ABRIL 201522

ElectroInstalador

Arrancadores automticosestrella-tringulo. Proteccin de

los aparatos componentes

Aparatos de Maniobra

Un arrancador estrella tringulo est compuesto por aparatos de maniobra(tres contactores), de control (un rel temporizador) y de proteccin del motor

(un rel o disparador de sobrecargas).

Ante la eventualidad de que se produzca un cortocircuitoaguas abajo del arrancador, ya sea por la falla de aislacinde los conductores o porque debido a una mala regulacindel rel de proteccin el motor se quem, estos aparatosdeben estar protegidos por los efectos que ocasione estecortocircuito.

Cortocircuito en el circuito principal o de potencia

Proteccin contra cortocircuitos mediante fusiblesEl circuito de la Figura 1 se muestra sin proteccin algunacontra los efectos de un cortocircuito.

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Por: Alejandro FranckeEspecialista en productos elctricos de baja tensin,para la distribucin de energa; control, maniobra y

proteccin de motores y sus aplicaciones.

Figura 1.

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Distintos tipos de coordinacinSe habla de coordinacin cuando se describe la actua-cin coordinada de un contactor y sus aparatos de pro-teccin contra cortocircuitos. La misma Norma en elprrafo IEC 947-4-1 contempla el comportamiento de losaparatos de maniobra y proteccin del motor luego de quelos aparatos de proteccin de la lnea dominaron al cortocir-cuito con seguridad.

Adems define dos consecuencias posibles cuando uncontactor acta coordinadamente con su aparato deproteccin.

Coordinacin Tipo1Se admite que los aparatos involucrados en el circuito, eneste caso los contactores de lnea (K1) y de tringulo (K3) y elrel de sobrecargas (F1), tras el cortocircuito queden daa-dos y deban ser reemplazados. No es necesario que luego delcortocircuito permanezcan aptos para continuar en servicio.

Coordinacin Tipo2En este tipo de coordinacin el rel de sobrecargas (F1) nopuede averiarse, debe quedar apto para permanecer enservicio, no debe presentar daos, y puede ser utilizado sintomar medidas de control adicionales.

En los contactores de lnea (K1) y de tringulo (K3) y, esposible que los contactos principales se peguen. Estosdeben despegarse simplemente con el uso de herramien-tas sencillas (por ejemplo un destornillador) sin que sedeformen. Esta es la nica maniobra de mantenimiento ocontrol que debe tomarse. Si en cambio los contactos sesueldan de tal manera que para desprenderlos se los debesometer a maniobras que los deformen permanentemen-te, no se tratara de coordinacin Tipo2, sino de una delTipo1. El fabricante del contactor dar instrucciones sobreel mantenimiento.

Servicio libre de soldaduraSi se desea una mayor disponibilidad de la instalacin, sepuede recurrir a derivaciones libres de soldadura.Seleccionando fusibles adecuados o sobredimensionandoa los contactores es posible realizar una combinacin dearranque de motores a la que no se le suelden los contac-tos del contactor tras un cortocircuito.

La Norma DIN EN 947-4-2 contempla el funcionamientolibre de soldaduras. Adems de las condiciones de la coor-dinacin Tipo2 antes descripta, en el contactor no puedehaber contactos pegados. La derivacin debe poder poner-se en servicio sin renovacin de partes inmediatamente.Sern posibles hasta un mximo de seis cortes de cortocir-cuito. La vida til de los contactores se podr reducir luegode cada cortocircuito.

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Como vemos en el circuito que muestra la figura 1, el relde tiempo no aparece en l, por lo tanto en esta etapa nodebemos preocuparnos por el mismo.

El contactor de arranque o de estrella (K2) opera en s mismocortocircuitando a las lneas de salida del motor; est prepa-rado para ello, entonces no debemos ocuparnos por l.

Se debe analizar la proteccin del circuito compuesto porla serie del contactor de lnea (K1) y el rel de sobre cargas(F1); y al del contactor de marcha o tringulo (K3). Es evi-dente que conviene colocar al aparato de proteccin aguasarriba de estos dos circuitos, tal como muestra el circuitode la Figura 2.

Distintos tipos de proteccin contra cortocircuitosLa Norma IEC60 947 contempla distintos tipos de protec-cin de un circuito en el que interviene un contactor antelas solicitaciones de un cortocircuito.

En su parte IEC60 947-1 define que ante todo el aparato deproteccin debe evitar daos en la instalacin y en el per-sonal involucrado con l mientras ocurre la falla. Esto sig-nifica que ninguno de los aparatos involucrados debereventar o explotar y que los conductores que lo compo-nen no deben quemarse. Si esto ocurriera podra daar alpersonal presente y afectara a circuitos vecinos que en smismos no presentan falla.

Slo debe salir de servicio el circuito donde se produjo lafalla, el resto de la instalacin debe permanecer til, esdecir, el aparato de proteccin contra cortocircuitos debeactuar selectivamente.

En resumen: Decimos que un circuito est protegido con-tra los efectos de cortocircuitos cuando el dao que se pro-duce en l no trasciende, es decir, no afecta al resto de lainstalacin; y adems el personal que ocasionalmentepueda encontrase presente cuando se produce la falla noser afectado. Es decir, la falla no se propaga.

Figura 2.

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Proteccin contra cortocircuitos mediante fusibles inte-rruptores para la proteccin de motores (guardamotores)Si se desea proteger al motor mediante un interruptorpara la proteccin de motores, tambin llamado guarda-motor (Q1), este deber colocarse sobre la lnea de alimen-tacin al motor tal como muestra la Figura 4.

El inconveniente de utilizar este tipo de proteccin radicaen que el guardamotor est construido para una corrientems elevada que los contactores que componen al arran-cador; el guardamotor est diseado para la corriente deservicio del motor mientras que los contactores son demenor capacidad, la mitad, ya que slo maniobran a lacorriente de fase del motor y soportan una corriente dearranque reducida, por lo tanto debido a esta diferencialos tamaos constructivos no se corresponden.Se deben sobredimensionar a los contactores para que lacombinacin guardamotor + contactor cumpla con algunode los tipos de coordinacin antes mencionados.

Como muestra la tabla 1, los pequeos interruptoresautomticos (PIA) no son aptos para la proteccin de con-tactores salvo en los muy pequeos, esto limitado a slocoordinacin Tipo1 y a muy bajas corrientes de cortocir-cuito. Adems se debe tener en cuenta que estos peque-os interruptores automticos no protegen al motor; esnecesaria la implementacin de un rel de sobrecargas.

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Figura 3.

Figura 4.

La tabla 1 muestra los distintos tipos de aparatos de pro-teccin para algunos tamaos de los componentes de unarrancador automtico estrella-tringulo.

Como hemos visto, un arrancador para un motor de unapotencia asignada de 90 kW con una corriente asignada deaproximadamente Ie= 180 A estar construido con doscontactores (de lnea y de marcha) de Ie= 100 A cada unoy uno de arranque de Ie= 63 A.

Si se elige una coordinacin del Tipo2, como siempre sedebe elegir el aparato que asegure la proteccin de todoslos elementos involucrados; a esta combinacin se la debe-r proteger con fusibles de In= 160 A. Este fusible con unacorriente de arranque de unos 260 A (Ia= Iex 0,58x 2,4)resistir sin fundirse durante unos 400 segundos, no sepresentaran problemas durante el arranque, an conarranques pesados y/o sucesivos.

Si en cambio se elige una proteccin del tipo libre de solda-duras el fusible adecuado es uno de In= 100 A; es este casola fusin de la lmina fusible puede esperarse a partir de los70 segundos. Arranques sucesivos y prolongados puedenproducir la actuacin intempestiva del fusible, lo que esindeseable porque produce la interrupcin indeseada delarranque. Para evitar esto los fusibles deben estar monta-dos en el circuito de las lneas de fase como muestra laFigura 3.

Este tipo de circuito es tambin muy utilizado en arranca-dores estrella-tringulo para motores de alta potencia, paralos cuales se aplican contactores que son, relativamente,ms dbiles a la accin de una corriente de cortocircuito.

Tabla 1 - Coordinacin entre aparatos

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