Control Motores Induccion

CONTROL DE MOTORES DE C.A.

ING. JUAN GUEVARA HERNÁNDEZ

MAYO 2003

Contenido

1.- Principios básicos

2.- Control de motores a Tensión Plena

3.- Control de motores a Tensión Reducida

4.- Control de motores Reversible

Principios Básicos

Métodos de Arranque de motores de C.A.

Los métodos de arranque de motores eléctricos deC.A. se conocen también bajo el término de arrancadores.

Métodos de Arranque (Arrancadores)

- Tensión Plena

- Tensión Reducida

- Reversible

- Estrella - Delta

- Devanado Bipartido

- Dos Velocidades

- Rotor Devanado

- Motores Síncronos

Tipos de Diagramas

- De Bloques

- Unifilar

- De Alambrado

- Esquemático

Diagrama de Bloques

AlimentaciónTrifásica

Desconectadory fusibles

Lámpara pilotoindica motor operando

Contactormagnético

Estación de botones(Arranque - Paro)

Diagrama Unifilar

Instalación de varios motores

Diagrama de Alambrado

Diagrama Esquemático

Alimentador

Proteccióndelalimentador

Circuitoderivado

Proteccióndel circuitoderivado

Desconectador

Proteccióndel motor

Controldel motor

Controlremoto

M1 M2Motor

Alimentador

El calibre del alimentador para 2 o más motores se calcula para la siguienteCorriente:

I =1.25*Ipc(motor mayor) + Ipc (otros motores)

Ipc es la corriente a plena carga

I arranque > I nominal

Conductor del alimentador

Los conductores que alimentan al motor deben protegerse con un elemento contra sobrecarga con capacidad de soportar la I arranque durante un tiempo corto.

En las tablas de fabricantes de protecciones de sobrecarga se indicanlas protecciones adecuadas a diferentes capacidades en HP o Kw

Proteccióndelalimentador

Protección del alimentador

La protección del alimentador puede ser con fusibles o con interruptores termomagnéticos.

I =Iarr máx(Motor mayor) + Ipc (otros motores)

Ipc es la corriente a plena carga

Iarr máx es corriente de arranque máximo

Proteccióndel circuitoderivado

Protección del circuito derivado.

La protección al circuito derivado puede ser por fusibles o interruptor automático (termomagnético, por ejemplo). Su función es proteger a los conductores del circuito derivado contra corto circuito y debe tener una capacidad tal que no se desconecte con la corriente de arranque del motor.

Los fabricantes de fusibles y de interruptores automáticos tienen Tablasse selección de acuerdo a la corriente nominal del motor.

Circuitoderivado

Circuito derivado.

El circuito derivado del motor son los conductores que conectan el motor con el tablero de distribución.

Estos conductores se calculan de acuerdo a la corriente obtenida de:

I = 1.25 x Ipc

Desconectador

El desconectador es un interruptor de navajas que debe tener una capacidadmínima dada por la corriente. Su propósitoes aislar el motor del alimentador para propósitos de mantenimiento al motor.

I = 1.15*Ipc

Proteccióndel motor

Protección del motor

Protección de sobrecarga (OL) :

Esta protección evita que el motor se sobrecaliente

I = 1.25*Ipc

Este elemento se encuentra dentro del control del motor,formando parte del mismo.

Relés térmicos ( OL )La corriente de la instalación circula por la bobina de calentamiento.La corriente de la instalación circula por la bobina de calentamiento.

Si la corriente sufre un incremento debido a una sobrecarga las tiras bimetálicas se calientan Si la corriente sufre un incremento debido a una sobrecarga las tiras bimetálicas se calientan proporcionalmente a ella.proporcionalmente a ella.

Las tiras bimetálicas al calentarse se deforman produciendo el desplazamiento de la corredera que abre los Las tiras bimetálicas al calentarse se deforman produciendo el desplazamiento de la corredera que abre los contactos.contactos.

El posicionamiento inicial de la palanca de disparo determina la corriente necesaria para la apertura.El posicionamiento inicial de la palanca de disparo determina la corriente necesaria para la apertura.

La temperatura ambiente no afecta porque la palanca de disparo también es bimétalica y se deforma con Tª La temperatura ambiente no afecta porque la palanca de disparo también es bimétalica y se deforma con Tª exterior.exterior.

Tecla de Tecla de liberacióliberació

CorrederCorrederaa

PalancPalanca a

disparodisparo

PalancPalanca a

disparodisparo

BimetaBimetall

Pto. Pto. muertomuerto

Tornillo Tornillo autobloqueoautobloqueo

BobinaBobinass

Tira Tira compen-compen-sación Tªsación Tª

Relé térmico bimetálicoRelé térmico bimetálico

Curso de Curso de aparamenta eléctrica: aparamenta eléctrica:

Merlin GerinMerlin Gerin

Controldel motor

Control del motor

Dispositivo que permite arrancar, poner en operación y pararun motor.

Control del

Transformador de controlContactor principalRelevador de sobrecarga ( OL )Contactores auxiliaresRelevadores auxiliaresTemporizadoresBotones de paro y arranque

Controlremoto

Control remoto

La acción de arranque y paro de un motor se puede accionarpor medio de una estación de botones alejada del control delmotor.

I =1.25*Ipc(motor mayor) + Ipc (otros motores)

I =Iarr máx(Motor mayor) + Ipc (otros motores)

Por TablasITM ó fusibles

I = 1.15*Ipc

I = 1.25*Ipc

Elementos que Elementos que protegen a las protegen a las

personaspersonas

Elementos de Elementos de control que control que gobiernan el gobiernan el

funcionamiento de funcionamiento de los receptoreslos receptores

Elementos de maniobra que Elementos de maniobra que permiten conectar, permiten conectar,

desconectar y alterar el desconectar y alterar el funcionamiento de los funcionamiento de los

receptoresreceptores

Receptores: Receptores: elementos que se elementos que se alimentan con la alimentan con la

potencia potencia suministrada por la suministrada por la

redred

Elementos que protegen Elementos que protegen a la instalación: a la instalación: (protección de (protección de conductores y conductores y

receptores)receptores)

Elementos de una instalación eléctrica

Conductores que Conductores que transmiten la transmiten la

energía eléctrica energía eléctrica a los receptoresa los receptores

Aparamenta eléctricaConjunto de aparatos de maniobra, protección, medida, regulación, y control, incluidos los accesorios de las canalizaciones eléctricas utilizados en instalaciones de baja y alta tensión.

La aparamenta eléctrica se define a partir de los valores asignados a algunas de sus magnitudes funcionales (tensión, corriente, potencia, temperatura, etc.). Estos valores son los llamados valores nominales o asignados.

Se denomina valor nominal de una cualidad determinada de un aparato al valor de la magnitud que define al aparato para esa cualidad.

El fabricante de la aparamenta, los criterios de diseño y la normativa vigente definen cuáles deben ser los valores nonimales para las distintas magnitudes de cada aparato.

Conjunto de aparatos de maniobra, protección, medida, regulación, y control, incluidos los accesorios de las canalizaciones eléctricas utilizados en instalaciones de baja y alta tensión.

La aparamenta eléctrica se define a partir de los valores asignados a algunas de sus magnitudes funcionales (tensión, corriente, potencia, temperatura, etc.). Estos valores son los llamados valores nominales o asignados.

Se denomina valor nominal de una cualidad determinada de un aparato al valor de la magnitud que define al aparato para esa cualidad.

El fabricante de la aparamenta, los criterios de diseño y la normativa vigente definen cuáles deben ser los valores nonimales para las distintas magnitudes de cada aparato.

Magnitudes de la aparamenta eléctrica

Tensión nominal: máxima tensión asignada por el fabricante para el material del que está construido el dispositivo. Suele estar ligada al aislamiento y a otras características funcionales dependientes de la tensión.

Corriente nominal: máxima corriente que se puede mantener de forma indefinida sin que supere la máxima temperatura establecida en las normas ni se produzca ningún tipo de deterioro. Existen valores normalizados, por ejemplo, para interruptores automáticos y diferenciales: 6A, 10A, 16A, etc.

Máxima intensidad térmica: máxima corriente que puede circular por un dispositivo durante un tiempo prolongado (especificado por el fabricante) sin producir calentamiento excesivo que genere daños.

Tensión nominal: máxima tensión asignada por el fabricante para el material del que está construido el dispositivo. Suele estar ligada al aislamiento y a otras características funcionales dependientes de la tensión.

Corriente nominal: máxima corriente que se puede mantener de forma indefinida sin que supere la máxima temperatura establecida en las normas ni se produzca ningún tipo de deterioro. Existen valores normalizados, por ejemplo, para interruptores automáticos y diferenciales: 6A, 10A, 16A, etc.

Máxima intensidad térmica: máxima corriente que puede circular por un dispositivo durante un tiempo prolongado (especificado por el fabricante) sin producir calentamiento excesivo que genere daños.

Magnitudes de la aparamenta eléctricaMáxima corriente de sobrecarga:Máxima corriente de sobrecarga: valor máximo de la corriente que valor máximo de la corriente que se puede soportar durante una sobrecarga. Este valor debe ir se puede soportar durante una sobrecarga. Este valor debe ir asociado al tiempo de duración de la sobrecarga. asociado al tiempo de duración de la sobrecarga.

Nivel de aislamiento:Nivel de aislamiento: se define por los valores de las tensiones se define por los valores de las tensiones utilizadas en los ensayos de aislamiento a frecuencia industrial y utilizadas en los ensayos de aislamiento a frecuencia industrial y ante ondas tipo rayo. Estos valores indican la capacidad del ante ondas tipo rayo. Estos valores indican la capacidad del aparato para soportar dichas sobretensiones.aparato para soportar dichas sobretensiones.

Poder de cierre:Poder de cierre: máximo valor de la intensidad sobre la que puede máximo valor de la intensidad sobre la que puede cerrar correctamente un interruptor, contactor o relé.cerrar correctamente un interruptor, contactor o relé.

Poder de corte o capacidad nominal de ruptura:Poder de corte o capacidad nominal de ruptura: máximo valor de la máximo valor de la intensidad que un interruptor, contactor, relé o fusible es capaz de intensidad que un interruptor, contactor, relé o fusible es capaz de abrir sin sufrir daños.abrir sin sufrir daños.

Solicitaciones a las que está sometida la aparamenta eléctrica

Calentamiento: la aparamenta eléctrica está sometida al calentamiento derivado del efecto Joule y de las pérdidas causadas por efectos magnéticos (corrientes parásitas) y pérdidas en los aislantes (pérdidas dieléctricas).

Aislamiento: la aparamenta eléctrica padece los problemas derivados de la influencia del medio ambiente y las alteraciones producidas por el tiempo en los materiales aislantes sólidos líquidos y gaseosos.

Esfuerzos mecánicos: el problema de los esfuerzos mecá-nicos tiene su origen en las fuerzas electrodinámicas que se manifiestan entre conductores próximos cuando son recorridos por corrientes eléctricas y en las dilataciones que experimentan al calentarse.

Calentamiento: la aparamenta eléctrica está sometida al calentamiento derivado del efecto Joule y de las pérdidas causadas por efectos magnéticos (corrientes parásitas) y pérdidas en los aislantes (pérdidas dieléctricas).

Aislamiento: la aparamenta eléctrica padece los problemas derivados de la influencia del medio ambiente y las alteraciones producidas por el tiempo en los materiales aislantes sólidos líquidos y gaseosos.

Esfuerzos mecánicos: el problema de los esfuerzos mecá-nicos tiene su origen en las fuerzas electrodinámicas que se manifiestan entre conductores próximos cuando son recorridos por corrientes eléctricas y en las dilataciones que experimentan al calentarse.

Aparamenta de maniobraObjetivo:Objetivo: establecer o interrumpir la corriente en uno o varios establecer o interrumpir la corriente en uno o varios circuitos bajo las condiciones previstas de servicio sin daños circuitos bajo las condiciones previstas de servicio sin daños para el dispositivo de maniobra y sin perturbar el para el dispositivo de maniobra y sin perturbar el funcionamiento de la instalación.funcionamiento de la instalación.

Aplicación:Aplicación: conexión y desconexión de consumidores. conexión y desconexión de consumidores. Revisiones periódicas de la instalación y los elementos del Revisiones periódicas de la instalación y los elementos del sistema.sistema.

Tipos de maniobra:Tipos de maniobra: existen dos tipos de maniobra según que existen dos tipos de maniobra según que circule corriente o no ( o la tensión entre contactos sea circule corriente o no ( o la tensión entre contactos sea despreciable) por el elemento de maniobra cuando se produzca despreciable) por el elemento de maniobra cuando se produzca ésta: maniobras en vacío y en carga.ésta: maniobras en vacío y en carga.

Dispositivos de maniobra:Dispositivos de maniobra:

Seccionador (maniobras en vacío)Seccionador (maniobras en vacío)

Interruptor (maniobras en carga)Interruptor (maniobras en carga)

Contactor (maniobras en carga)Contactor (maniobras en carga)

SeccionadoresDispositivo Dispositivo mecánicomecánico de conexión que, por razones de de conexión que, por razones de

seguridad, asegura, en posición de abierto, una distancia seguridad, asegura, en posición de abierto, una distancia de seccionamiento que satisface unas determinadas de seccionamiento que satisface unas determinadas

condiciones de aislamiento.condiciones de aislamiento.El seccionador El seccionador SÓLOSÓLO es capaz de abrir o cerrar el circuito es capaz de abrir o cerrar el circuito cuando la corriente es despreciable o no hay diferencia de cuando la corriente es despreciable o no hay diferencia de

potencial entre sus contactos. potencial entre sus contactos.

Las condiciones Las condiciones DE AISLAMIENTODE AISLAMIENTO que debe satisfacer se que debe satisfacer se refieren a la capacidad de soportar determinados valores refieren a la capacidad de soportar determinados valores

de las tensiones tipo rayo y de maniobra.de las tensiones tipo rayo y de maniobra.

NO TIENE PODER DE CIERRE NI DE CORTENO TIENE PODER DE CIERRE NI DE CORTE, , debe debe trabajartrabajar

sin carga. Se utiliza para garantizar la desconexión de la sin carga. Se utiliza para garantizar la desconexión de la instalación cuando se realizan trabajos sobre ellainstalación cuando se realizan trabajos sobre ella

Los Los seccionadores seccionadores

tienen 2 estados tienen 2 estados lógicos: abierto lógicos: abierto

y cerradoy cerrado

Los Los seccionadores seccionadores

tienen 2 estados tienen 2 estados lógicos: abierto lógicos: abierto

y cerradoy cerrado

Físicamente están constituidos Físicamente están constituidos por un conjunto de cuchillas y por un conjunto de cuchillas y

unos elementos aislantes.unos elementos aislantes.

Físicamente están constituidos Físicamente están constituidos por un conjunto de cuchillas y por un conjunto de cuchillas y

unos elementos aislantes.unos elementos aislantes.

Se accionan manualmente Se accionan manualmente y su velocidad de y su velocidad de

operación es la que les operación es la que les aplique el operador (en aplique el operador (en ocasiones se emplean ocasiones se emplean

muelles para acelerar la muelles para acelerar la maniobra).maniobra).

Se accionan manualmente Se accionan manualmente y su velocidad de y su velocidad de

operación es la que les operación es la que les aplique el operador (en aplique el operador (en ocasiones se emplean ocasiones se emplean

muelles para acelerar la muelles para acelerar la maniobra).maniobra).

Son dispositivos de Son dispositivos de seguridad que seguridad que

indican claramente indican claramente la posición de sus la posición de sus

contactos para contactos para mostrar si la mostrar si la

instalación está instalación está conectada o noconectada o no

Son dispositivos de Son dispositivos de seguridad que seguridad que

indican claramente indican claramente la posición de sus la posición de sus

contactos para contactos para mostrar si la mostrar si la

instalación está instalación está conectada o noconectada o no

Si se maniobran con la instalación en carga Si se maniobran con la instalación en carga se produce su destrucción (salvo en se produce su destrucción (salvo en

seccionadores especiales diseñados para seccionadores especiales diseñados para trabajar en carga)trabajar en carga)

Si se maniobran con la instalación en carga Si se maniobran con la instalación en carga se produce su destrucción (salvo en se produce su destrucción (salvo en

seccionadores especiales diseñados para seccionadores especiales diseñados para trabajar en carga)trabajar en carga)

Seccionadores

SeccionadoresCuanto más rápido se Cuanto más rápido se

realice la maniobra realice la maniobra antes se extingue el antes se extingue el

arcoarco

Se introducen resortes Se introducen resortes de forma que la de forma que la

separación de las separación de las cuchillas de los cuchillas de los

contactos tiene lugar contactos tiene lugar cuando se vence la cuando se vence la fuerza recuperadora fuerza recuperadora

del muelledel muelle

La apertura se La apertura se produce “de golpe” produce “de golpe” aunque el usuario aunque el usuario

desplace la palanca desplace la palanca lentamente lentamente

Cuchillas

Muelle

Seccionador de cuchillas

Curso de aparamenta Curso de aparamenta eléctrica: Merlin Gerineléctrica: Merlin Gerin

Seccionadores

Seccionador de alta Seccionador de alta tensióntensión

Seccionadores Seccionadores con fusibles con fusibles

para baja para baja tensióntensión

Seccionadores Seccionadores con fusibles con fusibles

para baja para baja tensióntensión

Interruptores Interruptor:Interruptor: aparato mecánico de conexión capaz de estable-cer, aparato mecánico de conexión capaz de estable-cer,

soportar e interrumpir la corriente del circuito en condi-ciones soportar e interrumpir la corriente del circuito en condi-ciones normales y circunstancialmente en condiciones de fallo normales y circunstancialmente en condiciones de fallo (cortocircuito).(cortocircuito).

Interruptor automático o disyuntor: Interruptor automático o disyuntor: interruptor diseñado para interruptor diseñado para interrumpir corrientes anormales como las de cortocircuito. interrumpir corrientes anormales como las de cortocircuito.

Pequeño interruptor automático:Pequeño interruptor automático: aparato mecánico de cone-xión aparato mecánico de cone-xión destinado a abrir y cerrar manualmente un circuito y a-brirlo en destinado a abrir y cerrar manualmente un circuito y a-brirlo en funcionamiento automático cuando la intensidad ex-cede un valor funcionamiento automático cuando la intensidad ex-cede un valor determinado. determinado. (aplicable cuando V<415V e I<82A: instalaciones BT)(aplicable cuando V<415V e I<82A: instalaciones BT)..

Contactor:Contactor: aparato mecánico de conexión con una sola posi-ción de aparato mecánico de conexión con una sola posi-ción de reposo estable (abierto o cerrado) capaz de ser accio-nado por reposo estable (abierto o cerrado) capaz de ser accio-nado por diferentes tipos de energía pero no la manual. Pue-den establecer, diferentes tipos de energía pero no la manual. Pue-den establecer, interrumpir y soportar las corrientes normales de la instalación y en interrumpir y soportar las corrientes normales de la instalación y en ocasiones las de cortocircuitoocasiones las de cortocircuito..

Interruptores

Interruptores de mando y parada de emergencia:Interruptores de mando y parada de emergencia:

SON DISPOSITIVOS DE MANIOBRASON DISPOSITIVOS DE MANIOBRA

Interruptores Interruptores automáticos:automáticos:

SON SON DISPOSITIVOS DISPOSITIVOS

DE PROTECCIÓN DE PROTECCIÓN

Catálogos comercialesCatálogos comerciales

Catálogos Catálogos comercialescomerciales

Contactores

Sólo tiene Sólo tiene una una

posición de posición de trabajo trabajo estableestable

Contactos principales

Contactos auxiliares

Resorte

Bobina de alimentación

Flujo magnético

Armadura fija

Armadura móvil

Contactos principales

Contactos auxiliares

Resorte

Bobina de alimentación

Flujo magnético

Armadura fija

Armadura móvil

CONTACTOR TRIFÁSICO CON CONTACTOR TRIFÁSICO CON CONTACTOS AUXILIARESCONTACTOS AUXILIARES

Sólo Sólo permanece en permanece en

la posición la posición activa activa

mientras mientras recibe energíarecibe energía

Soporta un Soporta un elevado nº elevado nº de ciclos de de ciclos de

cierre y cierre y aperturaapertura

Contactores

Electromagnéticos:Electromagnéticos: la fuerza necesaria para cerrar el circui-to la fuerza necesaria para cerrar el circui-to proviene de un electroimán.proviene de un electroimán.

Neumáticos:Neumáticos: La fuerza para efectuar la conexión proviene de un La fuerza para efectuar la conexión proviene de un circuito de aire comprimido.circuito de aire comprimido.

Electroneumático:Electroneumático: muy similar al anterior: el circuito de aire muy similar al anterior: el circuito de aire comprimido está gobernado por electroválvulas.comprimido está gobernado por electroválvulas.

Contactor con retención:Contactor con retención: es aquel en el que, alcanzada la es aquel en el que, alcanzada la posición de trabajo, al ser alimentado el dispositivo de posición de trabajo, al ser alimentado el dispositivo de accionamiento, un sistema de retención impide su retorno accionamiento, un sistema de retención impide su retorno cuando se deja de alimentar. La retención y liberación para cuando se deja de alimentar. La retención y liberación para recuperar la posición de reposo pueden ser mecánicas, recuperar la posición de reposo pueden ser mecánicas, magnéticas, eléctricas, neumáticas etc.magnéticas, eléctricas, neumáticas etc.

TIPOS DE CONTACTORESTIPOS DE CONTACTORES

Armadura móvil

R S T Contacto auxiliar

Resorte

Armadura fija

Pulsador de paro

Pulsador de

marcha

Armadura móvil

R S T Contacto auxiliar

Resorte

Armadura fija

Pulsador de paro

Pulsador de

marcha

Contactores

Circuito de arranque y parada de un Circuito de arranque y parada de un motor trifásico mediante contactor motor trifásico mediante contactor

con contactos auxiliarescon contactos auxiliares

Contactores

Contactor AC 250 AContactor AC 250 A

Contactores

Contactor modular de propósito generalContactor modular de propósito general

Contactores

Combinación de contactor y contactosCombinación de contactor y contactos

auxiliaresauxiliares

Contactores

Contactor trifásico motor 5 kWContactor trifásico motor 5 kW

Contactores

Contactor trifásico motor 45 kWContactor trifásico motor 45 kW

Contactores

Combinación de con-tactores para arranque Combinación de con-tactores para arranque estrella – triángulo 350 kWestrella – triángulo 350 kW

Contactores

Combinación de con-tactores para inversión Combinación de con-tactores para inversión sentido giro 200 kWsentido giro 200 kW

Contactores

Contactor trifásico motor 450kWContactor trifásico motor 450kW

Relevadores de controlCatálogos comercialesCatálogos comerciales

Dispositivos para la protección contra sobreintensidades

Sobrecargas:Sobrecargas: corrientes mayores corrientes mayores

que la nominal que se que la nominal que se mantienen durante mantienen durante

largo tiempo. largo tiempo. Provienen de un mal Provienen de un mal dimensionado de la dimensionado de la

instalación. Producen instalación. Producen aumento de las aumento de las pérdidas y de la pérdidas y de la

temperaturatemperatura

Cortocircuitos:Cortocircuitos: corrientes muy corrientes muy elevadas debidas a fallos de elevadas debidas a fallos de

aislamiento, rotura de conductores, aislamiento, rotura de conductores, averías en equipos, errores humanos averías en equipos, errores humanos

etc.etc.

Cortacircuitos fusiblesCortacircuitos fusibles Interruptores de potenciaInterruptores de potencia Combinaciones de maniobraCombinaciones de maniobra

Los cortocircuitos Los cortocircuitos producen los producen los

máximos esfuerzos máximos esfuerzos térmicostérmicos

y electrodinámicos de y electrodinámicos de la instalación, por la instalación, por tanto, deben ser tanto, deben ser eliminados en un eliminados en un

tiempo tiempo lo más breve lo más breve posibleposible

SOBREINTENSIDADESSOBREINTENSIDADES

Cortacircuitos fusiblesPermiten desconectar Permiten desconectar corrientes muy elevadascorrientes muy elevadas en un espacio mínimo. en un espacio mínimo.

Constan de un elemento fusible y de un medio de extinción del arco (are-na Constan de un elemento fusible y de un medio de extinción del arco (are-na de cuarzo).de cuarzo).

Cuanto mayor sea la co-rriente de defecto antes se funde el elemento Cuanto mayor sea la co-rriente de defecto antes se funde el elemento fusible.fusible.

Sólo se pueden utilizar una vez.Sólo se pueden utilizar una vez.

Se caracterizan por su elevada capacidad de ruptura.Se caracterizan por su elevada capacidad de ruptura. Carcasa de Carcasa de material material aislanteaislante

Asidero Asidero aisladoaislado

Indicador Indicador de fusiónde fusión

Cuchilla Cuchilla de de

conexiónconexión

Elemento Elemento fusiblefusible

U: tensión que soporta el fusible en condiciones normales

UB: tensión durante la formación del arco de fusión del elemento fusible.

Is: Corriente de cortocircuito

ID: Corriente de cortocircuito limitada

ts: Tiempo de fusión

tL: Tiempo de extinción del arco

U: tensión que soporta el fusible en condiciones normales

UB: tensión durante la formación del arco de fusión del elemento fusible.

Is: Corriente de cortocircuito

ID: Corriente de cortocircuito limitada

ts: Tiempo de fusión

tL: Tiempo de extinción del arco

Cortacircuitos fusibles

IIII IISSIISS

IIDDIIDD

UUBBUUBB

ttssttss ttLLttLL

El fusible funde antes El fusible funde antes de que se alcance el de que se alcance el

valor máximo de valor máximo de IISS

El fusible funde antes El fusible funde antes de que se alcance el de que se alcance el

valor máximo de valor máximo de IISS

Corriente de Corriente de corto limitadacorto limitadaCorriente de Corriente de

corto limitadacorto limitada

2 2 2101 102 1035 5

Tiempo de fusión ts (s)

Corriente (A)1045

Característicade fusión

Banda detolerancia

Corriente míni-ma de fusión

Cortacircuitos fusibles

Aunque la curva acaba en Aunque la curva acaba en 2*102*103 3 el fusible es capaz de el fusible es capaz de

cortar corrientes mayores. Su cortar corrientes mayores. Su poder de corte lo suministra poder de corte lo suministra

el fabricanteel fabricante

Aunque la curva acaba en Aunque la curva acaba en 2*102*103 3 el fusible es capaz de el fusible es capaz de

cortar corrientes mayores. Su cortar corrientes mayores. Su poder de corte lo suministra poder de corte lo suministra

el fabricanteel fabricante

Curvas Curvas característicacaracterística

FUSIBLES

CLASES DE FUSIBLES

CLASE CCCLASE GCLASE HCLASE JCLASE KCLASE LCLASE RCLASE T

Los fusibles de propósito generalempleados en la industria están definidospor Clases de acuerdo a UL / CSA

FUSIBLES

CLASES DE FUSIBLES

-FUSIBLES NO LIMITADORES DE CORRIENTE

-FUSIBLES LIMITADORES DE CORRIENTE

A SU VEZ SE CLASIFICAN EN :

FUSIBLES CLASES DE FUSIBLES

CLASE RANGO ( AMP) V MAX. RANGO DE INTERRUPCIÓN

( AMPS )

CC 0-30 600 200,000

G 0 -15, 20 , 25 - 30, 35 - 60 480 100,000

H 0 - 600 250 ó 600 10,000

J 0 - 600 600 200,000

K 0 - 600 250 ó 600 50,000 ó 100,000

L 601 - 6,000 600 200,000

R 0 - 600 250 ó 600 200,000

T 0 - 1,200 300 ó 600 200,000

FUSIBLES

CLASE RA2D & A6D

-Fusible de acción retardada-Conduce hasta el 500%In durante al menos 10 segundos

FUSIBLES CLASE RK1

FUSIBLES

CLASE JAJT

-Fusible limitador de corriente

FUSIBLES

CLASE J

FUSIBLES

CLASE CCATDR

-Fusible limitador de corriente

FUSIBLES CLASE CC

Clasificación europeaCLASE DE FUNCIONAMIENTO CLASE DE SERVICIO

DenominaciónCorriente

permanentehasta

Corriente deinterrupción

Denominación Protección de

Fusibles de rango completoFusibles de rango completo

g IN Imin gL

Cables y conductores

Semiconductores

Equipos de minas

Fusibles de rango parcialFusibles de rango parcial

a IN 4IN

Aparatos de maniobra

Semiconductores

Fusibles de rango completo:Fusibles de rango completo: pueden ser cargados pueden ser cargados permanentemente con su corriente nominal y son capaces de permanentemente con su corriente nominal y son capaces de interrumpir corrientes desde la co-rriente mínima de ruptura interrumpir corrientes desde la co-rriente mínima de ruptura hasta su poder de corte.hasta su poder de corte.

Fusibles de rango parcial:Fusibles de rango parcial: pueden ser permanentemente pueden ser permanentemente cargados con su corriente nominal e interrumpen corrientes a cargados con su corriente nominal e interrumpen corrientes a partir de un determinado múltiplo de su intensidad nominal hasta partir de un determinado múltiplo de su intensidad nominal hasta el poder de corteel poder de corte..

Fusibles

Relés térmicos ( OL )La corriente de la instalación circula por la bobina de calentamiento.La corriente de la instalación circula por la bobina de calentamiento.

Si la corriente sufre un incremento debido a una sobrecarga las tiras bimetálicas se calientan Si la corriente sufre un incremento debido a una sobrecarga las tiras bimetálicas se calientan proporcionalmente a ella.proporcionalmente a ella.

Las tiras bimetálicas al calentarse se deforman produciendo el desplazamiento de la corredera que abre los Las tiras bimetálicas al calentarse se deforman produciendo el desplazamiento de la corredera que abre los contactos.contactos.

El posicionamiento inicial de la palanca de disparo determina la corriente necesaria para la apertura.El posicionamiento inicial de la palanca de disparo determina la corriente necesaria para la apertura.

La temperatura ambiente no afecta porque la palanca de disparo también es bimétalica y se deforma con Tª La temperatura ambiente no afecta porque la palanca de disparo también es bimétalica y se deforma con Tª exterior.exterior.

Tecla de Tecla de liberacióliberació

CorrederCorrederaa

PalancPalanca a

disparodisparo

PalancPalanca a

disparodisparo

BimetaBimetall

Pto. Pto. muertomuerto

Tornillo Tornillo autobloqueoautobloqueo

BobinaBobinass

Tira Tira compen-compen-sación Tªsación Tª

Relé térmico bimetálicoRelé térmico bimetálico

Curso de Curso de aparamenta eléctrica: aparamenta eléctrica:

Merlin GerinMerlin Gerin

Relés térmicos ( OL )

1 4 7 0,5 3 6 2 5

Tiempo de fusión de disparo (s)

Múltiplos de la corriente regulada (A)

10 11 12 13

Curva de disparo

Curvas Curvas característicacaracterística

La corriente regulada es La corriente regulada es aquella para la que se ha aquella para la que se ha ajustado el disparo del relé ajustado el disparo del relé

térmico térmico IrIr..

Para valores de la corriente Para valores de la corriente

menores que menores que IrIr el relé no el relé no dispara.dispara.

Para corrientes mucho Para corrientes mucho

mayores que mayores que IrIr el tiempo el tiempo necesario para el disparo necesario para el disparo es cada vez menor.es cada vez menor.

Interruptores Termomagnéticos o de potencia ( ITM )

Tienen como función proteger los circuitos contra sobrecargas, Tienen como función proteger los circuitos contra sobrecargas, cortocircuitos o subtensióncortocircuitos o subtensión

Llevan incorporados dispositivos que miden la corriente y la tensión Llevan incorporados dispositivos que miden la corriente y la tensión de la instalación para detectar las situaciones anómalas y actuar en de la instalación para detectar las situaciones anómalas y actuar en consecuencia desconectando los circuitosconsecuencia desconectando los circuitos

El cierre suele ser manual y la apertura automáticaEl cierre suele ser manual y la apertura automática

Su capacidad nominal de ruptura o poder de corte debe ser mayor Su capacidad nominal de ruptura o poder de corte debe ser mayor que la corriente inicial simétrica de cortocircuito (corriente de que la corriente inicial simétrica de cortocircuito (corriente de cortocircuito que se establece en los primeros ciclos a continuación cortocircuito que se establece en los primeros ciclos a continuación de producirse el fallo)de producirse el fallo)

Tienen como función proteger los circuitos contra sobrecargas, Tienen como función proteger los circuitos contra sobrecargas, cortocircuitos o subtensióncortocircuitos o subtensión

Llevan incorporados dispositivos que miden la corriente y la tensión Llevan incorporados dispositivos que miden la corriente y la tensión de la instalación para detectar las situaciones anómalas y actuar en de la instalación para detectar las situaciones anómalas y actuar en consecuencia desconectando los circuitosconsecuencia desconectando los circuitos

El cierre suele ser manual y la apertura automáticaEl cierre suele ser manual y la apertura automática

Su capacidad nominal de ruptura o poder de corte debe ser mayor Su capacidad nominal de ruptura o poder de corte debe ser mayor que la corriente inicial simétrica de cortocircuito (corriente de que la corriente inicial simétrica de cortocircuito (corriente de cortocircuito que se establece en los primeros ciclos a continuación cortocircuito que se establece en los primeros ciclos a continuación de producirse el fallo)de producirse el fallo)

Para realizar la protección simultánea contra Para realizar la protección simultánea contra sobrecargas y cortocircuitos los interruptores sobrecargas y cortocircuitos los interruptores

incorporan un dispositivo de protección térmico como incorporan un dispositivo de protección térmico como los relés y uno de tipo magnéticolos relés y uno de tipo magnético

Elemento de disparo térmicoElemento de disparo térmico: el elemento de disparo térmico es un : el elemento de disparo térmico es un relé térmico que se encarga de actuar cuando se produce una relé térmico que se encarga de actuar cuando se produce una sobrecarga.sobrecarga.

Elemento de disparo magnéticoElemento de disparo magnético: el elemento de disparo magnético : el elemento de disparo magnético es una bobina por la que circula la corriente a controlar. Cuando la es una bobina por la que circula la corriente a controlar. Cuando la corriente alcanza un determinado múltiplo de la intensidad nominal corriente alcanza un determinado múltiplo de la intensidad nominal la bobina “atrae” a una pieza metálica cuyo movimiento provoca el la bobina “atrae” a una pieza metálica cuyo movimiento provoca el disparo de la protección. Su mi-sión es la protección contra disparo de la protección. Su mi-sión es la protección contra cortocircuitos.cortocircuitos.

La curva característica de respuesta de un interruptor La curva característica de respuesta de un interruptor magnetotérmico consta de dos zonas una para el disparo térmico y magnetotérmico consta de dos zonas una para el disparo térmico y otro para el magnético.otro para el magnético.

Elemento de disparo térmicoElemento de disparo térmico: el elemento de disparo térmico es un : el elemento de disparo térmico es un relé térmico que se encarga de actuar cuando se produce una relé térmico que se encarga de actuar cuando se produce una sobrecarga.sobrecarga.

Elemento de disparo magnéticoElemento de disparo magnético: el elemento de disparo magnético : el elemento de disparo magnético es una bobina por la que circula la corriente a controlar. Cuando la es una bobina por la que circula la corriente a controlar. Cuando la corriente alcanza un determinado múltiplo de la intensidad nominal corriente alcanza un determinado múltiplo de la intensidad nominal la bobina “atrae” a una pieza metálica cuyo movimiento provoca el la bobina “atrae” a una pieza metálica cuyo movimiento provoca el disparo de la protección. Su mi-sión es la protección contra disparo de la protección. Su mi-sión es la protección contra cortocircuitos.cortocircuitos.

La curva característica de respuesta de un interruptor La curva característica de respuesta de un interruptor magnetotérmico consta de dos zonas una para el disparo térmico y magnetotérmico consta de dos zonas una para el disparo térmico y otro para el magnético.otro para el magnético.

102 103 1045 5 52 2

Tiempo de disparo (s)

Corriente (A)

Característicade disparo

Banda detolerancia

Ir: Corriente de reacción de disparo por sobrecarga

Im: Corriente de reacción de disparo por cortocircuito

Ir: Corriente de reacción de disparo por sobrecarga

Im: Corriente de reacción de disparo por cortocircuito

Capacidad nominal de

ruptura

Capacidad nominal de

ruptura

Existen Existen interruptores con interruptores con

IImm ajustable ajustable

Interruptores automáticos para la Interruptores automáticos para la protección de circuitos con elevadas protección de circuitos con elevadas

corriente de cortocorriente de corto

1 Polo 1 Polo 36000 A36000 A

2 Polos 2 Polos 70000 A70000 A

4 Polos4 Polos36000 A36000 A

Interruptores Interruptores automáticos automáticos para la para la protección de protección de motores contra motores contra cortocircuitoscortocircuitos

2 Polos2 Polos50000 A50000 A

Flujo normal de corriente

Interruptor con disparo térmico

Al ocurrir sobrecargael bimetal se flexionaabriendo los contactos del interruptor.

135% 500%

Protección contra sobrecarga

135% 500%

Flujo de corriente de sobrecarga

135% 500%

Flujo de corriente de sobrecarga

135% 500%

Interruptor con disparo magnético

El electroimán actúa en uncortocircuito abriendo el contacto.

0.016s

Protección contra cortocircuito

Protección contra cortocircuito10s

0.016s

Flujo de corriente de corto circuito

0.016s

Flujo de corriente de corto circuito

0.016s

Interruptor con disparo termomagnético

Al ocurrir sobrecargael bimetal se flexionaabriendo los contactos del interruptor.

Si la falla es de cortocircuito,entonces el disparo lo realizael electroimán.

250% 4000%

0.016s

Acción térmica

Acción magnética

Protección contra sobrecarga y sobrecorriente

250% 4000%

0.016s

Acción térmica

Acción magnética

Condición de sobrecarga o corto circuito

250% 4000%

0.016s

Acción térmica

Acción magnética

Condición de sobrecarga o corto circuito

250% 4000%

0.016s

Acción térmica

Acción magnética

Interruptor Termomagnético

Cable flexible

Zapata de salida

Bimetal

Protección contra arqueoZapata de entrada

Caja moldeadaPalanca de accionamiento

INTERRUPTOR SIN LIMITACIÓN DE CORRIENTE

INTERRUPTOR DE LIMITACIÓN PARCIAL DE CORRIENTE

INTERRUPTOR DE LIMITACIÓN DE CORRIENTE

Comparativa entre la protección mediante fusibles e interruptores de potencia ( ITM )

Zona CZona C: en la proximidad del disparo : en la proximidad del disparo magnético del interrup-tor su magnético del interrup-tor su protección es más rápida.protección es más rápida.

Zona AZona A: mejor protección del in-: mejor protección del in-terruptor magnetotérmico: co-rriente terruptor magnetotérmico: co-rriente de disparo por sobrecar-ga menor, de disparo por sobrecar-ga menor, posibilidad de ajuste.posibilidad de ajuste.

Zona BZona B: tiempo de disparo más bajo : tiempo de disparo más bajo para el fusible.para el fusible.

Zona DZona D: a partir de la zona C, el tiempo de fusión del : a partir de la zona C, el tiempo de fusión del fusible es más corto que el de actuación del fusible es más corto que el de actuación del interruptor, además su po-der de corte es mayor interruptor, además su po-der de corte es mayor con lo que hasta CNRcon lo que hasta CNRFUSFUS la protección más eficaz la la protección más eficaz la proporciona le fusible.proporciona le fusible.

Tiempo

CorrienteImIrFUSIrINT

CNRFUSCNRINT

FUSIBLE

Termistores

-100 0 100 200 300 400 10-6

Platino

Material termistor tipo A de Fenwal Electronics (NTC)

Material termistor tipo B de Fenwal Electronics (NTC)

-100 0 100 200 300 400 10-6

Platino

Material termistor tipo A de Fenwal Electronics (NTC)

Material termistor tipo B de Fenwal Electronics (NTC)

Temperatura ºCTemperatura ºC

Resistencia específica Resistencia específica /Cm/Cm Termistores NTC y Termistores NTC y PTC:PTC: semiconductores semiconductores con com-portamiento con com-portamiento

equivalente a equivalente a resistencias de alto resistencias de alto coefi-ciente térmico coefi-ciente térmico (negativo/positivo)(negativo/positivo)

Su resistencia eléctrica Su resistencia eléctrica decrece muy decrece muy

bruscamente con la bruscamente con la subida de Tªsubida de Tª

Esta variación permite Esta variación permite de-tectar la evolución de-tectar la evolución

térmica del equipo que térmica del equipo que protegenprotegen

Se conectan al circuito Se conectan al circuito de mando y partir de de mando y partir de

una cierta Tª una cierta Tª (resistencia) realizan la (resistencia) realizan la

desconexióndesconexión

Controlador

Es un dispositivo que se encarga de "transformar" el voltaje de corriente alterna que tiene a su

entrada en otro diferente que entrega a su salida.

Transformador de control

Entrada Salida

Este dispositivo se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor.

Espiras lado primario Espiras lado secundarioNúcleo de hierro

A este conjunto de vueltas se les llama bobinas .

Bobina primaria es la que recibe el voltaje de entrada

Bobina secundaria es la que entrega el voltaje transformado

La bobina primariarecibe un voltaje alterno

El voltaje alterno hace circular por la bobina una corriente alterna

La corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro

Como el embobinado secundario está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro....

...el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste.

...que al atravesar las espiras del secundario se genera un voltaje.

...y la carga toma la corriente que requiere.

Obviamente no existirá corriente en el secundario si no hay carga conectada a éste.

La razón de la transformación del voltaje entre el bobinado "PRIMARIO" y el "SECUNDARIO" depende del número de vueltas que tenga cada uno.Si el número de vueltas del secundario es el triple del primario, en el secundario habrá el triple de voltaje.

3Ns1Np1 V 3 V

Ns Vs=

Un transformador puede ser ELEVADOR o REDUCTOR dependiendo del número de espiras de cada

bobinado.

Ns Vs=

10002000440 V 220 V

Vs = (VpxNs) / Np

Vs = (440x1000) / 2000 = 220 V

Transformador Reductor

Ns Vs=

20001000220 V 440 V

Vs = (VpxNs) / Np

Vs = (220x2000) / 1000 = 440 V

Transformador Elevador

En un transformador ideal :

Potencia de entrada = Potencia de salida

Pe = Ps

Pe = VpxIp

Ps = VsxIs

Pe = Ps

Pe = VpxIp

Ps = VsxIs

VpxIp = VsxIs

Vs = (VpxNs) / Np

Pe = Ps

VpxIp = [(VpxNs) / Np]xIs

Pe = Ps

Pe = VpxIp

Ps = VsxIs

VpxIp = [(VpxNs) / Np]xIs

Ip / Is = [(VpxNs) / Np] / Vp

Is Np=

Is = Np x Ip / Ns

Si Np > Ns es transformador reductor

Si Np < Ns es transformador elevador

Is = Np x Ip / Ns

Si Is > Ip es transformador reductor

Si Is < Ip es transformador elevador

Is = Np x Ip / Ns

Si Vp >Vs es transformador reductor

Si Vp < Vs es transformador elevador

Transformador reductor:

Transformador elevador:

El alambre del embobinado secundario es mas grueso que en el primario

El alambre del embobinado primario es mas grueso que en el secundario

Pe = Ps

Vs = (VpxNs) / Np

Ns Vs=

Is Np=

Is = Np x Ip / Ns

Pe = Ps

Pe = VpxIp

Ps = VsxIs

Controlador

AlimentaciónTrifásica

Desconectadory fusibles

Lámpara pilotoindica motor operando

Contactormagnético

Estación de botones(Arranque - Paro)

Pasos para dibujar un circuito de control

Alambrado elemental

Partes básicas de un arrancador

Contactor

Contactos al motor

Contacto auxiliar

Bobina

EstaciónDe botones

Botón normalmente abierto

Botón normalmente cerrado

Con el switch cerrado,el voltaje está presente en los contactos M y en el primario del transformador...

Oprimiendo el botón de arranque, seacciona la bobina M...

...por lo que se cierran los contactos M,accionándose el motor y encendiendo la luz piloto roja.

...el botón de arranque regresa a su posición abierta pero el circuito dealimentación a M permanece cerradopor el enclavamiento con el contacto M.

El motor se para oprimiendo el botón de paro P, y el circuito quedalisto para un nuevo arranque.

Control con alimentación directa

Control alimentado por transformador

Fuerza y control

Fuerza

Fuerza y control

Control

Fuerza y control

Fuerza

Control

Square D

Cutler Hammer

Telemecanique

Siemens

Square D

Transición cerrada

Square D

Transición cerrada

Inicio: al accionarse el botón de arranque A, se acciona el contactor TR

Square D

Transición cerrada

El botón de arranque A retorna,pero TR se enclava con su contactonormalmente abierto pasando a cerrado

Square D

Transición cerrada

Los contactores 1S y 2S cierran al mismo tiempo:1S cierra el circuito en estrella y 2S alimenta así al motor al 67% de su voltaje nominal.por medio delAutotransformador.

Square D

Transición cerrada

Después de un tiempo, el contactoTemporizado TR se abre, desenergizando a 1S y dejando a 2S energizado por un muy pequeño instante de tiempo.

Square D

Transición cerrada

El contactor RUN se energiza antes de que salga 2S

Square D

Transición cerrada

El contactor RUN se enclava con su Contacto normalmente abierto cerrándose y en este momento el motor está alimentado a tensión plena.

Se abre

1S está enclavado a RUN mecánicamente.

1S y 2S garantizan su desenergización cuando entra RUN, al abrirse su contactonormalmente cerrado.

Square D

Transición cerrada

El motor se para al accionar el botón de paro P, conlo que se desenergiza TR y el circuito de control queda listo para un nuevo arranque.

Square D

Transición cerrada

Siemens

Cutler Hammer

General Electric

Square D

Siemens

Telemecanique

GABINETES NEMA

NEMA 1: USOS GENERALES

-Servicio interior-Condiciones atmosféricas normales-Construído de lámina metálica

GABINETES NEMA

NEMA 2: A PRUEBA DE GOTEO

-Servicio interior-Protección contra goteo de líquidos corrosivos-Entradas de conduit requieren conectores tipo glándula

GABINETES NEMA

NEMA 3: SERVICIO INTEMPERIE

-Servicio exterior-Protección contra aire húmedo y polvo-Resistente a la corrosión

GABINETES NEMA

NEMA 3R: A PRUEBA DE LLUVIA

-Servicio exterior-A prueba de lluvia-Resistente a la corrosión-Requiere conectores especiales tipo glándula.

GABINETES NEMA

NEMA 4: A PRUEBA DE AGUA Y POLVO

-Servicio exterior-A prueba de salpicaduras de agua y chorro directo-Construído de lámina metálica o gabinete fundido-Soportes exteriores de montaje

GABINETES NEMA

NEMA 5: A PRUEBA DE POLVO

-Servicio interior-Protección hermética contra polvo

GABINETES NEMA

NEMA 7: A PRUEBA DE GASES EXPLOSIVOS

-Servicio interior o exterior en atmósferas peligrosas por gases explosivos-Gabinete fundido atornillable o roscado-Requiere conectores especiales-Soportes exteriores de montaje

GABINETES NEMA

NEMA 9: A PRUEBA DE POLVOS EXPLOSIVOS

-Servicio interior o exterior en atmósferas peligrosas -Evita entrada de polvos explosivos

GABINETES NEMA

NEMA 12: SERVICIO INDUSTRIAL

-Servicio interior -Protección contra polvos, pelusas, fibras, goteo, salpicaduras,insectos, aceite, líquidos refrigerantes-Requiere conectores de sello, soportes exteriores de montaje

GABINETES NEMA

NEMA 13: SERVICIO INDUSTRIAL

-Servicio interior-Hermético al aceite y al polvo -Protección contra polvos, aceite, líquidos refrigerantes

ÍNDICES DE PROTECCIÓN IEC

La protección se indica por las letras IP, seguidas de los números indicados:

Primer número : protección contra cuerpos sólidos

Segundo número: protección contra ingreso de agua

Tercer número: protección mecánica

Primer número : protección contra cuerpos sólidos

0 = no protección1 = contra cuerpos > 50 mm2 = contra cuerpos > 12 mm3 = contra cuerpos > 2.5 mm4 = contra cuerpos > 1 mm5 = contra depósitos perjudiciales de polvo6 = completa contra ingreso de polvo

Segundo número: protección contra ingreso de agua

0 = no protección1 = contra gotas de condensación2 = contra gotas de agua hasta 15° de la vertical3 = contra lluvia hasta 60° de la vertical4 = contra proyecciones de agua en todas direcciones5 = contra chorros de agua a presión en todas direcciones6 = contra ingreso de agua en alta mar7 = contra inmersión temporal en agua8 = contra inmersión permanente en agua

Tercer número: protección mecánica

Contra impactos de energía de :

0 = no protección1 = 0.225 Joules2 = 0.375 Joules3 = 0.500 Joules5 = 2 Joules7 = 6 Joules8 = 20 Joules

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