GUIA DE LABORATORIO N 2 - INSTALACIN DE CONTACTORES ELCTRICOS1. OBJETIVO: Revisar, estudiar y aplicar las normas para la correcta aplicacin de los contactores electromecnicos en el control del funcionamiento de equipos elctricos.

2. FUNDAMENTO TEORICO: Desarrollar la teora que explique el funcionamiento de los contactores electromecnicos, las normas que rigen su representacin y la codificacin de sus terminales.

CONTACTORES

Podemos definir un contactor como un aparato mecnico de conexin y desconexin elctrica, accionado por cualquier forma de energa, menos manual, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones normales del circuito, incluso las de sobrecarga.Las energas utilizadas para accionar un contactor pueden ser muy diversas: mecnicas, magnticas, neumticas, fludricas, etc. Los contactores corrientemente utilizados en la industria son accionados mediante la energa magntica proporcionada por una bobina, y a ellos nos referimos seguidamente.Un contactor accionado por energa magntica, consta de un ncleo magntico y de una bobina capaz de generar un campo magntico suficientemente grande como para vencer la fuerza de los muelles antagonistas que mantienen separada del ncleo una pieza, tambin magntica, solidaria al dispositivo encargado de accionar los contactos elctricos.As pues, caracterstica importante de un contactor ser la tensin a aplicar a la bobina de accionamiento, as como su intensidad potencia. Segn sea el fabricante, dispondremos de una extensa gama de tensiones de accionamiento, tanto en continua como en alterna siendo las ms comnmente utilizadas, 24, 48, 220, y 380. La intensidad y potencia de la bobina, naturalmente dependen del tamao del contador.El tamao de un contactor, depende de la intensidad que es capaz de establecer, soportar e interrumpir, as como del nmero de contactos de que dispone (normalmente cuatro). El tamao del contactor tambin depende de la tensin mxima de trabajo que puede soportar, pero esta suele ser de 660 V. para los contactores de normal utilizacin en la industria. Referente a la intensidad nominal de un contactor, sobre catlogo y segn el fabricante, podremos observar contactores dentro de una extensa gama, generalmente comprendida entre 5 A y varios cientos de amperios. Esto equivale a decir que los contactores son capaces de controlar potencias dentro de un amplio margen; as, por ejemplo, un contactor para 25 A. conectado en una red bifsica de 380 V. es capaz de controlar receptores de hasta 380*25=9500 VA. y si es trifsica 3*220*25=16454 VA. Naturalmente nos referimos a receptores cuya carga sea puramente resistiva (cos = 1), ya que de lo contrario, las condiciones de trabajo de los contactos quedan notablemente modificadas.Cuando el fabricante establece la corriente caracterstica de un contactor, lo hace para cargas puramente hmicas y con ella garantiza un determinado nmero de maniobras, pero si el cos de la carga que se alimenta a travs del contactor es menor que uno, el contactor ve reducida su vida como consecuencia de los efectos destructivos del arco elctrico, que naturalmente aumentan a medida que disminuye el cos . Por lo general, los contactores que utilicemos referirn sus caractersticas a las recomendaciones C. E. I (Comit Electrotcnico Internacional), que establecen los siguientes tipos de cargas:

AC-1 Para cargas resistivas o dbilmente inductivas cos = 0,95. AC-2 Para cargar inductivas (cos = 0.65) .Arranque e inversin de marcha de motores de anillos rozantes. AC-3 Para cargas fuertemente inductivas (cos = 0.35 a 0.65). Arranque y desconexin de motores de jaula. AC-4 Para motores de jaula: Arranque, marcha a impulsos y frenado por inversin.

Prcticamente, la casi totalidad de las aplicaciones industriales, tales como mquinas-herramientas, equipos para minas, trenes de laminacin, puentes-gras, etc., precisan de la colaboracin de gran nmero de motores para realizar una determinada operacin, siendo conveniente que puedan ser controlados por un nico operador situado en un "centro de control", desde donde sea posible observar y supervisar todas las partes de la instalacin. Esta clase de trabajo no se puede realizar con interruptores o cualquier otro elemento de gobierno que precise de un mando manual directo, debido a que el operador no tendra tiempo material de accionar los circuitos que correspondiesen de acuerdo con las secuencias de trabajo. Estos y otros problemas similares pueden quedar solventados con el uso de contactores montados segn un circuito de marcha-paro que denominaremos "funcin memoria" y que es base de los automatismos elctricos.

PARTES DE UN CONTACTOR

CARCAZA.La carcaza es el elemento en el cual se fijan todos los componentes conductores del contactor, para lo cual es fabricada en un material no conductor con propiedades como la resistencia al calor, y un alto grado de rigidez. Uno de los ms utilizados materiales es la fibra de vidrio pero tiene un inconveniente y es que este material es quebradizo y por lo tanto su manipulacin es muy delicada. En caso de quebrarse alguno de los componentes no es recomendable el uso de pegantes.

ELECTROIMAN.Tambin es denominado circuito electromagntico, y es el elemento motor del contactor. Est compuesto por una serie de elementos cuya finalidad es transformar la energa elctrica en un campo magntico muy intenso mediante el cual se produce un movimiento mecnico aprovechando las propiedades electromagnticas de ciertos materiales.

Dentro del electroimn podemos diferenciar los siguientes componentes:

BOBINA: Consiste en un arrollamiento de alambre de cobre con unas caractersticas muy especiales con un gran nmero de espiras y de seccin muy delgada para producir un campo magntico. El flujo magntico produce un par magntico que vence los pares resistentes de los muelles de manera que la armadura se puede juntar con el ncleo estrechamente.

i)Bobina energizada con CA: Para el caso cuando una bobina se energiza con corriente alterna, se produce una corriente de magnitud muy alta puesto que solo se cuenta con la resistencia del conductor, ya que la reactancia inductiva de la bobina es muy baja debido al gran entrehierro que existe entre la armadura y el ncleo, esta corriente tiene factor de potencia por consiguiente alto, del orden de 0.8 a 0.9 y es llamada corriente de llamada. Esta corriente elevada produce un campo magntico muy grande capaz de vencer el par ejercido por los muelles o resorte que los mantiene separados y de esta manera se cierra el circuito magntico unindose la armadura con el ncleo trayendo como consecuencia el aumento de la reactancia inductiva y as la disminucin de hasta aproximadamente diez veces la corriente producindose entonces una corriente llamada corriente de mantenimiento con un factor de potencia ms bajo pero capaz de mantener el circuito magntico cerrado. Para que todo este procedimiento tenga xito las bobinas deben ser dimensionadas para trabajar con las corrientes bajas de mantenimiento pues si no se acciona el mecanismo de cierre del circuito magntico la corriente de llamada circular un tiempo ms grande del previsto pudiendo as deteriorar la bobina.

ii)Bobina energizada con CC: En este caso no se presenta el fenmeno anterior puesto que las corrientes de llamada y de mantenimiento son iguales. La nica resistencia presente es la resistencia de la bobina misma por lo cual las caractersticas y la construccin de estas bobinas son muy especiales. La bobina puede ser energizada por la fuente de alimentacin o por una fuente independiente.

EL NUCLEO: Su funcin es concentrar y aumentar el flujo magntico con el fin de atraer la armadura eficientemente. Est construido de lminas de acero al silicio superpuestas y unidas firmemente unas con otras con el fin de evitar las corrientes parsitas.El pequeo entrehierro entre la armadura y el ncleo se crea con el fin de eliminar los magnetismos remanentes.Cuando circula una corriente alterna por la bobina es de suponerse que cuando la corriente pasa por el valor cero, el ncleo se separa de la armadura puesto que el flujo tambin es cero pero como esto sucede 120 veces en un segundo (si la frecuencia es de 60Hz) por lo cual en realidad no hay una verdadera separacin pero esto sin embargo genera vibraciones y un zumbido adems del aumento de la corriente de mantenimiento; por esto las bobinas que operan con corriente alterna poseen unos dispositivos llamados espiras de sombra las cuales producen un flujo magntico desfasado con el principal de manera que se obtiene un flujo continuo similar al producido por una corriente continua.

ARMADURAEs un elemento mvil muy parecido al ncleo pero no posee espiras de sombra, su funcin es la de cerrar el circuito magntico ya que en estado de reposo se encuentra separada del ncleo. Este espacio de separacin se denomina entrehierro o cota de llamada.Tanto el cierre como la apertura del circuito magntico suceden en un espacio de tiempo muy corto (10 milisegundos aproximadamente), todo debido a las caractersticas del muelle, por esto se pueden presentar dos situaciones:

Cuando el par resistente es mayor que el par electromagntico, no se logra atraer la armadura. Si el par resistente es dbil no se lograra la separacin rpida de la armadura.Cada una de las acciones de energizar o desenergizar la bobina y por consiguiente la atraccin o separacin de la armadura, es utilizada para accionar los contactos que obran como interruptores, permitiendo o interrumpiendo el paso de la corriente. Estos contactos estn unidos mecnicamente (son solidarios) pero son separados elctricamente.CONTACTOS

El objeto de estos elementos es permitir o interrumpir el paso de la corriente, son elementos conductores, los cuales se accionan tan pronto se energiza o se desenergiza la bobina por lo que se les denomina contactos instantneos. Esta funcin la cumplen tanto en el circuito de potencia como en el circuito de mando.Los contactos estn compuestos por tres partes dos de las cuales son fijas y se encuentran ubicadas en la carcasa y una parte mvil que une estas dos y posee un resorte para garantizar el contactoLas partes que entran en contacto deben tener unas caractersticas especiales puesto que al ser accionados bajo carga, se presenta un arco elctrico el cual es proporcional a la corriente que demanda la carga, estos arcos producen sustancias que deterioran los contactos pues traen como consecuencia la corrosin, tambin las caractersticas mecnicas de estos elementos son muy importantes.

CONTACTOS PRINCIPALES: Son los encargados de permitir o interrumpir el paso de la corriente en el circuito principal, es decir que acta sobre la corriente que fluye de la fuente hacia la carga. Es recomendable estar verificando la separacin de estos que permiten que las partes fijas y mviles se junten antes de que el circuito magntico se cierre completamente, esta distancia se le denomina cota de presin. Esta no debe superar el 50%.

En caso de cambio de los contactos se tienen las siguientes recomendaciones:

Cambiar todos los contactos y no solamente el daado. Alinear los contactos respetando la cota inicial de presin. Verificar la presin de cada contacto con el contactor en funcionamiento. Verificar que todos los tornillos y tuercas se encuentren bien apretados.

Debido a que operan bajo carga, es determinant4e poder extinguir el arco que se produce puesto que esto deteriora el dispositivo ya que produce temperaturas extremadamente altas, para esto, los contactos se encuentran instalados dentro de la llamada cmara apagachispas, este objetivo se logra mediante diferentes mecanismos.

1. Soplado por auto-ventilacin: Este dispositivo consiste en dos aberturas, una grande y una pequea, al calentarse el aire, este sale por la abertura pequea entrando aire fresco por la abertura grande y este movimiento de aire hace que se extinga la chispa.2. Cmaras desionizadoras: Estas cmaras consisten en un recubrimiento metlico que acta como un disipador de calor y por esto el aire no alcanza la temperatura de ionizacin. Este mtodo suele acompaarse por el soplado por auto-ventilacin.3. Transferencia y fraccionamiento del arco: Consiste en dividir la chispa que se produce de manera que es ms fcil extinguir chispas ms pequeas. Esto se realiza mediante guas en los contactos fijos.4. Soplo magntico: Este mtodo emplea un campo magntico que atrae la chispa hacia arriba de la cmara aumentando de esta manera la resistencia. Este mtodo suele ir acompaado del soplado por auto-ventilacin y debe realizarse en un tiempo no muy largo pero tampoco extremadamente corto.

CONTACTOS SECUNDARIOS: Estos contactos secundarios se encuentran dimensionados para corrientes muy pequeas porque estos actan sobre la corriente que alimenta la bobina del contactor o sobre elementos de sealizacin.Dado que en ocasiones deben trabajar con los PLC estos contactos deben tener una confiabilidad muy alta.Gran parte de la versatilidad de los contactores depende del correcto uso y funcionamiento de los contactos auxiliares. Normalmente los contactos auxiliares son:

a) Instantneos: Actan tan pronto se energiza la bobina del contactor.b) De apertura lenta: La velocidad y el desplazamiento del contacto mvil es igual al de la armadura.c) De apertura positiva: Los contactos abiertos y cerrados no pueden coincidir cerrados en ningn momento.

Sin embargo se encuentran contactores auxiliares con adelanto al cierre o a la apertura y con retraso al cierre o a la apertura. Estos contactos actan algunos milisegundos antes o despus que los contactos instantneos. Existen dos clases de contactos auxiliares:

A. Contacto normalmente abierto: (NA o NO), llamado tambin contacto instantneo de cierre: contacto cuya funcin es cerrar un circuito, tan pronto se energice la bobina del contactor. En estado de reposo se encuentra abierto.B. Contacto normalmente cerrado: (NC), llamado tambin contacto instantneo de apertura, contacto cuya funcin es abrir un circuito, tan pronto se energice la bobina del contactor. En estado de reposo se encuentra cerrado.

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 segn el nmero de vas de paso de corriente, ser bipolar, tripolar, tetrapolar, etc. realizndose las maniobras simultneamente en todas las vas.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 sealizaciones en los equipos de automatismo.Cuando la bobina del contactor queda excitada por la circulacin de la corriente, mueve el ncleo en su interior y arrastra los contactor principales y auxiliares, estableciendo a travs de los polos el circuito entre la red y el receptor. Este arrastre o desplazamiento puede ser: Por rotacin, pivote sobre su eje. Por traslacin, deslizndose paralelamente a las partes fijas. Combinacin de movimientos, rotacin y traslacin.

Cuando la bobina deja de ser alimentada, abre los contactos por efecto del resorte de presin de los polos y del resorte de retorno de la armadura mvil.

La bobina est concebida para resistir los choque mecnicos provocados por el cierre y la apertura de los contactos y los choques electromagnticos debidos al paso de la corriente por sus espiras, con el fin de reducir los choques mecnicos la bobina o circuito magntico, 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.

Ejemplo:

Podemos ver un ejemplo de aplicacin de un contactor, para conectar las salidas bifsicas de un generador, en el esquema se pueden ver dos circuitos, el de los niveles 1, 2 y 3, de maniobra, donde estn los pulsadores de conexin y desconexin, la bobina del contactor y un contacto auxiliar del mismo, y la fuente de alimentacin del circuito de maniobra.En los niveles 4 y 5, de fuerza, est el generador bifsico y los contactos del contactor que conectan o desconectan las salidas.El contactor del ejemplo tiene un contacto auxiliar para su realimentacin, la bobina y dos contactos de fuerza en la parte inferior, esquematizado en la lnea azul a trazos vertical.El funcionamiento del mecanismo es el siguiente: mediante los pulsadores Con. y Des. se conecta o desconecta la bobina del contactor, al pulsador Con., que est en paralelo con el contacto auxiliar, de modo que una vez la bobina excitada se autoalimenta, no siendo necesario que el pulsador Con. siga pulsado.Si se pulsa Des. se corta la alimentacin a la bobina, que se desexcita, desconectndose tanto su realimentacin por el contacto auxiliar, como la salida del generador por los contactos de fuerza.Si se pulsa simultneamente Con. y Des. el contactor se desactiva, dado que Des. corta la alimentacin a la bobina, independientemente de la posicin de Con. o del contacto auxiliar.No es necesario sealar que este mismo mecanismo puede emplearse para poner en marcha un motor, conectando o desconectando el motor de una fuente de alimentacin exterior, y que el nmero de contactos de fuerza puede ser mayor.

REPRESENTACION O SIMBOLOGIA

MARCADO DE BORNES

Bobina: se marca con A1 y A2. Contactos auxiliares: Como ya hemos nombrado, existen contactos normalmente abiertos (NO) o (NA) y normalmente cerrados (NC).- Contactos NO: Se les asignarn nmeros de 2 cifras, la primera cifra indica el nmero de orden y la segunda deber ser 3 y 4. Ejemplos: 13-14, 23-24, 33-34.- Contactos NC: Se les asignarn nmeros de 2 cifras, la primera cifra indica el nmero de orden y la segunda deber ser 1 y 2. Ejemplos: 11-12, 21-22, 31-32.- Contactos principales: Se marcan con los siguientes nmeros o letras: 1-2, 3-4, 5-6, o L1-T1, L2-T2, L3-T3. El Contactor se denomina con las letras KM seguidas de un nmero. Rel Trmico: Los bornes principales se marcarn como los contactos principales del contactor, 1-2, 3-4, 5-6, o L1-T1, L2-T2, L3-T3. Los contactos auxiliares sern, 95-96 contacto cerrado y 97-98 contacto abierto.

3. ELEMENTOS A UTILIZAR: Describa las caractersticas de los elementos que se utilizaron en el desarrollo de la prctica.

Alicate de punta. Contactores. Pulsadores. Destornilladores. Multmetro.

4. PROCEDIMIENTO DE EJECUCION: Reconocer e identificar los terminales de alimentacin de un contactor. Identificar los contactos principales y observar su codificacin. Identificar los diferentes contactos auxiliares y observar su codificacin. Armar el circuito de alimentacin y verificar el correcto funcionamiento del contactor. Identificar los diferentes contactos auxiliares que dispone el contactor y registre el sistema de codificacin de terminales. Desmontar un contactor de instruccin y proceda a reconocer los componentes internos, registrando sus caractersticas, posteriormente proceda a su ensamble correcto y verifique su funcionamiento.

5. CUESTIONARIO:

1: Describa y grafique los smbolos que identifican a los diferentes componentes que se usan en la configuracin de circuitos de control aplicando contactores segn las normas AMERICANAS.Laboratorio de Maquinas Elctricas 2 23

GUIA DE LABORATORIO N 2: INSTALACIN DE CONTACTORES ELCTRICOS

2: Grafique y describa los smbolos que se utilizan para identificar los diferentes componentes que se usan en la configuracin de circuitos de control aplicando contactores electromecnicos segn las normas DIN.

3: De acuerdo al cdigo Nacional de Electricidad describa y grafique los diferentes smbolos que se utilizan para la configuracin de circuitos de control aplicando contactores.

4: Describa las diferencias entre un contactor ELECTROMECNICO y un contactor de ESTADO SLIDO.A. Contactores electromecnicos: Son aquellos ya descritos que funcionan de acuerdo a principios elctricos, mecnicos y magnticos.B. Contactores estticos o de estado slido: Estos contactores se construyen a base de tiristores. Estos presentan algunos inconvenientes como:

Su dimensionamiento debe ser muy superior a lo necesario. La potencia disipada es muy grande (30 veces superior). Son muy sensibles a los parsitos internos y tiene una corriente de fuga importante. Su costo es muy superior al de un contactor electromecnico equivalente.

5: Enumere las diferencias entre un REL y un CONTACTOR.A. Los contactores se utilizan para conectar de forma indirecta cargas inductivas, capacitivas y resistivas que consumen elevadas cantidades de corriente, ya que los contactos de estos dispositivos estn diseados para resistir elevadas corrientes de conmutacin; Por otro lado, los relevadores son dispositivos diseados para proteccin y control y sus contactos no tienen la capacidad de manejar elevadas corrientes, sin embargo, se pueden utilizar en la conexin de algunas cargas de bajo consumo de potencia, como serian pequeos ventiladores, motores de cd, lmparas y encendido de equipos electrnicos.B. Los contactores cuando se conectan de forma indirecta esta puede ser por una simple botonera, por un sistema de sensores o como resultado de una funcin lgica compleja y puede realizarse de forma local o remota; mientras hay relevadores para diferentes aplicaciones ya sea para la lgica de los sistemas de control elctrico o para la proteccin de las mquinas elctricas.

6: Explique las razones que justifican la representacin de los esquemas de fuerza y los esquemas de control en forma independiente.

El diagrama de fuerza se coloca de forma vertical como se muestra en la figura 29, las lneas representan los conductores que alimentan al motor y deber realizarse con un trazo ms grueso que las del circuito de control.

En este circuito se tiene los elementos que protegen al motor contra sobrecargas (F2 y contra corto circuito (F1) ms los elementos de maniobra para la conexin e interrupcin del circuito (KM) debe contar con un interruptor general al inicio del circuito, para cortar la energa, en el caso de la figura 29 se denomina Q. Todos los elementos deben tener dos tipos de etiquetas: una etiqueta con los nmeros asignados a sus bornes de conexin, colocados en el lado derecho del smbolo representativo y una etiqueta de la letra o letras que representan el dispositivo colocada en la parte izquierda del smbolo.

Ahora para el circuito de control se debe trazar de acuerdo con las siguientes indicaciones: Las lneas de alimentacin se trazan de forma horizontal y paralelas entre s, como se muestra en la figura 30 y puede ser polarizacin en voltaje de corriente directa (VCD) o voltaje de corriente alterna (VCA) con una fase y neutro o dos fases Se debe asignar un nmero consecutivo a cada rama del circuito para facilitar la rpida ubicacin de los elementos del circuito, por ejemplo, en la figura 30 el circuito contiene cuatro ramas y estn numeradas como 1,2,3,4. Las bobinas deben ser colocadas al final de cada rama y no debe colocarse ningn otro dispositivo despus de la bobina u otra bobina en serie. En la parte inferior de cada bobina se debe poner la etiqueta correspondiente, como en el caso de la figura 30, se ha colocado la etiqueta para KM1 y KM2 En la parte inferior de esta etiqueta (KM1 y KM2) y por debajo de la lnea de alimentacin se debe indicar la ubicacin de los contactos auxiliares de los relevadores, contactores o electro vlvulas, etc., por medio de un cuadro representativo, como se puede ver en la figura 30. Se debe indicar en cada smbolo su nmero correspondiente en el lado derecho de su posicin. La proteccin de sobre carga debe colocarse en el inicio de la rama del circuito, contrariamente como en americano, que se pone al final despus de la bobina. Por ejemplo: el contacto cerrado 95 y 96 en la figura 30. El diagrama de control se lee de arriba hacia abajo y de izquierda a derecha, contrariamente como se hace en Americano.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

En cuando a los contactores, se puede notar su gran importancia en cuanto al desarrollo de sistemas de produccin y de la industria en general. Es muy importante la caracterstica de proteccin al operario que posee el contactor pues la conservacin de la integridad de la vida humana debe ser prioridad siempre. Gracias al uso de estos dispositivos se han logrado muchos procesos que antes no se podan imaginar por su cantidad de maniobras. Existen gran cantidad de clases de contactor para lo cual debemos tener muy en cuenta las caractersticas de la carga para la escogencia de estos. La bobina es el elemento fundamental para el funcionamiento del contactor. Los contactos son el principal elemento en cuanto a la aplicacin del contactor. El arco elctrico es el principal obstculo en el diseo de instalaciones con contactores.

6. BIBLIOGRAFIA Automatismos_Electricos_con_Contactores.pdf CONTACTORES Y ACTUADORES.pdf Contactores y relevadores.pdf 47645157-simbolos-electricos-de-contactores-y-otros.pdf Esquemas-de-control.pdf IyCnet_Simbologia_y_Esquemas_Motores.pdf 6057937-Simbologia-Electrica.doc sistemas de control de motores electricos industriales.pdf