Dispositivos Electromagnéticos
Autores:
El poerocso cocuzyto xDDDDDD
Curso:
KHe Profesor: Rosado
Universidad Nacional de Ingeniería Lima, ! de "unio del #!$% 1
Índice Introducción
&
Dispositivos electromagné electromagnéticos ticos 1 Relevadores o Relés
!%! De'inici(n
)
!% Estructura
)
!%& *unciona *uncionamiento miento
+
!% -i -ipos pos
!#
!%. /plicaciones
!$
2 Contactores
%! De'inici(n
!+
% Estructura
#
%& *uncionamient *uncionamientoo
$
% -i -ipos pos
0
%. /plicaciones
&
%$ 1e 1enta2as nta2as
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Conclusiones
&+
Bibliografa
! 2
Índice Introducción
&
Dispositivos electromagné electromagnéticos ticos 1 Relevadores o Relés
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Conclusiones
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Bibliografa
! 2
Introducción 1 Aparatos de maniobra:
3on todos a4uellos aparatos 4ue permiten el paso o la interrupci(n del 'lu2o de corriente a una determinada carga, esta puede ser motores, 5o5inas, resistencias, entre otras% Existen dos grandes grupos de aparatos de manio5ra6 7 7
/paratos de manio5ra manuales /paratos de manio5ra autom8ticos
Los aparatos de manio5ra manuales son todos a4uellos 4ue necesitan de un operario para su accionamiento% Estos pueden ser con poder de corte 9puede ser accionado en circuito 5a2o carga: y sin poder de corte 9de5en ser accionados sin carga:% Entre estos aparatos tenemos6 !os interruptores:
3on dispositivos poder de corte, para cerrar o a5rir circuitos, las secciones de las piezas 4ue cierran o a5ren el circuito de5en estar convenientemente dimensionadas, de tal 3
manera 4ue permitan el paso d corriente sin 4ue se genere calentamiento calentamiento excesivo% /l a5rirse el el circuito la c;ispa c;ispa 4ue se produce produce de5e apagarse r8pidamente, antes de 4ue se 'orme un arco elor ello la operaci(n de estos de 5e realizarse con un movimiento r8pido, o mediante el sistema de apertura 5rusca% Existen varios tipos de modelos de interruptores interruptores como los 5asculantes, de cuc;illa, entre otros% Pulsadores:
Estos son dispositivos 4ue se di'erencian de los interruptores por4ue estos cierran y a5ren circuitos solamente mientras act?a so5re ellos una 'uerza exterior, recuperando su posici(n de reposo 9inicial: al cesar dic;a 'uerza, por acci(n de un resorte o muelle%
"eccionadores:
3on aparatos de manio5ra sin poder de corte y 4ue por consiguiente pueden a5rir o cerrar circuitos ?nicamente cuando est8n sin carga 9vacíos:%
4
Los aparatos de manio5ra autom8ticos son dise=ados para a5rir o cerrar circuitos en 'unci(n de los valores 4ue ad4uieren ciertas magnitudes 'ísicas como temperatura, presi(n, espacio, tiempo, entre otros% Los m8s usados son los interruptores autom8ticos o disyuntores, cuya 'unci(n especí'ica es la de a5rir circuitos 5a2o condiciones anormales, aun4ue tam5i
7 >oder de corte, lo cual indica la m8xima corriente 4ue puede interrumpir sin peligro 4ue se da=e% 2 Aparatos de protección:
3on destinados a interrumpir el circuito cuando se presentan irregularidades o condiciones anormales en su 'uncionamiento, en su mayoría son aparatos de protecci(n por so5recarga o so5reintensidades 9los m8s usados en controles y automatismos:, entre estos aparatos tenemos a6 *usi5les6 estos son conductores cali5rados ?nicamente para el paso de una determinada corriente, por consiguiente estos conductores son m8s d<5iles 4ue el resto de los conductores del resto del circuito% De manera 4ue al producirse un cortocircuito, este interrumpir8 el 'lu2o de corriente desenergizando el circuito 4ue est8 protegiendo, esto lo ;ace ya 4ue el 'usi5le se 'unde para valores de corriente mayores 4ue el valor de tra5a2o del mismo de5ido a 4ue su punto de 'usi(n es muy 5a2o, logrando evitar da=os mayores en las cargas o al mismo circuito en sí% Existen muc;os tipos de 'usi5lesA de tap(n, 5ayoneta, cartuc;o, cuc;illa, etc% 6
Relevador o relé6
El rel< es un dispositivo mec8nico capaz de comandar cargas pesadas a partir de una pe4ue=a tensi(n aplicada a su 5o5ina% B8sicamente la 5o5ina contenida en su interior genera un campo magnermite así aislar mec8nicamente la secci(n de potencia de la de control% >ero para accionar la 5o5ina la corriente y tensi(n presente en un puerto paralelo no es su'iciente% Contactor:
Es un aparato de manio5ra autom8tico con poder de corte, y 4ue por consiguiente puede cerrar o a5rir circuitos con carga o en vaci(% 3e le de'ine como un interruptor accionado o go5ernado a distancia por acci(n de un electroim8n%
7
Dispositivos Electromagnéticos 1. Relevadores o Relés:
1.1 Defnición:
El rel< o relevador es un dispositivo electromagn
El interior del rel< est8 compuesto por una 5o5ina de n?cleo 'erromagn
1.3 Funcionamiento:
-odos los rel
1.4 Tipos:
Existen multitud de tipos distintos de rel
1.4a) Relés electromecánicos : •
Relés de tipo armadura:
>ese a ser los m8s antiguos siguen siendo los m8s utilizados en multitud de aplicaciones% Un electroim8n provoca la 5asculaci(n de una armadura al ser activado, cerrando o a5riendo los contactos dependiendo de si es N%/ 9normalmente a5ierto: o N%@ 9normalmente cerrado:% Relés de n#cleo móvil:
/ di'erencia del anterior modelo estos est8n 'ormados por un
armadura% De5ido a su mayor 'uerza de atracci(n, se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos% Es muy utilizado cuando ;ay 4ue controlar altas corrientes% Relé tipo reed o de leng$eta:
Est8n constituidos por una ampolla de vidrio, con contactos en su interior, montados so5re delgadas l8minas de metal% Estos contactos conmutan por la activaci(n de una 5o5ina, 4ue se encuentra alrededor de la mencionada ampolla% •
Relés polari%ados6
3e componen de una pe4ue=a armadura, solidaria a un im8n permanente% El extremo in'erior gira dentro de los polos de un electro im8n, mientras 4ue el otro lleva una ca5eza de contacto% /l excitar el electro im8n, se mueve la armadura y provoca el cierre de los contactos% 3i se polariza al rev
3on la ?ltima generaci(n de rel
en el sistema electromagn
1.4b) Relé de estado sólido:
3e llama rel< de estado s(lido a un circuito ;í5rido, normalmente compuesto por un opto acoplador 4ue aísla la entrada, un circuito de disparo, 4ue detecta el paso por cero de la corriente de línea y un triac o dispositivo similar 4ue act?a de interruptor de potencia% 3u nom5re se de5e a la similitud 4ue presenta con un rel< electromec8nicoA este dispositivo es usado generalmente para aplicaciones donde se presenta un uso continuo de los contactos del rel< 4ue en comparaci(n con un rel< convencional generaría un serio desgaste mec8nico, adem8s de poder conmutar altos ampera2es 4ue en el caso del rel< electromec8nico destruirían en poco tiempo los contactos% Estos rel
de conmutaci(n muy superior a la de los rel
c 1.4 ) Relé de corriente alterna:
@uando se excita la 5o5ina de un rel< con corriente alterna, el 'lu2o magn
d 1.4 ) Relé de láminas :
13
Este tipo de rel< se utiliza5a para discriminar distintas 'recuencias% @onsiste en un electroim8n excitado con la corriente alterna de entrada 4ue atrae varias varillas sintonizadas para resonar a sendas 'recuencias de inter
1.4e) Relés de acción retardada:
3on rel
El retardo a la conexi(n de rel
Relés con retardo a la descone&ión:
-am5i
En este caso los relor estar per'ectamente recti'icadas las caras polares en contacto al cerrar el circuito magn
1.4g ) Relés multitensión:
15
3on la ?ltima generaci(n de rel
3ím5olo electr(nico
Rel< de tipo armadura
16
Rel< de tipo reed
1.5 Aplicaciones:
Los rel
La gran venta2a de los rel
controlados por los contactos, lo 4ue ;ace 4ue se puedan mane2ar altos volta2es o elevadas potencias con pe4ue=as tensiones de control% -am5iLD 9Dispositivo L(gico >rograma5le: se tratase% @on estos modernos sistemas los relLDs u otros medios para comandarlos%
1.5b) Caractersticas: •
El aislamiento entre los terminales de entrada y de salida% 18
•
•
•
•
/daptaci(n sencilla a la 'uente de control% >osi5ilidad de soportar so5recargas, tanto en el circuito de entrada como en el de salida% Las dos posiciones de tra5a2o en los 5ornes de salida de un rel< se caracterizan por6 G En estado a5ierto, alta impedancia% G En estado cerrado, 5a2a impedancia%
'()A:
>ara los rel
•
•
•
ran n?mero de conmutaciones y larga vida ?til% @onexi(n en el paso de tensi(n por cero, desconexi(n en el paso de intensidad por cero% /usencia de ruido mec8nico de conmutaci(n% Escasa potencia de mando, compati5le con --L y J3% 1
•
•
Insensi5ilidad a las sacudidas y a los golpes% @errado a las in'luencias exteriores por un recu5rimiento pl8stico%
2. Contactores:
2.1 Defnición:
Es un componente electromec8nico 4ue tiene por o52etivo esta5lecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se d< tensi(n a la 5o5ina 9en el caso de ser contactores instant8neos:% 2!
Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente el
2.2 Estructura:
a !.! ) Carcasa:
Es el soporte 'a5ricado en material no conductor 4ue posee rigidez y soporta el calor no extremo, so5re el cual se 'i2an todos los componentes conductores al contactor, adem8s es la presentaci(n visual del contactor% b !.! ) "lectroimán:
22
Es el elemento motor del contactor, compuesto por una serie de dispositivos, los m8s importantes son el circuito magn
Es un arrollamiento de alam5re de co5re muy delgado con un gran n?mero de espiras, 4ue al aplic8rsele tensi(n genera un campo magn
2untarse el n?cleo con la armadura, aumenta la impedancia de la 5o5ina, de tal manera 4ue la corriente de llamada se reduce, o5teniendo así una corriente de mantenimiento o de tra5a2o m8s 5a2a% 3e ;ace re'erencia a las 5o5inas de la siguiente 'orma6 /! y /% d !.! ) $%cleo:
Es una parte met8lica, de material 'erromagn
3e utiliza para evitar las vi5raciones en un contactor% 3e la coloca de tal manera 4ue a5race parte del campo magnara evitar 24
esto la espira de som5ra des'asa en el tiempo parte del 'lu2o magn
Elemento m(vil, cuya construcci(n es similar a la del n?cleo, pero sin espiras de som5ra% 3u 'unci(n es cerrar el circuito magnor el contrario, si el par resistente del muelle es demasiado d<5il, la separaci(n de la armadura no se producir8 con la rapidez necesaria% 25
g !.! ) Contactos:
3on elementos conductores 4ue tienen por o52eto esta5lecer o interrumpir el paso de corriente en cuanto la 5o5ina se energice% 3us tipos son6 @ontactos principales @ontactos auxiliares •
Contactos principales:
3u 'unci(n es esta5lecer o interrumpir el circuito principal, consiguiendo así 4ue la corriente se transporte desde la red a la carga% 3im5ología6 se re'erencian con una sola ci'ra del ! al $% Contactos au&iliares:
3on contactos cuya 'unci(n especí'ica es permitir o interrumpir el paso de la corriente a las 5o5inas de los contactores o los elementos de se=alizaci(n, por lo cual est8n dimensionados ?nicamente para intensidades muy pe4ue=as% ' !.! ) Relé térmico:
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El rel< t
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!.!i ) Resorte:
Es un muelle encargado de devolver los contactos a su posici(n de reposo una vez 4ue cesa el campo magn
2.3 Funcionamiento:
Los contactos principales se conectan al circuito 4ue se 4uiere go5ernar% /segurando el esta5lecimiento y cortes de las corrientes principales y seg?n el n?mero de vías de paso de corriente podr8 ser 5ipolar, tripolar, tetrapolar, etc% realiz8ndose las manio5ras simult8neamente en todas las vías% Los contactos auxiliares son de dos clases6 a5iertos, N/, y cerrados, N@% Estos 'orman parte del circuito auxiliar del contactor y aseguran las autoalimentaciones, los mandos, enclavamientos de contactos y se=alizaciones en los e4uipos de automatismo% @uando la 5o5ina del contactor 4ueda excitada por la circulaci(n de la corriente, esta mueve el n?cleo en su interior y arrastra los contactos principales y auxiliares, esta5leciendo a trav
de los polos, el circuito entre la red y el receptor% Este arrastre o desplazamiento puede ser6 •
•
•
>or rotaci(n, pivote so5re su e2e% >or traslaci(n, desliz8ndose paralelamente a las partes 'i2as% @om5inaci(n de movimientos, rotaci(n y traslaci(n%
@uando la 5o5ina de2a de ser alimentada, a5re los contactos por e'ecto del resorte de presi(n de los polos y del resorte de retorno de la armadura m(vil% 3i se de5e go5ernar desde di'erentes puntos, los pulsadores de marc;a se conectan en paralelo y el de parada en serie% 2.4 Tipos: a !.4 ) (or su construcción:
% @ontactores electromagn
% @ontactores electromec8nicos6 3e accionan por un servomotor 4ue carga un alam5re espiral de co5re enrollado so5re un n?cleo met8lico, siendo por lo general cuadrado con un dispositivo 4ue act?a como interruptor alo2ado en el centro de esta% % @ontactores neum8ticos6 3e accionan por la presi(n de aire% % @ontactores ;idr8ulicos6 3e accionan por la presi(n de aceite% % @ontactores est8ticos6 Estos contactores se construyen a 5ase de tiristores% Estos presentan algunos inconvenientes como6 G3u dimensionamiento de5e ser muy superior a lo necesario% GLa potencia disipada es muy grande% 3on muy sensi5les a los par8sitos internos% G-iene una corriente de 'uga importante% G3u costo es muy superior al de un contactor electromec8nico e4uivalente%
3!
b !.4 ) (or el tipo de corriente:
% @ontactores para corriente alterna6 3on los contactores m8s utilizados en la actualidad pudi
Los tiempos re4ueridos para el cierre de contactores oscilan entre !.# y &## milisegundos, de acuerdo al tama=o de cada uno relacionado con la potencia a controlar% % @ontactores para corriente continua6 Los contactores para @%@% son o5ligatoriamente m8s voluminosos y pesados Gpor ende m8s costososG 4ue sus similares de @%/% adoptando una disposici(n m8s a5ierta% Dic;a disposici(n como así tam5i
32
Dado 4ue la resistencia de la 5o5ina en estos contactores es de valor constante, para disponer de una corriente inicial su'iciente para el cierre, y una corriente posterior de mantenimiento de menor valor se recurre a usar resistores denominados CeconomizadoresC% La inclusi(n de los mismos en el circuito es controlada por un contacto auxiliar del propio contactor 9 5ien por contactos auxiliares de otro rel< o contactor:%
c !.4 ) (or la categora de sericio:
Las aplicaciones de los contactores, en 'unci(n de la categoría de servicio, son6 AC1 *cos +,-./0:
@argas puramente resistivas para cale'acci(n el
AC2 *cos +-./:
Jotores síncronos 9de anillos rozantes: para mezcladoras centrí'ugas% AC3 *cos +-./3:
Jotores asíncronos 9rotor 2aula de ardilla: en servicio continuo para aparatos de aire acondicionado, compresores, ventiladores% AC4 *cos +-./3:
Jotores asíncronos 9rotor 2aula de ardilla: en servicio intermitente para gr?as, ascensores% 2.5 Aplicaciones: Arran5ue de 6otores por Contactor 6
1amos a ver algunos circuitos 58sicos de arran4ue de motores por contactor% En este caso usaremos contactores trif7sicos% -endremos dos pulsadores, el pulsador de marc;a o arran4ue y el de paro% En este caso necesitamos una retroalimentaci(n, para 4ue al pulsar el pulsador de marc;a el contactor siga 34
alimentado aun cuando soltemos el pulsador de marc;a% 3olo se parar8 cuando pulsemos el pulsador de paro% El es4uema del circuito de mando sería el siguiente6
3p es el pulsador de paro, 3m es el pulsador de marc;a, KJ la 5o5ina del contactor, un contacto auxiliar KJ del propio contactor y los & contactos KJ de 'uerza para el motor% 3i pulsamos 3m le llega corriente a la 5o5ina y el contactor se activa cerrando el contacto auxiliar KJ% /un4ue de2emos de pulsar el pulsador de arran4ue la 5o5ina del contactor sigue activada a trav
Cone&ión 8strella 9 Cone&ión )ri7ngulo
Las 5o5inas de un motor tri'8sico 9& 5o5inas: se pueden conectar de 'ormas6 en estrella y en triangulo%
*í2ese 4ue en el tri8ngulo las 5o5inas 4uedan a la tensi(n de alimentaci(n, en este caso 9es como en paralelo:% 3i las conectamos en estrella las 5o5inas 4uedan tra5a2ando a una tensi(n raíz de & menor, en este caso a !01% -ensi(n en estrella -ensi(n en tri8nguloFM&% & impedancias o 5o5inas en tri8ngulo consumen el triple de corriente de línea 4ue en estrella, a la misma tensi(n de red% En la conexi(n estrellaGtri8ngulo se reduce la corriente de arran4ue del motor% 36
Lo 4ue se suele ;acer en los motores tri'8sicos es arrancarlos inicialmente en estrella y pasado un tiempo se pasa a tri8ngulo 9& o segundos:% 3e llama arran4ue estrellaGtri8ngulo% 3e trata de 4ue en el arran4ue el motor vaya cogiendo revoluciones poco a poco, en estrella, y despuara ello, se cuenta con la conexi(n estrellaGtri8ngulo% /4uí se tiene el circuito de 'uerza de la conexi(n estrellaGtri8ngulo6
37
En el arran4ue se de5e conectar el K! y el K&, pasados unos segundos se conecta en tri8ngulo con el K! y el K% El circuito de mando sería el siguiente6
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* es simplemente un interruptor tasados unos segundos los contactos de K/! cam5ian de posici(n y desactivan el KJ y activan el KJ&, pasando el motor a tri8ngulo con KJ! y KJ& enclavados% 3 desactiva todo el circuito y para el motor% 2.6 Ventajas:
Los contactores presentan venta2as en cuanto a los siguientes aspectos, por los 4ue se recomienda su utilizaci(n6 automatizaci(n en el arran4ue y paro de motores, posi5ilidad de controlar completamente una m84uina, desde varios puntos de manio5ra o estaciones, se 3
pueden manio5rar circuitos sometidos a corrientes muy altas, mediante corrientes muy pe4ue=as, seguridad para personal t
•
•
•
Es muy ro5usto y 'ia5le, ya 4ue no incluye mecanismos delicados% 3e adapta con rapidez y 'acilidad a la tensi(n de alimentaci(n del circuito de control 9cam5io de 5o5ina:% *acilita la distri5uci(n de los puestos de paro de emergencia y de los puestos esclavos, impidiendo 4ue la m84uina se ponga en marc;a sin 4ue se ;ayan tomado todas las precauciones necesarias% >rotege el receptor contra las caídas de tensi(n importantes 9apertura 4!
instant8nea por de5a2o de una tensi(n mínima:% •
*unciona tanto en servicio intermitente como en continuo%
"onclusiones Despu
sistemas de producci(n y de la industria en general% % Es muy importante la característica de protecci(n al operario 4ue posee el contactor pues la conservaci(n de la integridad de la vida ;umana de5e ser prioridad siempre% % racias al uso de estos dispositivos se ;an logrado muc;os procesos 4ue antes no se podían imaginar por su cantidad de manio5ras% % Existen gran cantidad de clases de contactor para lo cual de5emos tener muy en cuenta las características de la carga para la escogencia de estos% % La 5o5ina es el elemento 'undamental para el 'uncionamiento del contactor% % Los contactos son el principal elemento en cuanto a la aplicaci(n del contactor% % El arco el
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