01 CONTACTORES NORMALIZADOS

7/26/2019 01 CONTACTORES NORMALIZADOS

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IE 02 CONTACTORES NORMALIZADO IEC947 - 4

SISTEMAS DE ACCIONAMIENTO INDUSTRIALES MSC. ING. HUBER MURILLO MANRIQUE Page 1

EL CONTACTOR

I.- Concepto.- Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente elctrica de unainstalacin con la posibilidad de ser accionado a distancia. Tiene dos posiciones de funcionamiento:

Una de reposo (circuito abierto, sin carga).

En trabajo (circuito cerrado, con carga).

Cuando la bobina del electroimn est alimentada, el contactor se cierra estableciendo a travs de loscontactos, el circuito entre la red de alimentacin y el receptor.

II.- CONSTITUCIN ELECTROMECNICA1. Carcaza2. Circuito : Bobina, ncleo y armadura

3. Contactos : Principales y auxiliares (para trabajo en CA y CC)

III.- NORMATIVIDAD

IEC/EN 60947-1, IEC/EN 60947-4-1, IEC/EN 60947-5-1 UL 508, NEMA ICS 1, VDE 0660/102

IV.- FUNCIONAMIENTO DE UN CONTACTOR

Cuando la bobinadel contactor queda excitada por la circulacin de la corriente, mueve el ncleo ferro-magntico en su interior y arrastra los contactos principalesy auxiliares, estableciendo un circuito cerradoentre la red y el receptor. A los contactos principalesse conectan al circuito de fuerza que se quieregobernar, segn sea necesa-rio estos pueden ser: bipolar, tripolar y tetrapolar. Los contactos auxiliaresson de dos clases abiertos y cerrados. Estos forman parte del circuito auxiliar del contactor y aseguran los

mandos, enclavamientos y sealizaciones en los equipos de automatismo.

Electroimn

(Bobina

Ncleo magntico)

Los polos

principales

Los contactos

auxiliares

RED

CARGA

A1

A2

1 3 5

2 4 6

13

14


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V.- CLASIFICACION

Por tipo de corriente que alimenta la bobina: AC o DC.

1. Por la funcin y la clase de contactos:Contactores principales (con contactos principales y auxiliares)Contactores Auxiliares (con contactos nicamente auxiliares)

2. Por el sistema de mecanismo de fuerza:Contactores electromagnticos.- Su accionamiento se hace utilizando el campo electromagn-tico de la bobina de control existente. Adems contiene la particularidad de accionar en presenciade altas corrientes.Contactores electromecnicos.- Se accionan con ayuda de medios mecnicos y se realiza atravs de un electroimn.Contactores neumticos.- Trabajan utilizando la presin normalizada de aire comprimido.Contactores hidrulicos.- Se accionan por la presin de un lquido.

3. Por la carga que pueden maniobrar(o categora de empleo ver siguiente tabla):

VI.- SIMBOLOGIA Y REFERENCIADO DE BORNES

Los bornes de conexin de los contactores se nombran mediante cifras o cdigos y letras que permitenidentificarlos, facilitando la realizacin de esquemas y las labores de cableado. Los contactos principales sereferencian con una sola cifra, del 1 al 6. Los contactos auxiliares estn referenciados con dos cifras.

NORMA IEC 947 4 - 1 CATEGORIZACIN DE LOS

CONTACTORES UTILIZADOS EN LOS CIRCUITOS DE FUERZA

TIPO CATEGORIA DESCRIPCION DE LA UTILIZACIONAC 1 Cargas no inductivas, hornos resistivos.AC 2 Motores de anillos rozantes. Arranque y apagado.AC 3 Motores tipo jaula de ardilla. Arranque y apagado.AC 4 Motores jaula. Frecuentes arranques y apagado.

AC 5a Encendido y descarga de control de lamparas.AC 5b Encendido de lamparas incandescentes.AC 6a Encendido de transformadores.AC 6b Encendido de banco de condensadores.AC 8a Control de motor compresor hermtico refrigerado.

Con apagado manual y soporte de sobrecargas.

CORRIENTE

ALTERNA

AC 8b Control de motor compresor hermtico refrigerado.Con apagado automtico y soporte de sobrecargas.

DC

1 Cargas no inductivas y hornos resistivos.DC3 Motores DC tipo shunt. Comportamiento dinmico.DC5 Motores DC tipo serie. Comportamiento dinmico.

CORRIENTE

CONTINUADC6 Encendido de lamparas incandescentes.

Tiempo

Corr

ien

te

Corte

IeIe

Corrien

te

Corte

Tiempo

2.5 Ie

Fase de arranque Fase de arranque

6 Ie

Tiempo

Corr

ien

te

Ie

Corte

Ie

Tiempo

Corte

Fase de arranque

6 Ie

Corr

ien

teCAT. AC1CAT. AC2

CAT. AC3

CAT. AC4


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Las bobinas de un contactorse referencian con: Las letras A1 y A2. El contactor se denomina con las letras KM seguidas de un nmero de orden.

VII.- CONTACTOS PRINCIPALES

Son conectados al circuito de fuerza y pueden ser: UNIPOLARES,BIPOLARES Y TRIPOLARES.Se fabrican generalmente con los materiales aliados:PLATA - CADMIO.PALTA - PALADIO.PLATA - NIQUEL. # Este es de mayor utilizacin por que tiene una gran resistencia al arco voltaico quese produce al cierre y apertura de dichos contactos.

NORMA IEC 947 5 - 1 CATEGORIZACIN DE LOS CONTACTORES

UTILIZADOS EN LOS SISTEMAS DE CONTROL

TIPO CATEGORIA DESCRIPCION DE LA UTILIZACION

AC 12 Control de cargas resistivas y cargas de estado slidocon aislamiento por opto acopladores.

AC 13 Control de cargas de estado slido y transformadores deaislamiento.

AC 14 Control de pequeas cargas electromagnticas 72 VA.

CORRIENTE

ALTERNA

AC 15 Control de cargas electromagnticas > 72 VA.

DC 12 Control de cargas resistivas y cargas de estado slidocon aislamiento por opto acopladores.

DC 13 Control electromagntico.CORRIENTE

CONTINUADC 14 Control de cargas electromagnticas.

Caractersticas de los polosCL08 CK09B CK12B

Intensidad de empleo en AC3 Ie (A) 80 250 700

Tensin de empleo nominal Ue (V) 690 1000 1000

Intensidad mxima de empleo en AC1 Ie (A) 110 315 1000

Lmite de frecuencia (Hz) 25 400 25 400 25 400

Intensidad mxima trmica Ith (A) 110 315 1000

Poder de cierre eficaz (A) 1000 2500 8400

Ue < 400 V 920 3500 7300

Ue = 500 V 920 3500 7000

Ue = 690 V 780 2200 6700

Ue = 1000 V - 1100 3500

1 seg. 2530 5500 9700

5 seg. 1130 3500 7700

10 seg. 800 2500 6100

30 seg. 460 1600 4400

1 min. 325 1200 3500

3 min. 185 900 2300

Impedancia media por polo (m

) 0.86 0.28 0.14

AC1 10.4 27.7 140

AC3 5.5 17.5 68.6

Poder de corte eficaz (A)

Intensidad temporal admisible (A)

Potencia disipada por polo (W)


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Son los responsables de establecer o cortar la corriente en el circuito de potencia.Estn diseados para permitir que la corriente nominal de operacin permanente del contactor fluya, sinproducir sobre-calentamiento.Ellos determinan el tamao del contactor y los fabricantes disponen de un amplio rango.Estn compuestos de una parte esttica y de una parte mvil.En la mayora de utilizaciones se usan polos "normalmente abiertos" o "polos de cierre",Para algunas aplicaciones, se usan polos "normalmente cerrados" o "polos de apertura".

VIII.- CONTACTOS AUXILIARES

Son los responsables de establecer o cortar la corriente en el circuito de mando.Garantizan el auto-mantenimiento, el bloqueo de los contactores (enclavamiento elctrico).Garantizan la sealizacin del sistema de control en los equipos del sistema automatizado.Los contactos auxiliares estn directamente conectados a la armadura (mvil).Algunos pueden estar integrados en la caja del contactor pero tambin pueden ser adicionados mediante"unidades aditivas".Sus dimensiones los permiten establecer o cortar intensidades limitadas. La de los circuitos de controlgeneralmente trabajan con corrientes hasta de 6 Amperios.

IX.- CARACTERISTICAS DE SELECCION DEL CONTACTOR

La tensin nominal de funcionamiento.

La corriente de servicio (Ie).

La naturaleza y la utilizacin del receptor.

La corriente cortada, que depende del tipo de categora. El tipo y caractersticas de la carga.

Potencia instalada

La cantidad de aperturas y cierres por hora.

El tipo de rgimen de servicio.

La frecuencia de operacin.

Valores de factor de potencia.

intensidad nominal de empleo,

Intensidad trmica,

Caractersticas del circuito de mando

CL08 CK09B CK12B

Tensin nominal 60Hz 24600 24 690 24 690

Lmite de la tensin (% Un) Operacin 0.85 1.10 - -

(60 Hz) Conexin 0.70 0.85 0.80 1.10 0.80 1.10

Desconexin 0.40 0.60 0.40 0.60 0.40 0.60

Llamada 215 830 750

Mantenimiento 15 60 25

Factor de potencia (cos

) Circuito magntico cerrado 0.35 - -

Circuito magntico abierto 0.64 - -

Disipacin termica (W) 3.9 3.5 4.5

NA (cierre) 15 30 60 70 70 80

NA (apertura) 9 15 13 17 70 80

Consumo medio (VA)

Tiempo de operacin medio a Un (ms)

60 Hz


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X.- REQUERIMIENTOS DE LOS CONTACTORES

Capacidad de conduccin.- Est definida por su corriente trmica nominal (Ith). Se puede aplicar a uncontactor cerrado por un perodo de hasta 8 horas, sin causar sobre-calentamiento.Capacidad de cierre.- Est definida por su corriente de cierre. Esta es la mxima corriente con la que elcontactor puede cerrar. Es necesario asegurarse que el contactor es capaz de soportar la intensidad picosin que sea daado.Capacidad de apertura.- Est definida por una corriente de corte o de apertura. Esta corriente es ms bajaa una mayor tensin de la red.

XI.- ROBUSTEZ ELCTRICA

Se define por el nmero medio de ciclos de maniobra en carga que los contactos de los polos son capacesde efectuar sin mantenimiento.

Depende de: Categora de empleo Corriente nominal de empleo Tensin nominal de empleo

Los fabricantes dan las curvas de eleccin donde se puede encontrar la vida del contactor (encantidad ciclos de maniobra) para una determinada corriente de empleo.


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XII.- Normatividad IEC 947

Corriente asignada de empleo Ie.- La corriente asignada de empleo de un contactor es la corrientenominal mxima del receptor que el contactor puede establecer, soportar e interrumpir en unas condicionesde utilizacin definidas, sin recalentamiento excesivo ni desgaste exagerado de los contactos.En servicio ininterrumpido, en el que los contactos permanecen cerrados durante al menos 8 horas sininterrupcin (por ejemplo, circuitos de distribucin) o en la categora de empleo AC-1 (cargas resistivas),puede ser igual a Ith si la temperatura ambiente no sobrepasa los 40C. Pero en la mayora de los casoslos contactores suelen utilizarse en servicio intermitente, en particular para control de motores asncronosde jaula (categora de empleo AC-3 y AC-4). Este tipo de servicio se caracteriza por ciclos demaniobras peridicas (1 ciclo de maniobras = 1 cierre + 1 apertura), siendo el tiempo t de paso de lacorriente una fraccin de la duracin T del ciclo. La relacin t/T se denomina factor de marcha. En tales

condiciones de utilizacin, el recalentamiento de los polos no depende slo de la corriente nominal delreceptor y del tiempo de paso de dicha corriente, sino tambin de la punta de corriente durante el cierre y dela energa de arco durante la apertura que provocan un recalentamiento adicional. Por esta razn, lacorriente de empleo en servicio intermitente es distinta de Ith, y generalmente inferior.As pues, la corriente asignada de empleo de un contactor se define en funcin de la categora de empleo ydel servicio, as como de la tensin de empleo, de la frecuencia de la red y de la temperatura ambiente. Si elreceptor es un motor, la indicacin Ie suele sustituirse por la potencia nominal del motor en kW.

Corriente temporal admisible.- Se trata de la corriente que puede soportar un contactor durante untiempo lmite consecutivo a un tiempo de reposo sin alcanzar un recalentamiento peligroso. En ningn casodebe ser superior al poder asignado de cierre del contactor. La nocin de corriente temporal admisible esimportante, por ejemplo, en el caso de control de un motor de arranque largo (fuerte inercia de la mquinaarrastrada) debido a la duracin de la punta de arranque.

Poder asignado de cierre PF.- Dos conductores paralelos por los que pasan corrientes de sentidoopuesto es el origen de esfuerzos electrodinmicos que tienden a alejarlos uno del otro. Esto se traduce, alnivel de un polo de contactor, por un efecto de repulsin en el contacto mvil debido al efecto de bucle y ala estriccin de las lneas de corriente en la zona de contacto. El esfuerzo de repulsin es proporcio-nal a I2y se opone al esfuerzo de compresin. En consecuencia, limita la capacidad de conmutacin de loscontactores, ya que, si el valor de la corriente es demasiado importante, en particular durante los regmenestransitorios de puesta bajo tensin de los receptores, puede provocar una apertura descontrolada de loscontactos con fusin del metal debido al arco elctrico y soldadura de los contactos que vuelven a cerrarseal disminuir la corriente.

CL10

CL09

CL08

CL07

CL06

CL45

CL04

CL25

CL02

CL01

CL00

107

8

6

4

2

8

106

6

4

2 4 6 8 10 20 40 60 80100 200 400

A

Corriente cortada

Nmero de

operaciones


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El poder asignado de cierre se expresa por el valor eficaz de la corriente que puede establecer un contactorsin desgaste exagerado ni soldadura de los contactos. Es independiente de la tensin asignada de empleo.Hay que destacar la influencia de la tensin de alimentacin del electroimn en el poder de cierre. Dichatensin condiciona la velocidad y, por lo tanto, la energa cintica de las masas en movimiento y, conse-cuentemente, el tiempo necesario para el establecimiento de la presin de contacto a partir del momento delimpacto. Segn las normas, el poder asignado de cierre debe garantizarse con una tensin de controlcomprendida entre 0,85 y 1,1 Un.El poder asignado de cierre es una de las caractersticas ms importantes de los contactores, ya querepresenta a la vez: el lmite de corriente que no se puede sobrepasar sin exponerse a fallos graves, el valor a partir del que se definen las corrientes mximas de empleo en las categoras AC-3 y AC-4, la base para la eleccin de un contactor en aplicaciones como el control de circuitos de alumbrado, deprimarios de transformadores... en las que las corrientes transitorias durante la puesta bajo tensinrepresentan un esfuerzo importante con respecto a las corrientes en rgimen establecido.

Poder asignado de corte PC.-Durante la apertura en carga de un contactor, se crea un arco en cada poloentre los contactos fijo y mvil. Dicho arco es la principal causa del desgaste de los contactos, ya que,debido a su elevada temperatura, provoca la fusin y la volatilizacin de una parte del metal. Losdispositivos de soplado de los que disponen los polos garantizan una extincin rpida transitoria durante la

puesta bajo tensin del receptor (por ejemplo, punta de arranque de un motor). Pero si la corriente cortadaes demasiado importante, o si la tensin de empleo es demasiado elevada, se hace difcil extinguir el arco,y a veces imposible (duracin excesiva del arco, llamas en el exterior de las cmaras apagachispas,reencendidos, arco mantenido), y el contactor puede ser daado o incluso destruido.El poder asignado de corte se expresa por el valor eficaz de la corriente que el contactor puede interrumpircon una tensin de empleo determinada, sin emisin excesiva de llamas hacia el exterior de las cmarasapagachispas, sin arco permanente, sin cebado entre fases o entre fase y masa.Disminuye al aumentar la tensin de empleo.

XIII.- INCIDENTES QUE PROVOCAN EL DETERIORO DE LOS CONTACTORES

En presencia de un contactor quemado, hay que comprobar que la eleccin del calibre del contactorcorresponde a la potencia del motor. Si la eleccin es correcta y sobre todo si la intensidad de bloqueo del

motor es inferior al poder de cierre del contactor, el incidente suele venir de perturbaciones en el circuito demando que conducen a un mal funcionamiento del electroimn. A continuacin, indicamos las perturba-ciones ms frecuentes y para cada une de ellas, la solucin aconsejada.

Cada de tensin de la red Cada de tensin en el circuito de mando Vibraciones de los contactos de enclavamiento Micro-cortes de la red o interrupciones de corta duracin accidentales o voluntarias


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XIV.- VENTAJAS AL UTILIZAR CONTACTORES

Control y automatizacin de equipos y mquinas con procesos complejos, con la ayuda de losaparatos auxiliares de mando como los interruptores de posicin, detectores, presostatos, etc.

Automatizacin en el arranque y paro de motores.

Posibilidad de maniobrar circuitos sometidos a corrientes muy altas mediante corrientes dbiles.

Posibilidad de controlar completamente una mquina desde varios puntos de maniobra. Ahorro de tiempo al realizar maniobras prolongadas.

XV.- TECNOLOGIA PUNTA EN CONTACTORES

1200

AC-3 (A)

8604205 9 72 85

100-M

100-C

100-D

12

100-G

550

100-D 630/860 A


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Terminal de Interfasea PLC

Entrada 24 V CC

TerminalesBobina

Amplio Rango de voltaje

I.e. 208 - 277V 50/60Hz

Tarjeta BobinaEletctrnicaEnsamble enchufable

Circuito ASIC(Application Specific Integrated

Circuit)

Placa Base del Contactor

Bobina electrnica

Devanado deBobinaEnsamble enchufable

Diagramade Bloques de la Bobina Electrnica

~

=

~

B1

B2

A1

A2

(+)

(-)

24 VCC

Filtro Rectificador

EMV

Interfase

ASIC Transistor

Bobina

RSensor


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El ectr onica Tr adi cional Hold-inPick-up

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

110A 180A 420A

[VA]

630A 860A

3500

4000

4500

5000

0

20

40

80

160

200

240

[VA]

280

320

360

400

Levantamiento Retencion

A1 A2

B1 B2

L2L1

-+

INTERFASE ELECTRNICA

CONTACTOR MODERNO


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EJERCICIOS DE APLICACIN

PROBLEMA N 1.- Seleccionar el contactor para un motor motor WEG muy importante de alta eficienciatiene un arranque coordinacin tipo I, las caractersticas del motor son las siguientes: 11 Kw, 4 polos, 220Voltios, 60 Hz. conexin Y. F.S = 1.15

A.- Datos: P = 11 KW, 220 Voltios, 60 Hz. EF = 91.7 FP = 0.84 Tomando el F.S = 1.0

Inon = 37.5 Amperios

Idiseno = 1.1 x Inon = 1.1 x 37.5 = 41.25 Amperios

Para realizar el conexionado utilizar el siguiente esquema.

Buscamos en el catlogo el contactor adecuado, encontrando las caractersticas tcnicas siguientes:

Marca G.E Fuerza 3x50 A, Cat. AC3, 220 Voltios, 60 Hz.Vbobina 120 Voltios, 60 Hz, 01 NO + 01 NC

La Inominal de la carga debe quedar por debajo del contactor seleccionado. El equipo satisface.

B.- Datos: P = 11 KW, 220 Voltios, 60 Hz. EF = 91.7 FP = 0.84 Tomando el F.S = 1.15


Idiseno = F.S x 1.1 x Inon = 1.15 x 1.1 x 37.5 = 47.44 Amperios




PROBLEMA N 2.- Seleccionar el contactor para un motor motor WEG muy importante de alta eficienciatiene un arranque coordinacin tipo I, las caractersticas del motor son las siguientes: 30 Kw, 2 polos, 220Voltios, 60 Hz. conexin Y. F.S = 1.0

Datos: P = 30 KW, 220 Voltios, 60 Hz. EF = 93.1 FP = 0.86 F.S = 1.0


bobina

R S T 13

HACIA EL INTERRUPTORTERMOMAGNTICO

HACIA LACARGA

R S T 14 HACIA LACARGA

HACIA EL INTERRUPTORTERMOMAGNTICO


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Idiseno = 1.1 x Inon = 1.1 x 98.3 = 108.13 Amperios

Buscamos en el catlogo el contactor adecuado, encontrando las caractersticas tcnicas siguientes:Hallamos 02 alternativas: 105 A y 150 A. El ms adecuado es 105

NOTAS:

1. Si la corriente calculada supera el 10% de la In del KM1 elegir el KM1 inmediato superior quese ubica en el catlogo

2. Si la corriente calculada no supera el 10% de la In del KM1 elegir el KMI inmediato inferiorque se ubica en el catlogo



PROBLEMA N 3.- Seleccione el contactor contenido en un sistema de accionamiento (arranque directo)de un motor trifsico de 185 KW, marca WEG, alta eficiencia, 06 polos, 440 Voltios, 60 Hz. F.S =1.15

Datos: P = 185 KW, 220 Voltios, 60 Hz. EF = 95.2 FP = 0.79

Inon = 323 Amperios

Idiseno = F.S x 1.1 x Inon = 1.15 x 1.1 x 323 = 409 Amperios




PROBLEMA N 4.- Seleccione el contactor contenido en un sistema de accionamiento ((arranque Y-) deun motor trifsico de 185 KW, marca WEG, alta eficiencia, 06 polos, 440 Voltios, 60 Hz. F.S =1.15

Datos: P = 185 KW, 220 Voltios, 60 Hz. EF = 95.2 FP = 0.79

Inon = 323 Amperios

Ifase = 0.58 x 323 = 187 Amperios Para los contactores principal y delta.

Idiseno = F.S x 1.1 x Inon = 1.15 x 1.1 x 187 = 237 Amperios

Icomn = 0.34 x 323 = 110 Amperios Para el contactor estrella.

Idiseno = F.S x 1.1 x Icomn = 1.15 x 1.1 x 110 = 139 Amperios


Marca G.E Fuerza 3x250 A, Cat. AC3, 440 Voltios, 60 Hz. Principal y Delta.Vbobina 120 Voltios, 60 Hz, 01 NO + 01 NC

Marca G.E Fuerza 3x150 A, Cat. AC3, 440 Voltios, 60 Hz. Estrella.Vbobina 120 Voltios, 60 Hz, 01 NO + 01 NC


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La Inominal carga debe quedar por debajo de los contactores seleccionados. Los equipos satisfacen.

PROBLEMA N 5.- Seleccione el rel trmico contenido en un sistema de accionamiento (arranque Y-)de un motor trifsico de 260 KW, marca WEG, alta eficiencia, 06 polos, 550 Voltios, 60 Hz.

PROBLEMA N 6.- Seleccione el rel trmico contenido en un sistema de accionamiento (arranque Y-)

de un motor trifsico de 150 KW, marca WEG, alta eficiencia, 08 polos, 440 Voltios, 60 Hz.

Tarea domiciliaria


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