooperar con controladores electrónicos.
Estos contactores se caracterizan por un consumo de potencia bajo y amplio rango de trabajo de la bobina. La elevada fiabilidad de los contactos auxiliares garantiza que no se produzcan señales falsas con potencias de maniobra pequeñas.
Las etapas de salida sensibles están protegidas contra sobretensiones de desconexión de la bobina mediante un amortiguador al efecto integrado.
Si se desean unos niveles de rendimiento y disponibilidad extraordinariamente altos y más seguridad para las personas y la instalación, la elección correcta son los contactores al vacío 3RT12. En comparación con los contactores al aire convencionales, se caracterizan por una vida útil eléctrica mucho más larga. No se forma arco eléctrico ni se desprenden gases. Por consiguiente, el desgaste mecánico y por erosión eléctrica de los contactos principales es sumamente pequeño.
Contactores de 4 polosAdemás de contactores de 4 polos 3RT13 con 4 contactos NA para la conmutación de cargas óhmicas, se ofrecen también contactores SIRIUS 3RT15 con 2 contactos NA y 2 contactos NC, p. ej., para el cambio del número de polos en motores de aparatos de elevación, como contactor de freno o para la maniobra separada de dos cargas.
Contactores de condensador
El campo de aplicación de los contactores de condensador 3RT16 es la maniobra de condensadores de potencia para compensación de reactiva. Unas resistencias de precarga y contactos auxiliares especiales integrados en el contactor amortiguan la intensidad de conexión de los condensadores, que sería muy alta sin dichos elementos, y aseguran de esta forma una larga vida útil del contactor y del condensador.
Los contactores utilizados corresponden a los tamaños S00, S0 y S3 y pueden ampliarse generalmente con los accesorios estándar de los modelos básicos.
Partes del contactor
CARCAZA.
La carcaza es el elemento en el cual se fijan todos los componentes conductores del contactor, para lo cual es fabricada en un material no conductor con propiedades como la resistencia al calor, y un alto grado de rigidez. Uno de los más utilizados materiales es la fibra de vidrio pero tiene un inconveniente y es que este material es quebradizo y por lo tanto su manipulación es muy delicada. En caso de quebrarse alguno de los componentes no es recomendable el uso de pegantes.
ELECTROIMAN.
También es denominado circuito electromagnético, y es el elemento motor del contactor.
Esta compuesto por una serie de elementos cuya finalidad es transformar la energía eléctrica en un campo magnético muy intenso mediante el cual se produce un movimiento mecánico aprovechando las propiedades electromagnéticas de ciertos materiales.
BOBINA.
Consiste en una arrollamiento de alambre de cobre con unas características muy especiales con un gran número de espiras y de sección muy delgada para producir un campo magnético. El flujo magnético produce un par magnético que vence los pares resistentes de los muelles de manera que la armadura se puede juntar con el núcleo estrechamente.
Bobina energizada con CA.
Para el caso cuando una bobina se energiza con corriente alterna, se produce una corriente de magnitud muy alta puesto que solo se cuenta con la resistencia del conductor, ya que la reactancia inductiva de la bobina es muy baja debido al gran entrehierro que existe entre la armadura y el núcleo, esta corriente tiene factor de potencia por consiguiente alto, del orden de 0.8 a 0.9 y es llamada corriente de llamada.
Esta corriente elevada produce un campo magnético muy grande capaz de vencer el par ejercido por los muelles o resorte que los mantiene separados y de esta manera se cierra el circuito magnético uniéndose la armadura con el núcleo trayendo como consecuencia el aumento de la reactancia inductiva y así la disminución de hasta aproximadamente diez veces la corriente produciéndose entonces una corriente llamada corriente de mantenimiento con un factor de potencia más bajo pero capaz de mantener el circuito magnético cerrado.
Para que todo este procedimiento tenga éxito las bobinas deben ser dimensionadas para trabajar con las corrientes bajas de mantenimiento pues si no se acciona el mecanismo de cierre del circuito magnético la corriente de llamada circulará un tiempo más grande del previsto pudiendo así deteriorar la bobina.
Bobina energizada con CC.
En este caso no se presenta el fenómeno anterior puesto que las corrientes de llamada y de mantenimiento son iguales. La única resistencia presente es la resistencia de la bobina misma por lo cual las características y la construcción de estas bobinas son muy especiales.
La bobina puede ser energizada por la fuente de alimentación o por una fuente independiente.
EL NUCLEO.
Su función es concentrar y aumentar el flujo magnético con el fin de atraer la armadura eficientemente. Está construido de láminas de acero al silicio superpuestas y unidas firmemente unas con otras con el fin de evitar las corrientes parásitas.
El pequeño entrehierro entre la armadura y el núcleo se crea con el fin de eliminar los magnetismos remanentes.
Cuando circula una corriente alterna por la bobina es de suponerse que cuando la corriente pasa por el valor cero, el núcleo se separa de la armadura puesto que el flujo también es cero pero como esto sucede 120 veces en un segundo (si la frecuencia es de 60Hz) por lo cual en realidad no hay una verdadera separación pero esto sin embargo genera vibraciones y un zumbido además del aumento de la corriente de mantenimiento; por esto las bobinas que operan con corriente alterna poseen unos dispositivos llamados espiras de sombra las cuales producen un flujo magnético desfasado con el principal de manera que se obtiene un flujo continuo similar al producido por una corriente continua.
ARMADURA.
Es un elemento móvil muy parecido al núcleo pero no posee espiras de sombra, su función es la de cerrar el circuito magnético ya que en estado de reposo se encuentra separada del núcleo. Este espacio de separación se denomina entrehierro o cota de llamada.
Tanto el cierre como la apertura del circuito magnético suceden en un espacio de tiempo muy corto (10 milisegundos aproximadamente), todo debido a las características del muelle, por esto se pueden presentar dos situaciones.
· Cuando el par resistente es mayor que el par electromagnético, no se logra atraer la armadura.
· Si el par resistente es débil no se lograra la separación rápida de la armadura.
Cada una de las acciones de energizar o desenergizar la bobina y por consiguiente la atracción o separación de la armadura, es utilizada para accionar los contactos que obran como interruptores, permitiendo o interrumpiendo el paso de la corriente. Estos contactos están unidos mecánicamente (son solidarios) pero son separados eléctricamente.
CONTACTOS.
El objeto de estos elementos es permitir o interrumpir el paso de la corriente, son elementos conductores, los cuales se accionan tan pronto se energiza o se desenergiza la bobina por lo que se les denomina contactos instantáneos. Esta función la cumplen tanto en el circuito de potencia como en el circuito de mando.
Los contactos están compuestos por tres partes dos de las cuales son fijas y se encuentran ubicadas en la carcaza y una parte móvil que une estas dos y posee un resorte para garantizar el contacto
Las partes que entran en contacto deben tener unas características especiales puesto que al ser accionados bajo carga, se presenta un arco eléctrico el cual es proporcional a la corriente que demanda la carga, estos arcos producen sustancias que deterioran los contactos pues traen como consecuencia la corrosión, también las características mecánicas de estos elementos son muy importantes.
CONTACTOS PRINCIPALES.
Son los encargados de permitir o interrumpir el paso de la corriente en el circuito principal, es decir que actúa sobre la corriente que fluye de la fuente hacia la carga.
Es recomendable estar verificando la separación de estos que permiten que las partes fijas y móviles se junten antes de que el circuito magnético se cierre completamente, esta distancia se le denomina cota de presión. Esta no debe superar el 50%.
En caso de cambio de los contactos se tienen las siguientes recomendaciones:
· Cambiar todos los contactos y no solamente el dañado.
· Alinear los contactos respetando la cota inicial de presión.
· Verificar la presión de cada contacto con el contactor en funcionamiento.
· Verificar que todos los tornillos y tuercas se encuentren bien apretados.
Debido a que operan bajo carga, es determinant4e poder extinguir el arco que se produce puesto que esto deteriora el dispositivo ya que produce temperaturas extremadamente altas, para esto, los contactos se encuentran instalados dentro de la llamada cámara apagachispas, este objetivo se logra mediante diferentes mecanismos.
· Soplado por auto-ventilación: Este dispositivo consiste en dos aberturas, una grande y una pequeña, al calentarse el aire, este sale por la abertura pequeña entrando aire fresco por la abertura grande y este movimiento de aire hace que se extinga la chispa.
· Cámaras desionizadoras: Estas cámaras consisten en un recubrimiento metálico que actúa como un disipador de calor y por esto el aire no alcanza la temperatura de ionización. Este método suele acompañarse por el soplado por auto-ventilación.
· Transferencia y fraccionamiento del arco: Consiste en dividir la chispa que se produce de manera que es mas fácil extinguir chispas más pequeñas. Esto se realiza mediante guías en los contactos fijos.
· Soplo magnético: Este método emplea un campo magnético que atrae la chispa hacia arriba de la cámara aumentando de esta manera la resistencia. Este método suele ir acompañado del soplado por auto-ventilación y debe realizarse en un tiempo no muy largo pero tampoco extremadamente corto.
CONTACTOS SECUNDARIOS.
Estos contactos secundarios se encuentran dimensionados para corrientes muy pequeñas porque estos actúan sobre la corriente que alimenta la bobina del contactor o sobre elementos de señalización.
Dado que en ocasiones deben trabajar con los PLC estos contactos deben tener una confiabilidad muy alta.
Gran parte de la versatilidad de los contactores depende del correcto uso y funcionamiento de los contactos auxiliares. Normalmente los contactos auxiliares son:
· Instantáneos: Actúan tan pronto se energiza la bobina del contactor.
· De apertura lenta: La velocidad y el desplazamiento del contacto móvil es igual al de la armadura.
· De apertura positiva: Los contactos abiertos y cerrados no pueden coincidir cerrados en ningún momento.
Sin embargo se encuentran contactores auxiliares con adelanto al cierre o a la apertura y con retraso al cierre o a la apertura. Estos contactos actúan algunos milisegundos antes o después que los contactos instantáneos. Existen dos clases de contactos auxiliares:
· Contacto normalmente abierto: (NA o NO), llamado también contacto instantáneo de cierre: contacto cuya función es cerrar un circuito, tan pronto se energice la bobina del contactor. En estado de reposo se encuentra abierto.
· Contacto normalmente cerrado: (NC), llamado también contacto instantáneo de apertura, contacto cuya función es abrir un circuito, tan pronto se energice la bobina del contactor. En estado de reposo se encuentra cerrado.
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