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CONTACTOR: El contactor es un aparato eléctrico de mando a distancia, que puede cerrar o abrir circuitos, ya sea en vacío o en carga. Es la pieza clave del automatismo en el motor electrico. Su principal aplicación es la de efectuar maniobras de apertura y cierra de circuitos relacionados con instalaciones de motores. Excepto los pequeños motores individuales, que son accionados manualmente o por relés, el resto de motores se accionanpor contactores. Un contactor está formado por una bobina y unos contactos, que pueden estar abiertos o cerrados, y que hacen de interruptores de apertura y cierre de la corriente en el circuito. La bobina es un electroimán que acciona los contactos, abriendo los cerrados y cerrando los contacto abiertos. Cuando le deja de llegar corriente a la bobina los contactos vuelven a su estado de reposo.

Funcionamiento y Partes del Contactor

Si te fijas en la imagen anterior tenemos 4 contactos abiertos y el último es un contacto cerrado en reposo. Si hacemos llegar corriente a la bobina, está que está formada por un electroimán, atrae hacia sí el martillo arrastrando en su movimiento a los contactos móviles que tirará de ellos hacia la izquierda. Esta maniobra se llama "enclavamiento del contactor". Todos los contactos que estaban abiertos ahora serán contactos cerrados, y el último que estaba cerrado ahora será un contacto abierto. Cuando la bobina está activada se dice que el contactor está enclavado. En el momento que dejemos de dar corriente a la bobina el contactor volverá a su posición de reposo por la acción del muelle resorte, dejando los contactos como estaban al principio, al tirar de ellos hacia la derecha. Vamos a conectar en un circuito el contactor para el arranque de un motor trifásico:

Si te fijas la bobina se activa a través de un interruptor por una fase y el neutro (L1 y N), es decir a 220V. El motor trifásico se activa a través de los contactos principales del contactor con las 3 fases (L1,L2 y L3), por ejemplo 380V.

Cuando activamos el Interruptor le llega corriente a la bobina y el contactor se enclava cerrando los contactos principales y arrancando el motor. Cuando desconectamos el interruptor deja de llegarle corriente a la bobina y los contactos vuelven a la posición de reposo haciendo que el motor se pare. Como ves en los circuitos de los contactores se distinguen dos circuitos diferentes, el circuito de mando, que será el que active o desactive la bobina y el circuito de fuerza, que será el que arranque o pare el motor. El circuito de mando suele ser un circuito a menor tensión e intensidad que el circuito de fuerza. De ahí que los contactos principales o de fuerza sean más gordos que los auxiliares. En el esquema anterior no hemos usado los contactos auxiliares, solo el de la bobina, pero ya verás como se utilizan para por ejemplo la autoalimentación. Una de las características básicas de un contactor es su posibilidad de maniobra en circuitos sometidos a corrientes muy fuertes, en el circuito de fuerza, pero con pequeñas corrientes en el circuito de mando. Por ejemplo para activar la bobina 0,35A a 220V y para el de Fuerza 200A. Ventajas del Uso del Contactor - Seguridad del personal dado que realiza las maniobras en lugares alejados del operador. El motor y el contactor pueden estar lejos del operador, solo es necesario que el operador este cerca del interruptor de arranque para accionar el motor, y como vimos esta parte trabaja a tensiones menores que las de fuerza (donde esta el motor y/o el contactor. - Imagina que tenemos el interruptor de arranque separado del motor 1Km y el contactor está sobre el propio motor o muy cerca de él. El circuito desde el interruptor hasta el motor es el circuito auxiliar, a poco tensión, con poco intensidad y por lo tanto con cables muy finos o de poco sección. Los cables de más sección son los que van del contactor al motor, y esto solo tendrán la longitud desde el contactor al motor, es decir serán muy cortos. ¿Qué ventaja tiene esto? Pues que es un gran ahorro en el gasto de los cables o conductores. Imagina que tuviéramos que arrancar el motor directamente sin contactor, desde el interruptor, que por cierto tendría que ser mucho mayor y mas caro, hasta el motor, todos los cables serían de fuerza y medirían 1Km de largos, con lo cual sería mucho mayor el coste en

conductores. - Ahorro de tiempo al realizar maniobras largas. - Posibilidad de controlar el arranque de un motor desde puntos diferentes. - Automatización del arranque de motores. - Automatización y control de numerosas aplicaciones, con ayuda de los aparatos auxiliares del contactor. Ejemplos: llenado automático de un pozo de agua, control de la temperatura en hornos, etc. Elección del Contactor A la hora de elegir un contactor de maniobra de motores hay que tener en cuenta los siguientes factores: - Tensión y potencia nominales de la carga, o sea del motor. - Tensión y frecuencia reales de alimentación de la bobina y de los elementos del circuito auxiliar. - Clase de arranque del motor: directo, estrella-triángulo, etc. - Número aproximado de conexiones-hora. - Condiciones de trabajo: normales, duros o extremas. Podrían ser calefacción eléctrica, ascensores, grúas, máquinas de imprimir etc. Arranque de Motores por Contactor Vamos a ver algunos circuitos básicos de arranque de motores por contactor. En este caso usaremoscontactores trifásicos. - Circuito Directo por Interruptor: ya lo vimos anteriormente. - Arranque por Pulsadores con Autoalimentación: tendremos dos pulsadores, el pulsador de marcha o arranque y el de paro. En este caso necesitamos una retroalimentación, para que al pulsar el pulsador de marcha el contactor siga alimentado aún cuando soltemos el pulsador de marcha. Solo se parará cuando pulsemos el pulsador de paro. El esquema del circuito de mando sería el siguiente:

Sp es el pulsador de paro, Sm es el pulsador de marcha, KM la bobina del contactor, un contacto auxiliar KM del propio contactor y los 3 contactos KM de fuerza para el motor. Si pulsamos Sm le llega corriente a la bobina y el contactor se activa cerrando el contacto auxiliar KM. Aunque dejemos de pulsar el pulsador de arranque la bobina del contactor sigue activada a través de KM, esto es lo que se llama autoalimentación o retroalimentación. Si ahora pulsamos Sp deja de llegar corriente a la bobina el contactor parará el motor. Conexión Estrella y Conexión Triángulo Las bobinas de un motor trifásico (3 bobinas) se pueden conectar de 2 formas: en estrella y en triangulo.

Fíjate que en triángulo las bobinas quedan a la tensión de alimentación, en este caso 230V (es como en paralelo). Si las conectamos en estrella las bobinas quedan trabajando a una tensión raíz de 3 menor, en este caso a 127V. Tensión en estrella = Tensión en triángulo/√3. 3 impedancias o bobinas en triángulo consumen el triple de corriente de línea que en estrella, a la misma tensión de red. En la conexión estrellatriángulo se reduce la corriente de arranque del motor. Lo que se suele hacer en los motores trifásicos es arrancarlos inicialmente en estrella y pasado un tiempo se pasa a triángulo (3 o 4 segundos). Se llama arranque estrella-triángulo. Se trata de que en el arranque el motor vaya cogiendo revoluciones poco a poco, en estrella, y después de un tiempo se ponga en marcha normal, en triangulo. La tensión y la intensidad de arranque en estrella es 3 veces menor que en triángulo. Según el motor va cogiendo velocidad se pasa a triángulo para que quede en la marcha normal del motor. Esto hace quetengamos un rendimiento óptimo del motor en el arranque. Hay motores que poseen mucha carga mecánica en el arranque y les cuesta comenzar a cargar, girar y terminar de desarrollar su velocidad final. Para ello, se cuenta con la conexión estrella-triángulo. Aquí tienes el circuito de fuerza de la conexión estrella-triángulo:

En el arranque se debe conectar el K1 y el K3, pasados unos segundos se conecta en triángulo con el K1 y el K2. El circuito de mando sería el siguiente:

F2 es simplemente un interruptor térmico que pararía el motor si su temperatura se eleva mucho. S1 sería el pulsador de arranque y S2 el de

paro. KA1 es un bobina (relé) que se activa al retardo, es decir después de unos segundos de llegarle la corriente, por lo tanto este relé hace solo el cambio de estrella a triángulo. Fíjate si pulsamos S1 se activa KM1, sus contactos y además KM2 y el relé KA1. Pasados unos segundos los contactos de KA1 cambian de posición y desactivan el KM2 y activan el KM3, pasando el motor a triángulo con KM1 y KM3 enclavados. S2 desactiva todo el circuito y para el motor.

CONTACTORES Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada". Clasificación -Contactores electromagnéticos. Su accionamiento se realiza a través de un electroimán. -Contactores electromecánicos. Se accionan con ayuda de medios mecánicos. -Contactores neumáticos. Se accionan mediante la presión de un gas. -Contactores hidráulicos. Se accionan por la presión de un líquido.

Constitución de un contactor electromagnético. - Contactos principales. Son los destinados a abrir y cerrar el circuito de potencia. Están abiertos en reposo. - Contactos auxiliares. Son los encargados de abrir y cerrar el circuito de mando. Están acoplados mecánicamente a los contactos principales y pueden ser abiertos o cerrados. - Bobina. Elemento que produce una fuerza de atracción (FA) al ser atravesado por una corriente eléctrica. Su tensión de alimentación puede ser de 12, 24 y 220V de corriente alterna, siendo la de 220V la más usual. - Armadura. Parte móvil del contactor. Desplaza los contactos principales y auxiliares por la acción (FA) de la bobina. - Núcleo. Parte fija por la que se cierra el flujo magnético producido por la bobina. - Resorte. Es un muelle encargado de devolver los contactos a su posición de reposo una vez cesa la fuerza FA.

Funcionamiento del contactor. A los contactos principales se conectan al circuito que se quiere gobernar. Asegurando el establecimiento y cortes de las corrientes principales y según el número de vías de paso de corriente, será bipolar, tripolar, tetrapolar, etc. realizándose las maniobras simultáneamente en todas las vías. Los contactos auxiliares son de dos clases abiertos y cerrados. Estos forman parte del circuito auxiliar del contactor y aseguran las autoalimentaciones , los mandos, enclavamientos de contactos y señalizaciones en los equipos de automatismo. Cuando la bobina del contactor queda excitada por la circulación de la corriente, mueve el núcleo en su interior y arrastra los contactor principales y auxiliares, estableciendo a través de los polos el circuito entre la red y el receptor. Este arrastre o desplazamiento puede ser: - Por rotación, pivote sobre su eje. - Por traslación, deslizándose paralelamente a las partes fijas. - Combinación de movimientos, rotación y traslación. Cuando la bobina deja de ser alimentada, abre los contactos por efecto del resorte de presión de los polos y del resorte de retorno de la armadura móvil. La bobina está concebida para resistir los choque mecánicos provocados por el cierre y la apertura de los contactos y los choques electromagnéticos debidos al paso de la corriente por sus espiras, con el fin de reducir los choques mecánicos la bobina o circuito magnético, a veces los dos se montan sobre amortiguadores. Si se debe gobernar desde diferentes puntos, los pulsadores de marcha se conectan en paralelo y el de parada en serie. Simbología y referenciado de bornes. Los bornes de conexión de los contactores se nombran mediante cifras o códigos de cifras y letras que permiten identificarlos, facilitando la realización de esquemas y las labores de cableado. - Los contactos principales se referencian con una sola cifra, del 1 al 16. - Los contactos auxiliares están referenciados con dos cifras. Las cifras de unidades o cifras de función indican la función del contacto: * 1 y 2, contacto normalmente cerrados (NC). * 3 y 4, contacto normalmente abiertos (NA). * 5 y 6, contacto de apertura temporizada. * 7 y 8, contacto de cierre temporizado. - La cifra de las decenas indica el número de orden de cada contacto en el contactor. En un lado se indica a qué contactor pertenece. - Las bobinas de un contactor se referencian con las letras A1 y A2. En su parte inferior se indica a qué contactor pertenece.

- El contactor se denomina con las letras KM seguidas de un número de orden.

Elección de un contactor electromagnético. Es necesario conocer las siguientes características del receptor: - La tensión nominal de funcionamiento, en voltios (V). - La corriente de servicio (Ie) que consume, en amperios (A).

Potencia mecánica (Pm) (kW)

Corriente de servicio (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.

Categoría de servicio

Ic / Ie

Factor de potencia

AC1

1

0,95

AC2

2,5

0,65

ACE

1

0,35

AC4

6

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.

Aplicaciones. Las aplicaciones de los contactores, en función de la categoría de servicio, son:

Categoría de servicio

Aplicaciones

AC1

Cargas puramente resistivas para calefacción eléctrica,...

AC2

Motores asíncronos para mezcladoras, centrífugas,...

AC3

Motores asíncronos para aparatos de aire acondicionado, compresores, ventiladores,...

AC4

Motores asíncronos para grúas, ascensores,...

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 / raizcad3 * V * cosj = 30,5 A 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 j = 0,95). - Calibre: 32 A.

GLOSARIO Flujo magnético: Magnitud física que se produce en el interior de una bobina situada en un circuito magnético, cuando se le aplica una corriente eléctrica entre sus extremos. Este flujo

se cierra a través del núcleo y la armadura, produciéndose una fuerza de atracción entre las mismas. Corriente de servicio: Corriente que consume un receptor (estufa eléctrica, lámpara, motor,...) de forma permanente. Calibre: La corriente que es capaz de soportar el contactor durante 8 horas seguidas sin que se sobrecaliente. AC1, AC2,... Corriente cortada: La máxima corriente que es capaz de cortar un contactor sin destruirse por sobrecalentamiento (soporta 1.000.000 de maniobras aprox.).

Partes[editar] Carcasa[editar] Es el soporte sobre el cual se fijan todos los componentes conductores al contactor. Está fabricado en material no conductor, posee rigidez y soporta el calor no extremo. Además, es la presentación visual del contactor.

Electroimán[editar] Es el elemento motor del contactor. Está compuesto por una serie de dispositivos. Los más importantes son el circuito magnético y la bobina. Su finalidad es transformar la energía eléctrica en magnetismo, generando así un campo magnético muy intenso, que provocará un movimiento mecánico.

Bobina[editar] Es un arrollamiento de alambre de cobre muy delgado con un gran número de espiras, que al aplicársele tensión genera un campo magnético. Éste a su vez produce un campo electromagnético, superior al par resistente de los muelles, que a modo de resortes separan la armadura del núcleo, de manera que estas dos partes pueden juntarse estrechamente. Cuando una bobina se alimenta con corriente alterna, la intensidad que absorbe (denominada corriente de llamada) es relativamente elevada, debido a que el circuito solo tiene la resistencia del conductor. Esta corriente elevada genera un campo magnético intenso, de manera que el núcleo puede atraer a la armadura y vencer la resistencia mecánica del resorte o muelle que los mantiene separados en estado de reposo. Una vez que el circuito magnético se cierra, al juntarse el núcleo con la armadura, aumenta la impedancia de la bobina, de tal manera que la corriente de llamada se reduce, obteniendo así una corriente de mantenimiento o de trabajo más baja. Se hace referencia a las bobinas de la siguiente forma: A1 y A2.

Núcleo[editar]

Es una parte metálica, de material ferromagnético, generalmente en forma de E, que va fijo en la carcasa.Su función es concentrar y aumentar el flujo magnético que genera la bobina (colocada en la columna central del núcleo), para atraer con mayor eficiencia la armadura.

Espira de sombra[editar] Se utiliza para evitar las vibraciones en un contactor. Se la coloca de tal manera que abrace parte del campo magnético de la fuerza de atracción que une el hierro fijo con el hierro móvil. Cuando se opera con corriente alterna, esta fuerza de atracción desaparece debido a los ciclos de la corriente, generando que el hierro móvil se desprenda y se vuelva a pegar al hierro fijo generando vibraciones. Para evitarlo, la espira de sombra desfasa en el tiempo parte del flujo magnético, lo que a su vez desfasa en el tiempo la fuerza de atracción obteniéndose 2 fuerzas que trabajan en conjunto para evitar las vibraciones. En caso de operar con corriente continua no es necesario utilizar espira de sombra debido a que el flujo magnético es constante y no genera vibraciones.

Armadura[editar] Elemento móvil, cuya construcción es similar a la del núcleo, pero sin espiras de sombra. Su función es cerrar el circuito magnético una vez energizada la bobina, ya que debe estar separado del núcleo, por acción de un muelle. Este espacio de separación se denomina cota de llamada. Las características del muelle permiten que tanto el cierre como la apertura del circuito magnético se realicen muy ràpido, alrededor de unos 10 milisegundos. Cuando el par resistente del muelle es mayor que el par electromagnético, el núcleo no logrará atraer a la armadura o lo hará con mucha dificultad. Por el contrario, si el par resistente del muelle es demasiado débil, la separación de la armadura no se producirá con la rapidez necesaria.

Contactos[editar]

Simbología de polos(arriba) y Contactos Auxiliares(abajo).

Son elementos conductores que tienen por objeto establecer o interrumpir el paso de corriente en cuanto la bobina se energice. Todo contacto está compuesto por tres conjuntos de elementos: Dos partes fijas ubicadas en la coraza y una parte móvil colocada en la armadura para establecer o interrumpir el paso de la corriente entre las partes fijas. El contacto móvil lleva el mencionado resorte que garantiza la presión y por consiguiente la unión de las tres partes.

Tipos: 

Contactos principales: Su función es establecer o interrumpir el circuito principal, consiguiendo así que la corriente se transporte desde la red a la carga. Simbología: se referencian con una sola cifra del 1 al 6.



Contactos auxiliares. Su función específica es permitir o interrumpir el paso de la corriente a las bobinas de los contactores o los elementos de señalización, por lo cual están dimensionados únicamente para intensidades muy pequeñas. Los tipos más comunes son: 

Instantáneos. Actúan tan pronto se energiza la bobina del contactor. Se encargan de abrir y cerrar el circuito.



Temporizados. Actúan transcurrido un tiempo determinado desde que se energiza la bobina (temporizados a la conexión) o desde que se desenergiza la bobina (temporizados a la desconexión).



De apertura lenta. El desplazamiento y la velocidad del contacto móvil es igual al de la armadura.



De apertura positiva. Los contactos cerrados y abiertos no pueden coincidir cerrados en ningún momento.

En su simbología aparecen con dos cifras donde la unidad indica: 

1 y 2, contacto normalmente cerrados, NC.



3 y 4, contacto normalmente abiertos, NA.



5 y 6, contacto NC de apertura temporizada o de protección.



7 y 8, contacto NA de cierre temporizado o de protección. por su parte, la cifra de las decenas indica el número de orden de cada contacto en el contactor. En un lado se indica a qué contactor pertenece.

Relé térmico[editar] El relé térmico es un elemento de protección que se ubica en el circuito de potencia, contra sobrecargas. Su principio de funcionamiento se basa en que el aumento de temperatura deforma de ciertos elementos bimetales, para accionar, cuando alcanza ciertos valores, unos contactos auxiliares que desactiven todo el circuito y energicen al mismo tiempo un elemento de señalización.

El bimetal está formado por dos metales de diferente coeficiente de dilatación y unidos firmemente entre sí, regularmente mediante soldadura de punto. El calor necesario para curvar o reflexionar la lámina bimetálica lo produce una resistencia, arrollada alrededor del bimetal, que está cubierto con asbesto, a través de la cual circula la corriente que va de la red al motor. Los bimetales comienzan a curvarse cuando la corriente sobrepasa el valor nominal para el cual se han dimensionado, empujando una placa de fibra hasta que se produce el cambio de estado de los contactos auxiliares que lleva.

Resorte[editar] Es un muelle encargado de devolver los contactos a su posición de reposo una vez que cesa el campo magnético de las bobinas.

Funcionamiento[editar] Los contactos principales se conectan al circuito que se quiere gobernar. Asegurando el establecimiento y cortes de las corrientes principales y según el número de vías de paso de corriente podrá ser bipolar, tripolar, tetrapolar, etc. Realizándose las maniobras simultáneamente en todas las vías. Los contactos auxiliares son de dos clases: abiertos, NA, y cerrados, NC. Estos forman parte del circuito auxiliar del contactor y aseguran las autoalimentaciones, los mandos, enclavamientos de contactos y señalizaciones en los equipos de automatismo. Cuando la bobina del contactor queda excitada por la circulación de la corriente, esta mueve el núcleo en su interior y arrastra los contactos principales y auxiliares, estableciendo a través de los polos, el circuito entre la red y el receptor. Este arrastre o desplazamiento puede ser: 

Por rotación, pivote sobre su eje.



Por traslación, deslizándose paralelamente a las partes fijas.



Combinación de movimientos, rotación y traslación.

Cuando la bobina deja de ser alimentada, abre los contactos por efecto del resorte de presión de los polos y del resorte de retorno de la armadura móvil. Si se debe gobernar desde diferentes puntos, los pulsadores de marcha se conectan en paralelo y el de parada en serie.