20 enero 2013

Métodos disponibles para el arranque de los motores (1ª PARTE)


Un contactor es un aparato, generalmente actuado mecánicamente, para establecer e interrumpir repetidamente un circuito de energía eléctrica. El rango de intensidades del os contactores suele ir desde 25 a 2500 A. La capacidad de apertura intermitente es 133 1/3 % su capacidad nominal. La bobina de operación shunt se diseña para resistir un 110 % del voltaje nominal continuamente y cerrar el contacto con éxito a un 80 % del voltaje nominal.

La extinción magnética consiste en un devanado en un núcleo de acero y montado entre piezas en polos de acero. Las piezas del polo están rellenas con material refractario, que basculan sobre los contactos. La bobina de extinción se conecta en serie con el contactor y transporta la corriente del motor con el contactor cerrado. La corriente establece un campo magnético a través del núcleo y las piezas del polo de la estructura de extinción y a través de las puntas de contacto. Cuando se forma un arco, el campo magnético del arco y el campo magnético de la extinción repele cada uno a otro y el arco es forzado hacia arriba y se aleja de los contactos. La acción de extinción, debido al alargamiento del arco y el enfriamiento del material refractario, es extremadamente rápido y por lo tanto en gran medida se reduce el desgaste y quemado de los contactos.

Varios factores son importantes en el rendimiento de los contactores. Para obtener un servicio libre de problemas, los siguientes ítems se harán en conformidad con las especificaciones del fabricante: presiones de contacto iniciales y finales, hueco magnético, hueco de arco y tolerancia al desgaste. Las presiones de contacto pueden medirse por medio del equilibrio de un resorte, presión inicial con el contactor abierto y presión final con el contactor cerrado. El hueco magnético es la distancia desde la línea central del núcleo al punto correspondiente en la palanca de armadura, y el hueco del arco es la distancia entre las puntas del arco.  La tolerancia al desgaste de los contactos es el espesor total del material que puede usarse antes del contacto antes de que las dos superficies sean inefectivas. El contacto se renovará cuando se desgaste y la distancia entre los bordes del contacto, con el contactor cerrado, llegue a ser menor que la cantidad especificada. Esto usualmente corresponde con la condición donde los contactos se desgastan a aproximadamente la mitad de su espesor original.

Los contactos que transportan corriente usualmente están hechos de cobre, a veces revestidos con plata o cadmio. Los contactos no se lubricarán. La superficie del núcleo y la armadura, con sello cuando el contactor se cierra, se mantendrá limpia.

Un contactor AC es similar en construcción a un contactor DC, excepto que se usan estructuras de hierro laminado. Una espira de sombra se usa en la cara del núcleo para asegurar fuerza continua de la armadura y obtener así una operación silenciosa. Los contactores AC están disponibles con 2, 3 o 4 polos principales interrumpiendo todos los circuitos de línea en motores monofásicos, trifásicos, o 4 hilos de dos fases. Los conductores AC estándar están diseñados para interrumpir 10 veces la corriente del motor nominal, basado en la potencia nominal. Los contactores están diseñados para resistir térmicamente 15 veces la capacidad del motor durante 1 s, para permitir que los dispositivos de protección tales como interruptores de circuitos y fusibles para limpiar la corriente de fallo llevada por el contactor.

Un interruptor de tambor consiste en un contacto estacionario mantenido por presión de resorte contra segmentos de contacto en la periferia de un cilindro o sector de rotación. Los controladores de tambor tienen muchas ventajas sobre los tipos de placa frontal y conmutadores múltiples. La construcción mecánica es mejor, puede mantenerse la presión de contacto pesada, las piezas pueden ser bien aisladas, pueden usare imanes de extinción y pantallas de arco, y la estructura puede fácilmente encerrarse. Se requiere menos espacio para el control del tambor, y es más fácil operar.

El diseño de las resistencias de arranque requieren la determinación de los ohmios totales, la distribución de esta resistencia entre los pasos disponibles, y los cálculos de la capacidad de transportar la corriente, y la selección del material de la resistencia. Las resistencias estándar cumplen varias clases de servicio y están designadas de acuerdo con NEMA Table o Classification of Resistors. NEMA también publica una tabla de aplicación de resistencias prevista como guía para especificar las resistencias de diseño (ver NEMA Industrial Control Standards). Esta tabla lista máquinas típicas con el correpondiente número de clasificación de resistencias NEMA. Por ejemplo, un torno tendría un arrancador DC con clasificación de resistencia Nº 115. Esta resistencia tiene suficientes ohmios totales para limitar la entrada de corriente en el arranque a 150 % de la corriente a plena carga. Esta se diseñará para tener una capacidad de transporte de corriente para una corriente de aceleración promedio (valor rms) del 125 % de la corriente a plena carga, en la base del arranque una vez en cada periodo de 80 s con un tiempo de aceleración de 5 s.

Las resistencias deben estar disponibles en un amplio rango de valores óhmicos y capacidades de corriente. Las unidades de resistencia se apilarán en combinaciones paralelo y serie para alcanzar los valores requeridos.

Las resistencias deben dimensionarse en ensamblajes de forma que la elevación de temperatura para los elementos resistivos no exceda 375 ºC por encima de los 40 ºC. La máxima corriente no excederá los 10 segundos.

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