Tema 3. Automatismos eléctricos. Relés y contactores

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Tema 3 Automatismos eléctricos. Relés y contactores

Objetivos ► Diseñar sencillos circuitos de automatismos eléctricos de mando, montarlos prácticamente y comprobar su funcionamiento ► Conocer la simbología y referenciado del instrumental que se estudia en el presente tema. ► Entender el principio de funcionamiento de los elementos que en este tema se desarrollan, así como su mantenimiento ► Localizar y reparar las averías mas frecuentes Contenidos 1. Introducción 2. Partes constitutivas de los circuitos de automatismos eléctricos 3. Contactores

3.1. Clasificación 3.1.1. Por el tipo de accionamiento 3.1.2. Por la disposición de los contactos 3.1.3. Por los límites de tensión 3.1.4. Por la clase de corriente 3.2. Partes y conceptos más importantes de los contactores en general 3.3. Simbología y referenciado 3.4. Principio de funcionamiento del contactor electromagnético 3.5. Elección de un contactor electromagnético 4. Relés

4.1. Relés de mando 4.2. Relés temporizadores

5. Elementos de señalización y mando 5.1. Elementos de señalización 5.2. Elementos de mando 6. Localización y reparación de averías 7. Cuestionario 8. Ejercicios y problemas propuestos

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Desarrollo de los contenidos 1. Introducción Es sabida la importancia de la automatización eléctrica y la necesidad, cada vez más patente, de controlar ciertas máquinas y procesos a distancia. Es lo que tratan de resolver los circuitos de automatismos eléctricos. Los circuitos de automatismos requieren de ciertos aparatos que aprovechando propiedades físicas, sirvan para estas funciones específicas. Entre ellos están: contactores, relés, temporizadores, y elementos de señalización. En este tema, se explicarán sus tipos, funciones, cómo y dónde utilizarlos, etc. Dada la importancia de los contactores, pues son uno de los elementos de mando más utilizados, se expondrán en este tema a modo de ejemplo una serie de circuitos que se pueden realizar con ellos, cómo interpretarlos y cuáles son los elementos utilizados en los mismos; siempre desde una perspectiva general ya que, una vez iniciados en el tema, se pueden encontrar múltiples aplicaciones de estos elementos para solucionar muchos de los problemas de maniobra y mando de motores. 2. Partes constitutivas de los circuitos de automatismos eléctricos Básicamente los circuitos de automatismos eléctricos están compuestos por toda la aparamenta y los conductores que la interconexionan con el objeto de mandar y proteger bajo unas condiciones prefijadas los receptores como por ejemplo: motores, generadores, transformadores, instalaciones de alumbrado... representando dicho circuito en un esquema eléctrico mediante símbolos gráficos normalizados. El esquema eléctrico anteriormente mencionado se divide en: ■ Esquema de mando o control: es la parte de control del automatismo en el que se representarán los elementos de mando, regulación, medida, señalización, etc. ■ Esquema de potencia: es la parte encargada de suministrar la energía eléctrica a los receptores eléctricos. La representación de los esquemas puede ser del tipo multifilar topográfico que en la actualidad prácticamente no se usa porque presenta los siguientes inconvenientes: - Incomodidad de interpretación. - Precisan abundante trabajo de delineación. - Se presta a que con facilidad se cometan errores. Actualmente los esquemas de automatismos eléctricos se suelen representar por separado: por una parte el esquema de potencia y por otra el de mando, lo que lleva consigo las siguientes ventajas: - Es fácilmente interpretable. - Es más fácil su montaje y por tanto se presta menos a errores. - El trabajo de delineación es menor que en el sistema de representación anterior.

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Ver esquema ejemplo 1, de ambas representaciones, el esquema A es una representación multifilar, y el esquema B representa separadamente el esquema de mando y el de potencia. Ejemplo 1 Diseñar los esquemas para el mando de un motor asíncrono trifásico en forma: - multifilar topográfico, esquema A - potencia y el de mando por separado, esquema B ELEMENTOS ELÉCTRICOS DEL ESQUEMA Q = Seccionador con fusibles incorporados KM1 = Contactor tripolar que dispone de un contacto auxiliar M = Motor trifásico asíncrono S1 = Pulsador de paro S2 = Pulsador de marcha FUNCIONAMIENTO El motor se podrá poner en funcionamiento si previamente se conecta Q a la red. Al accionar S2 se excita la bobina de KM1 cambiando de posición todos sus contactos, al cerrarse los contactos de potencia el motor empieza su funcionamiento y continuará así aunque dejemos de accionar S2 ya que se autoalimenta mediante el contacto auxiliar del contactor. El motor se parará al accionar S1. Los elementos del esquema B así como su funcionamiento son idénticos al del esquema A. Se observa respecto al esquema A que tiene las siguientes ventajas: - Se interpreta con más facilidad. - Es más fácil su montaje y por tanto se presta menos a errores. - El trabajo de delineación es menor.

Figura 1. Esquema multifilar topográfico.

Figura 2. Esquema de potencia y de mando separados.

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3. Contactores El contactor se puede definir como un aparato que, mediante unos mecanismos, puede abrir o cerrar un circuito eléctrico a determinada distancia. En él podemos distinguir los estados:

- Trabajo: estado en el que actúan unas fuerzas que provocan su funcionamiento (este estado también se denomina estado de excitación).

- Reposo: es el estado en el que las fuerzas dejan de actuar.

3.1. Clasificación Se pueden establecer diversas clasificaciones de los contactores según la clase de corriente que los acciona, según su principio de funcionamiento, la configuración de sus contactos y sus valores límites de tensión. Seguidamente vamos a enumerar y estudiar algunos aspectos de su funcionamiento, así como veremos los tipos diferenciados en cada clasificación. 3.1.1. Por el tipo de accionamiento ■ Contactores neumáticos: su principio de funcionamiento está basado en la acción de gases. ■ Contactores mecánicos y electromecánicos: en estos contactores su activación se origina por medio de procesos mecánicos (muelles, balancines, etc.), en ellos la orden para que los medios mecánicos realicen una función determinada se da a distancia por medios eléctricos o electromagnéticos como son los electroimanes. ■ Contactores hidráulicos: son contactores que se diferencian de los mecánicos y electromagnéticos en que el sistema de accionamiento del émbolo es un líquido, por ejemplo aceite, agua, etc. Las instalaciones auxiliares que precisan son costosas y de gran envergadura, haciéndolos a veces antieconómicos para los fines que se pretenden. Disponen de accionamientos por electroválvulas, por lo que se podrían denominar contactores electrohidráulicos. ■ Contactores electromagnéticos: son aquellos en los que su accionamiento se realiza a través de un electroimán. Son actualmente los más usados, por esta razón le dedicaremos un apartado en el que se explicarán todos sus detalles tanto constructivos como de funcionamiento. 3.1.2. Por la disposición de los contactos ■ Contactores al aire: en ellos la ruptura se produce en el seno del aire. ■ Contactores al aceite: en este caso la ruptura se realiza dentro de aceite. Los de baja tensión y potencia están en desuso pero aún podemos encontrar algunos ruptores de media tensión que realizan la ruptura en medios aceitosos. ■ Contactores en ambiente gaseoso: la ruptura en estos contactores se produce en ambientes gaseosos. Se aconseja su empleo para elevadas tensiones, son usados muy frecuentemente como seccionadores.