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Sistemas eléctricos y electrónicos Ciclo: 1º CS Mecatrónica Profesor: José Paredes Coloma 03. Dispositivos que forman un sistema automático. Contactores y relés Contenidos. 1. Introducción..............................................................................................................

Sistemas eléctricos y electrónicos Ciclo: 1º CS Mecatrónica Profesor: José Paredes Coloma 03. Dispositivos que forman un sistema automático. Contactores y relés Contenidos. 1. Introducción......................................................................................................................... 2. Contactores......................................................................................................................... 2.1. Partes del contactor................................................................................................. 2.2. Funcionamiento del contactor.................................................................................. 3. Contactores auxiliares......................................................................................................... 4. Relés................................................................................................................................... 4.1. Relé auxiliar............................................................................................................. 5. Cuestionario de autoevaluación.......................................................................................... 1 1 1 4 6 7 7 9 Sistemas eléctricos y electrónicos Profesor: José Paredes Coloma 1. Introducción En el tema anterior vimos que había distintos tipos de componentes en un sistema industrial: elementos de protección elementos de conmutación, elementos de mando y señalización, etc. En este tema vamos a ver los elementos de conmutación, tambien denominados preactuadores. Los más utilizados son los contactores y los relés industriales. 2. Contactores. El contactor es un dispositivo electromagnético, que puede ser controlado a distancia para cerrar o abrir circuitos de potencia. Una de las principales aplicaciones del contactor se realiza en el control de los circuitos de alimentación de todo tipo de motores eléctricos, pero se utiliza para alimentar otros tipos de receptores, como sistemas de resistencias, líneas de luminarias, etc. En el mercado existen contactores con diferentes formas y tamaños, cuyo uso depende del tipo de circuito a controlar y la ubicación del mismo, pero debes saber que la conexión de todos los contactores es prácticamente la misma. Fig 3.1. Diferentes tipos de contactores (SIEMENS AG). Para entender cómo se conexiona un contactor, debes conocer previamente cuáles son sus partes y cómo funcionan en su interior. 2.1. Partes del contactor. El contactor dispone de las siguientes partes: bobina, circuito magnético y contactos eléctricos. 03. Contactores y relés 1 Sistemas eléctricos y electrónicos Profesor: José Paredes Coloma Fig 3.2. Partes de un contactor. · Bobina. Es el órgano del contactor que puede ser controlado a distancia cuando se aplica tensión a sus bornes. Está formada por hilo esmaltado de pequeño diámetro y muchas espiras, bobinado sobre un pequeño carrete de material aislante. Los dos bornes de la bobina, están etiquetados como A1 y A2. Se fabrican bobinas para diferentes tensiones de trabajo (12V, 24V, 48V, 230V, etc.), tanto para corriente alterna como para corriente continua. Es importante que compruebes la tensión y el tipo de corriente de la bobina antes de conectarla a la red eléctrica, ya que de otra forma se puede destruir de forma irremediable. Figura 3.3. Bobina de un contactor Telemecanique. 03. Contactores y relés 2 Sistemas eléctricos y electrónicos Profesor: José Paredes Coloma · Circuito magnético Consta de dos partes, la culata y el martillo. La culata es la parte fija y en ella se aloja la bobina del contactor. El martillo es la parte móvil. Ambas partes se mantienen separadas en reposo debido a un dispositivo de resorte que tira de la parte móvil. Cuando la bobina se alimenta con la tensión adecuada, la culata se imanta atrayendo al martillo hacia ella. Habitualmente el circuito magnético no se ve desde el exterior, pero todos los contactores disponen de un elemento de indicación mecánica, que se hunde o cambia de posición, permitiendo conocer si está activado o no. · Contactos eléctricos Están unidos mecánicamente a la parte móvil del circuito magnético. De esta forma, cuando el martillo se desplaza, también lo hacen los contactos, abriendo los que están cerrados y cerrando los que están abiertos. En general, se pueden encontrar dos tipos de contactos en un contactor: los de fuerza y los de mando, también llamados auxiliares. Los de fuerza están preparados para un mayor poder de corte y se encargan de controlar las cargas de potencia (por ejemplo, un motor eléctrico, un conjunto de radiadores eléctricos, etc.). Los de mando se utilizan para tareas auxiliares y de control. Figura 3.4. Tipos de contactos de un contactor. Desde el exterior del contactor, unos contactos se identifican de otros, ya que los bornes de los de fuerza están etiquetados con números de una sola cifra (1–2, 3–4, 5–6) y son normalmente abiertos. Los de mando tienen números de dos cifras (13–14, 21-22) y pueden ser abiertos o cerrados. De los auxiliares, los que termina en 3 –4 son abiertos en reposo y los que terminan en 1 – 2 son cerrados. El número que va delante de ellos, es el número de orden (primero, segundo, tercero, etc.) que hace el contacto auxiliar en el contactor. 03. Contactores y relés 3 Sistemas eléctricos y electrónicos Profesor: José Paredes Coloma A la mayoría de los contactores modernos se les pueden añadir contactos auxiliares mediante cámaras acoplables. Estas se fijan por un sistema de conexión rápida, al cuerpo principal. Fig 3.5. Acoplamiento de una cámara de contactos auxiliares a un contactor. 2.2. Funcionamiento del contactor. Si conectas una bobina a la red eléctrica a través de un interruptor, como se muestra en la figura 1.20, observarás que cuando el interruptor está abierto, el circuito magnético se encuentra inactivo y el martillo se mantiene separado de la culata por el resorte. En esta situación, los contactos eléctricos, tanto los de fuerza como los auxiliares, se encuentran en su posición de reposo. Es decir, abiertos los abiertos y cerrados los cerrados. Si se cierra el interruptor conectado al borne A1 de la bobina, la bobina se excita y el circuito magnético se cierra, moviendo con él todos los contactos del contactor. En esta situación los contactos abiertos se cierran y los cerrados se abren. Si el interruptor vuelve a la posición de abierto, la bobina dejará de excitarse, abriéndose el circuito magnético mediante el resorte y por tanto, llevando a la posición de reposo los contactos del contactor. En el siguiente enlace puedes ver una animación del funcionamiento del contactor: https://www.youtube.com/watch?v=j9kZ8ELXepI 03. Contactores y relés 4 Sistemas eléctricos y electrónicos Profesor: José Paredes Coloma Fig 3.6. Funcionamiento de un contactor. 03. Contactores y relés 5 Sistemas eléctricos y electrónicos Profesor: José Paredes Coloma De esta forma, si un motor trifásico se alimenta a través de los contactos de fuerza de un contactor, se puede parar y poner en marcha con un simple interruptor monopolar de escaso poder de corte. Fig 3.7. Arranque de un motor trifásico mediante un contactor mandado por un interruptor monopolar. Las caracteristicas de los contactores son: · · · Intensidad nominal: Es la intensidad que pueden conducir los contactos de fuerza del contactor. Tensión de la bobina: Es la tensión de trabajo de la bobina del contactor. Las más habituales son 24Vac, 24Vdc y 230Vac Categoria de los contactores: La norma UNE EN 60947-4 define las categorías de empleo utilizadas en contactores. Las más utilizadas son: § § § § AC-1: Esta categoría se aplica a todos los tipos de dispositivos de corriente alterna con un factor de potencia igual o superior a 0,95. AC-2: Arranque de motores en los que la corriente de arranque es 2,5 veces superior a la corriente nominal del motor. AC-3: Arranque de motores de jaula de ardilla en los que la corriente de arranque, que es de 5 a 7 veces superior a la corriente nominal del motor. AC-4: El pico de arranque es el mismo que la categoria AC-3 pero al abrirse el contactor tiene que cortar grandes corrientes. Para aplicaciones en máquinas que desarrollan mucha potencia (equipos de elevación, industria de la metalurgia). 03. Contactores y relés 6 Sistemas eléctricos y electrónicos Profesor: José Paredes Coloma 3. Contactores auxiliares. Básicamente son contactores, pero que no disponen de contactos de fuerza, es decir, sólo disponen de contactos de mando. Equivalen a las cámaras de contactos auxiliares, pero que se activan con su propia bobina. Se utilizan para realizar circuitos cableados de mando complejos que necesitan muchos contactos auxiliares. 4. Relés. De igual modo que los contactores, podríamos definir el relé como un interruptor eléctrico que permite el paso de la corriente eléctrica cuando está cerrado e interrumpirla cuando está abierto, pero que es accionado eléctricamente, no manualmente. Las bobinas de los relés también pueden ser de varias tensiones, siendo las más habituales 24Vac, 24Vdc y 230Vac. Las principal diferencia respecto a los contactores es que el relé no dispone de contactos de fuerza y mando diferenciados cómo los contactores. En los relés solo se dispone de un tipo de contactos y todos tienen la misma intensidad nominal. Además, los contactores tienen una estructura modular y se le pueden acoplar módulos de contactos auxiliares. En el caso de los relés no son ampliables, es decir, disponen de un número concreto de conmutadores. 03. Contactores y relés 7 Sistemas eléctricos y electrónicos Profesor: José Paredes Coloma 4.1. Relé auxiliar. También son conocidos como relés industriales. Disponen de un circuito electromagnético y un conjunto de contactos, siendo su funcionamiento idéntico al de un contactor. Los relés suelen tener un tamaño mucho más reducido que el de los contactores. Generalmente los contactos y el circuito electromagnético de un relé se encuentran alojados en un cabezal de material transparente que se enchufa sobre el zócalo en el que se encuentran los bornes de conexión. Este sistema permite cambiar con facilidad los que se encuentran en estado defectuoso, sin necesidad de desconectar cables. Fig 3.8. Imágenes de un zócalo y un relé auxiliar por separado y una vez montados. La simbología del relé auxiliar será igual que la del contactor pero sin contactos de fuerza: Fig 3.9. Simbología del relé auxiliar. 03. Contactores y relés 8 Sistemas eléctricos y electrónicos Profesor: José Paredes Coloma En cada conexión de los relés industriales aparecen dos números: · · El número de pin del relé La conexión eléctrica a la que corresponde. A la izquierda podemos ver la numeración de un relé industrial de un catálogo Finder. En este casó el relé es de tres conmutadores. La designación eléctrica del primer conmutador será 11-12-14, pero podemos ver que esos contactos corresponden a los pines 7-1-4 del relé. Los terminales de la bobina del relé tendrán la designación habitual: A1-A2. Pero en la imagen podemos ver que estará conectada en los pines 13-14. Es importante a la hora de conectar los relés no confundir la numeración de los pines con la conexión eléctrica de cada pin. Las caracteristicas del relés auxiliar son: · · · Intensidad nominal de los contactos Tensión de la bobina Número de contactos 5. Cuestionario de autoevaluación. 1. Identifica los bornes de la bobina y de los contactos del contactor representado en la figura. 2. Cuál es la diferencia básica entra un relé industrial y un contactor. 03. Contactores y relés 9 Sistemas eléctricos y electrónicos Profesor: José Paredes Coloma 3. Identifica los contactos del siguiente relé indicando únicamente la designación eléctrica. 4. Dada la siguiente imagen, ¿de qué elemento se trata y cuáles son sus características? 5. Indica tres tensiones comunes a las que pueden funcionar las bobinas de relés y contactores. 6. Dada la siguiente imagen, ¿de qué elemento se trata y cuáles son sus características? 03. Contactores y relés 10 Sistemas eléctricos y electrónicos Profesor: José Paredes Coloma 7. Dada la siguiente imagen, ¿de qué elemento se trata y cuáles son sus características? 8. Identifica los bornes de la bobina y de los contactos del contactor representado en la figura. 9. Dada la siguiente imagen, ¿de qué elemento se trata y cuáles son sus características? 03. Contactores y relés 11