viernes, 20 de febrero de 2009

El contactor.

Es un elemento que dispone de unos contactos principales también llamados de potencia que son gobernados mediante un vástago solidario a la culata que es atraída por el núcleo, el cual lleva alojada una bobina de alimentación, solamente tiene un estado estable, es decir, o se encuentra conectado o desconectado.

Una de las principales ventajas del contactor es que mediante tensiones e intensidades pequeñas o de utilización frecuente podemos gobernar grandes potencias.

Otra definición podría ser; es un elemento de gobierno de altas potencias mediante tensiones e intensidades pequeñas a distancia por medio de un circuito electromagnético o electroimán.

Los contactores están formados de tres partes bien diferenciadas a saber;

1. Circuito de potencia o contactos principales.
2. Circuito de maniobra o contactos auxiliares que normalmente se utilizan en el gobierno del circuito electromagnético.
3. Circuito electromagnético o electroimán.

Partes de un contactor.


Numeración de los distintos circuitos de un contactor.

Las bobinas de los contactores pueden funcionar a corriente continua o a corriente alterna, existiendo una gama de tensiones de utilización para ambos tipos de corriente. Los contactos principales o de potencia se pueden construir para una corriente u otra o para ambos tipos de corriente.

Como ejemplo en el mercado podemos encontrar;

1. Corriente; alterna o continua.

2. Frecuencia, en Europa 50 Hz, en otros países 60 Hz, actualmente podemos encontrar bobinas para poder funcionar a las dos frecuencias 50/60 Hz.

3. Tensiones; 230, 110, 48, 24 voltios, he puesto las tensiones que con más frecuencia me he encontrado en mi experiencia laboral, existen otras gamas de tensiones.

4. Factor de energía; este factor especifica qué potencia en vatios consume la bobina en el momento de la conexión también llamado llamada y qué potencia consume una vez que se encentra el electroimán cerrado.

5. Factor de potencia; especifica el factor de potencia cuando el electroimán se encuentra abierto y cuando el electroimán se encuentra cerrado.

6. Tiempos de conexión y desconexión; es el tiempo de cierre a la excitación o conexión y tiempo de apertura a la desexcitación o desconexión.

Funcionamiento en corriente continua.

Cuando circula por la bobina del contactor corriente continua, el núcleo se comporta como un electroimán que atrae la culata, la misma se aproxima al núcleo venciendo la fuerza del muelle y arrastra los contactos de potencia cerrándolos y el contacto normalmente cerrado (NC) abriéndolo y el contacto normalmente abierto (NO o NA) cerrándolo, debemos recordar que en los esquemas, normalmente, se representan sus contactos en estado de reposo.

La intensidad que circula por el bobinado solamente encuentra la resistencia del bobinado que determinará la intensidad necesaria para cerrar el electroimán, la resistencia es la misma cuando el electroimán se encuentra cerrado y por tanto su intensidad también cuando bastaría una intensidad mucho menor, es por eso que los contactores en corriente continua se les intercala una resistencia limitadora (también se la denomina economizadora) en el circuito una vez que el electroimán ha cerrado.

Gama contactores para diferentes potencias Sprecher schuh.

Contactor ABB. Foto: Viatger.

Detalle resistencia limitadora. Foto: Viatger.

Detalle contactos auxiliares. Foto: Viatger.

Funcionamiento en corriente alterna.

En este tipo de bobinas la fuerza (F) que hace el núcleo sobre la culata cuando ésta se encuentra en reposo es proporcional al cuadrado de la corriente (I²). En corriente alterna la fuerza siempre será de atracción (positiva) pero oscilante y de forma periódica será inferior a la del muelle (Fm), ver dibujo.

Como tenemos un entrehierro, para que podamos garantizar la desconexión, porque en caso contrario el magnetismo remanente podría mantener la culata unida al núcleo, esto hará oscilar a la culata produciendo una deficiente presión de los contactos principales o de potencia que se traduciría en calentamientos excesivos e incluso la destrucción del contactor, para poder evitar este problema se ponen en el núcleo dos espiras que pueden estar constituidas por cobre o aluminio, una a cada lado que cierran una parte de la sección del núcleo que reciben el nombre de espira de sombra, estas espiras no hacen otra cosa que proporcionar el suficiente flujo para que no oscile la culata como muestra el dibujo.
En ca no es necesario utilizar resistencia limitadora porque si bien la intensidad al cierre del electroimán solamente se encuentra limitada por la resistencia de la bobina una vez cerrado la reluctancia resulta débil y la impedancia de la bobina es elevada y, por tanto, la intensidad queda limitada.

Espira de sombra, el núcleo como se puede observar esta constituido por láminas aisladas entre sí para evitar las corrientes de Focault. Fotos: Viatger.

En el taller se podría dar el caso de disponer de contactores cuyas bobinas funcionan a corriente alterna de 230 voltios 60 Hz, pero nuestra red es de 50 Hz, ¿se podrán conectar? Como ya sabemos unos de los parámetros fundamentales de la corriente alterna es la frecuencia y en un principio no pueden conectarse, pero sí se podría hacer si cambiásemos su tensión de alimentación.

Si disponemos de un contactor cuya bobina esta diseñada para funcionar a 230 V 60 Hz, ¿qué tensión deberemos aplicar para que pueda funcionar a 50 Hz? ¿Yen el caso de que sea la bobina del contactor 230 v 50 Hz y red de 60 Hz?

Uc = fc/f r* Ur = 50/60*230 = 191,66 V

Uc = fc/f r* Ur = 60/50*230 = 276 V

Uc = tensión bobina contactor.
Fc = frecuencia bobina contactor.
Fr = frecuencia de la red.
Ur = tensión red.

Antes era frecuente poder encontrarse con estos casos, pero hoy en día casi todas las firmas comerciales de contactores preparan sus bobinas para trabajar a 50/ 60 Hz.

Contactos principales o de potencia, en contactores de cierta potencia, estos se cambian cuando están desgastados. Fotos: Viatger.

Contactor Möeller con bobina preparada para trabajar a corriente continua 110 V, es fácil observar como los núcleos no llevan espira de sombra. Fotos: Viatger.

Contactor BBC (ahora ABB), para corriente alterna 50/60 Hz. Foto: Viatger.

La elección del contactor.

Existen una serie de parámetros que debemos conocer a la hora de escoger correctamente el contactor que queramos instalar.

Gama de contactores para diferentes potencias ABB.

Corriente de los contactos principales.

Es fácil averiguar que uno de los datos imprescindibles es la intensidad que pueden soportar los contactos principales por tanto:

- Intensidad nominal térmica (Ith): es la corriente que pueden soportar los polos o contactos principales de un contactor durante un mínimo de 8 horas sin que su temperatura sobrepase los límites fijados por las normas.

- Intensidad de empleo (Ie): es la corriente que puede operar y está definida por la categoría de empleo (AC1, AC2, DC1, etc.) y la temperatura ambiente.

Clase de servicio y duración.

- Robustez eléctrica: es el número de ciclos/maniobra (conexión + desconexión) que es capaz de realizar el contactor sin reposición de sus contactos, en este caso debe circular intensidad por los contactos principales. Este dato depende de la categoría de empleo, tensiones nominales e intensidad de empleo.

- Robustez mecánica: es el número de maniobras en vacío, es decir, sin paso de intensidad por los polos, que es capaz de efectuar el contactor sin fallo mecánico.

Partes de un modelo de contactor Sprecher schuh.

La robustez eléctrica es inferior a la mecánica debido a la posible formación de arcos eléctricos al desconectar los polos del contactor.

Clases de servicio:

1. Servicio permanente: el contactor permanece conectado circulando por sus contactos principales la intensidad de empleo ininterrumpidamente por tiempo indefinido y superior a 8 horas.

2. Servicio de 8 horas: los polos del contactor pueden permanecer cerrados durante un tiempo suficiente alcanzando el equilibrio térmico, pero que no sobrepase las 8 horas sin interrupción. Al final de este periodo de tiempo, el contactor debe haber efectuado por lo menos, una desconexión en carga.

3. Servicio temporal: los polos del contactor pueden permanecer cerrados durante un tiempo insuficiente para que el circuito principal alcance el equilibrio térmico, pero permanece en reposo un tiempo suficiente para que el circuito principal se enfríe hasta adquirir la temperatura ambiente. En este tipo de servicio 10, 30, 60, 90 minutos se consideran valores normales.

4. Servicio intermitente: este servicio presenta períodos de trabajo y reposo, de duración constante y definida, es decir, ciclos de trabajo iguales compuestos cada uno de ellos por un tiempo de conexión y un tiempo de desconexión, siendo insuficiente la duración de cada tiempo para que el circuito principal alcance el equilibrio térmico.

Servicio de corta duración, Tb es el tiempo de funcionamiento, P intensidad, Pv potencia y T la temeratura de trabajo. Viatger,

Gráfica de la izquierda servicio permanente, la de la derecha servicio intermitente. Viatger.

Dentro del servicio intermitente, según el número de maniobras a efectuar en una hora, se establecen 5 clases de servicio:

- Clase 0 Número de maniobras por hora menor o igual a 6.
- Clase I Número de maniobras por hora menor o igual a 30.
- Clase II Número de maniobras por hora menor o igual a 150.
- Clase III Número de maniobras por hora menor o igual a 600.
- Clase IV Número de maniobras por hora menor o igual a 1200.

Gama de contactores Siemens.

Como que para un mismo numero de maniobras por horas las condiciones de empleo del contactor son diferentes, según el tiempo de duración de la conexión y desconexión, cada clase de uso se subdivide a su vez en cuatro regímenes de marcha definidos en tanto por ciento llamado el factor de marcha ED %:

Son considerados normales los factores de marcha ED de 15, 25, 40 y 60 %, observar la tabla siguiente:

Poder de ruptura y conexión.

El poder de ruptura de un aparato, designa la mayor intensidad de corriente que puede cortar un aparato en unas condiciones de empleo dadas, aunque se distingue el poder de ruptura en servicio normal y en cortocircuito.

El poder de conexión expresa la mayor corriente que este aparato es capaz de cerrar a una temperatura dada y en las características preescritas de empleo y funcionamiento sin que existan deterioros, aunque se distingue el poder de conexión en servicio normal y en cortocircuito.

Categorías de servicio en corriente alterna según UNE-EN60947.4.1

Hay que distinguir cuatro categorías de servicio que fijan los valores que el contactor debe establecer o cortar.

- AC-1 = se aplica a todos los receptores en corriente alterna que el factor de potencia sea al menos cos φ = 0,95 o mayor, un ejemplo serían resistencias de calefacción, distribución, etc.

- AC-2 = esta categoría hace referencia al arranque, frenado por contracorriente así como a la marcha por impulsos de un motor de anillos rozantes.

- AC-3 = se refiere a los motores de jaula de ardilla, el corte se realiza a motor lanzado.

- AC-4 = esta categoría se refiere a las aplicaciones con frenado, a contracorriente y marcha por impulsos con motores de jaula o de anillos.


Gráfica donde se refleja en qué momento del funcionamiento del motor según la categoría de servicio efectúa el contactor el corte. Viatger.

Categorías de servicio en corriente continua según UNE-EN60947.4.1

- DC-1 = Se aplica a todos los receptores que utilizan corriente continua y cuya constante de tiempo L/R es inferior o igual a 1ms.

- DC-3 = se refiere al arranque y frenado en contracorriente, así como a la marcha por impulsos de los motores shunt. Constante de tiempo inferior a 2 ms.

- DC-5 = se refiere al arranque y frenado en contracorriente, así como a la marcha por impulsos de los motores serie. Constante de tiempo inferior a 7,5 ms.

Partes de un modelo de contactor sacada del Telesquemario de Telemecanique.

Características dieléctricas de los contactores.

Son aquellas tensiones que los materiales de los que está hecho el contactor pueda soportar en servicio o en eventuales sobretensiones.

- Tensión nominal de empleo (Ue): Valor del voltaje que en combinación con una intensidad de empleo determina el empleo del contactor y al que se refieren los poderes de cierre y corte, el tipo de servicio y la categoría de empleo. Para los contactores que se utilicen en circuitos trifásicos se expresa mediante la tensión compuesta.

- Tensión nominal de aislamiento (Ui): La tensión nominal de aislamiento de un contactor es el valor del voltaje que caracteriza a este aislamiento y a la que se refieren sus ensayos dieléctricos, las líneas de fuga y las distancias de aislamiento, en la a mayoría de casos la Ui es el valor máximo de Ue.

Otras características a tener en cuenta.

- Impedancia de los polos: La impedancia de un polo es aquella impedancia que caracteriza a todo el polo desde el borne de entrada hasta el borne de salida. Es función de la frecuencia y se expresa para 50 Hz, este valor se entiende para su Ie.

- Altitud: La disminución de la densidad del aire con la altura influye sobre, la tensión disruptiva de aire y, por tanto, sobre la Ue, su poder refrigerante y por ende afecta a la Ie, normalmente se traduce en que un contactor de 30 amperios, por ejemplo, pasados los 1000 metros de altitud tan solo puedan circular como Ie = 21 A.

- Potencia nominal de empleo: Un contactor suele ser destinado al control de cierta potencia bajo la Ue indicada expresadas normalmente en Kw (antiguamente se expresaba en CV, aunque depende el sector se sigue utilizando).

- Tiempo de funcionamiento: se divide en dos; tiempo de cierre que es el comprendido entre la aparición de la tensión en las bobinas del contactor y la unión de los polos del mismo; tiempo de apertura es el tiempo comprendido desde el momento en que se corta el circuito de la bobina del contactor hasta la separación de los polos. Para obtener el tiempo total del corte es necesario incluir al tiempo de apertura el tiempo de extinción del arco que depende de las condiciones de corte. Ambos tiempos se expresan en milisegundos.

Aplicaciones de los contactores.

La aplicación más conocida del contactor es su utilización para el gobierno de motores eléctricos, pero existen muchas más aplicaciones como:

- circuitos de calefación.
- circuitos de alumbrado.
- transformadores.
- en la conexión de condensadores correctores del factor de potencia.
- también existen contactores para media tensión.


Contactor de garrote de alta potencia.

Dada la importancia del contactor en otras entradas lo seguiremos tratando.

saludos,
viatger.

20 comentarios:

Leonardo dijo...

hola muy bueno los datos de contactores pero queria saber algunas cosas que bienen inscriptas en un contactor que ni idea tengo
no se si podrias alludarme ya que me gustaria poder entender mejor lo que dice en las especificaciones y tiene varias como tablas que tambien trae varias y otros datos que ni idea y tampoco e encontrado tambien en base a esos datos me gustaria saber de que corriente son los platinos ya que no dice nada
por correo te voy a mandar una foto del contactor
desde ya muchas gracias

juan dijo...

Joer.. exelente post..justo en una hora tengo que entregar un pre-informe y tienes la info que necesito... gracias

ElVago dijo...

Decirme para qe sirve un contactor (electrico)

y cuantas clases de servicios hay..

Grax :

CARLOS dijo...

es muy buen la informacion q publicas, pero tengo una pregunta, dime para un motor trifasico, como elejo el contactor, se que se aplica una formula, pero cual es? podrias poner un ejemplo.

Anónimo dijo...

Hola Viatger, soy Jesús de Navarra.

Muy buena explicación sobre el tema de los contactores.

Necesito una aclaración respecto a la definición del término contacto:


Por ejemplo, cuando hablamos de un relé de 5 pines, dos de ellos son la bobina y los otros tres constituyen el propio contacto, un NO y otro NC con un terminal común.


De esta forma siempre que nos referimos a un contacto, entiendo que todo contacto está formado por tres terminales constituyendo un contacto NO y otro contacto NC, luego todo contacto está constituido por un NO, un NC y el terminal común.


Mi duda es la siguiente, por ejemplo, en un contactor trifásico que tiene contactos auxiliares, se habla del contacto auxiliar NC 21-22 o del contacto auxiliar NO 13-14, y cada uno de estos contactos tiene un terminal de entrada (21 o 13) y un terminal de salida (22 o 14), es decir, dos terminales ( en la mayor parte de los casos, atornillables).

Pero teniendo en cuenta, comparando con el relé que cada contacto tiene 3 terminales, donde está el terminal que falta en cada uno de los contactos auxiliares del contactor? ¿No se usan?

Cuando tenemos un contacto NO, ¿Tenemos a la vez un contacto NC teniendo en cuenta que un contacto son tres terminales? O sólo tenemos los dos terminales del NO, entrada y salida, para conectarlos a un circuito?

¿ No es el mismo tipo de contacto, el de los contactos auxiliares de un contactor,de un pulsador, de un final de carrera que tienen dos terminales, que los contactos de un relé que tiene un NO+NC+común?

Espero que se me entienda la duda.

Muchas gracias

Viatger dijo...

¿Qué tal Jesús?

Primero hemos de saber la diferencia entre relé y contactor: El relé es una bobina con una serie de contactos que utilizados en maniobras de intensidad relativamente baja y el contactor es como un relé pero los contactos de potencia suelen aguantar intensidades o potencias elevadas.

El contactor a parte puede llevar los llamados contactos auxilares, digo puede llevar porque hay contactores que no los llevan, y cuando llevan suelen ser un contacto NC y un contacto NA, si se necesitan más contactos suelen existir cámaras de contactos acoplabes al contactor.

A tu duda de que un contacto ( ya sea NC o NA) tienes tres terminales no es correcto, un contacto consta de dos terminales, en el caso del NA 13 -14: el uno hace referencia al orden y el 3, 4 es número característico de un contacto normalmente abierto (también es correcto NO o NA), es decir si tuviésemos más de un contacto NA pongamos que 3 se numerarían así: 13-14, 23-24, 33,34 y tendríamos en total 6 terminales dos por cada contacto. En caso de uno NC es 11-12: el uno al orden y el 1 y 2 porque se trata de un contacto normalmente cerrado, los terminales de voltímetros, relés térmicos, lámparas señalización, etc., cada uno tiene su número caraterístico y normalizado así viendo tan solo la numeración exteriormente en un contactor sabemos si es NA o NC.

Entonces te preguntarás, ¿por qué los contactos de los relés llevan 3 terminales? Pues muy sencillo porque en realidad a la hora de construir es más fácil ahorrarnos un contacto porque si te fijas un contacto NA y NC: tiene cuatro terminales: dos del NA y dos del NC pero si eres observador te daras cuenta que dos de sus términales son comunes, es entonces que los fabricantes se ahorran uno de ellos, pero no hablamos de un contacto si no de dos contactos que tienen un terminal común (en total 3 terminales) y en este caso su nomenclatura ( a no ser que el fabricante le dé otra que a veces suele ocurrir) sus términales se enumerarán así: el terminal común se enumera como 11, el que queda NA como 14 y el que queda como cerrado 12.

A tu última pregunta un contacto NA o NC por definición es igual en un relé, en un contactor, en un pulsador, en un relé térmico, etc., pero ojo porque cada contacto NA o NC puede tener características eléctricas diferentes, es decir, un contacto NA de un pulsador, por ejemplo, podría soportar solo 5 amperios y a lo mejor el NA de un relé pueden pasar 15 amperios y no solamente eso, en un contacto NA de un pulsador igual tiene 5000 maniobras mecánicas y 1000 maniobras eléctricas, para saber estos datos se deben consultar los datos de los fabricantes, por tanto como puedes ver aun tratándose de contactos NA que cortan o cierran el circuito pueden tener características mecánicas y eléctricas diferentes. Para conocer todos estos detalles de esquemas te recomiendo un libro básico de Roldán Viloria que tiene por título "Esquemas básicos para telemando de contactores" en la editorial Paraninfo. Por último recuerda que teóricamente los esquemas (todos) deben ser representados sus contactos en estado de reposo

Saludos,
Viatger

Anónimo dijo...

Muchísimas gracias, Viatger, una aclaración perfecta, me has resuelto la duda totalmente.

Ahora sólo una cosilla, entonces, el inconveniente entre tener dos contactos auxiliares de un contactor = 4 terminales, dos para el NO y dos para el NC y tener dos contactos de un relé, el NO y el NC = 3 terminales es que no puedes independizar dos circuitos no?

En los contactos auxiliares del contactor puedes tener un circuito de encendido de un piloto rojo con el NO:cableando la alimentación al 13, y el 14 a un extremo del piloto y el otro extremo del piloto a masa y lo mismo para otro circuito de encendido de un piloto verde con el NC usando los terminales 11 y 12.

Pero con 2 contactos de un relé, NO+NC+común, sólo puedes colgar un circuito no? no puedes independizar dos circuitos no? es como si sólo se podría usar uno de los contactos del relé, no, el que interese?

Muchas gracias

Un saludo

Jesús, Navarra

Viatger dijo...

Bueno depende, Jesus si el circuito del NO y NC son dos tensiones diferentes pues no pueden utilizar, pero si son misma tensión y clase de corriente, por ejemplo alterna sí que se pueden utilizar hazte un esquema y lo verás más claro.

Anónimo dijo...

ok, muchas gracias por las aclaraciones.

Un saludo.

Jesús, Navarra

Anónimo dijo...

Excelente...

Julián dijo...

En primer lugar quiero felicitarte puesto que al artículo acerca del contactor está muy bien en líneas generales. Pero discrepo acerca de los contactos de 3 terminales de los relés enchufables. No son dos contactos con un terminal común. Es un único contacto conmutado que tiene la ventaja de poder usarse como NO o NC según interese. Y es esa la ventaja de dichos contactos. El fabricante se limita a construir todos los contactos iguales y el usuario los conexionará según le convenga. Es incluso posible colgar partes de un circuito de ambas salidas 12 y 14, pero siempre teniendo en cuenta que en reposo estará conectada la que cuelga del 12 y cuando activemos la bobina del relé se cambiará a la salida del 14

Viatger dijo...

Gracias Julián!

Cierto que es un contacto conmutado pero la misma señal de ese contacto puede tener una doble función, cerrado en reposo y el otro estado activado el contacto.

Si coge un contacto cerrado y uno abierto (activado por el mismo relé) con un terminal común es lo mismo que un solo contacto conmutado.

Saludos,
V.

Anónimo dijo...

Buena la info men gracias me sirvio de mucho

Omar dijo...

Me gustaria conocer posibles soluciones a fallas ocurridas con las bobinas de los contactores Kclocner Mouller , DILM 185 conectadas a 110 Voltios ca ya que tengo información de que presentan fallas lo que no ocurre con la marca Siemens; estos contactores son usados en los arrancadores estrella triangulo .....Gracias por su aporte .

caosymascaos dijo...

Gracias por el blog y por el post.

Una duda: siempre he pensado que un contactor bajo una subtensión determinada puede llegar a estar en una situación de indeterminación y que comience a "tabletear" y se queme. Hace unos días he oído que existen unos contactores especiales que tienen solución para este problema. ¿sabéis algo de esto que comento? ¿cómo se llaman esos contactores? Gracias

Anónimo dijo...

alfonso
hola buenas tardes como conecto las bobinas de un contactor a 110 volt A1 Y A2 y donde llegan la alimentacion a 110 volt y A2 en donde se conecta si se conecta al neutro y a 220 volts donde se conecta A2 sin mas por el momento me despido le agradecer su respuesta.

Email Marketing dijo...

hola muy completa tu informacion, me sirvio, porque escuchaba hablar del contactor y no sabia que papalinasa era, ahora gracias a este blog ya tengo la informacion.

Anónimo dijo...

Quisiera saber, por qué un contactor al alimentarlo a 120 V se queda oscilando y no funciona (imagino, es que debo alimentarlo con una tension mayor, pero quiero saber por qué en terminos mas electricos)

Gracias

Marcelo Arriagada dijo...

necesito si alguien tiene valores admisibles de resistencia de contacto para contactores, ya que creo que tengo unos contactos auxiliares con alta resistencia y me pueden inducir fallas.

Manuel López dijo...

Muy interesante!! Añado como aporte un enlace a un curso de automatismos

curso de automatismos electricos

Un saludo!