TEMA 2: MANIOBRA Y PROTECCIÓN DE MOTORES

Transcripción

1 TEMA 2: MANIOBRA Y PROTECCIÓN DE MOTORES APARAMENTA ELÉCTRICA (I) 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. n. La aparamenta eléctrica se define a partir de los valores atribuidos a algunas de sus magnitudes funcionales (tensión, n, corriente, potencia, temperatura, etc.). Estos valores son los llamados valores asignados o nominales. El fabricante de la aparamenta, teniendo en cuenta los criterios de diseño o y la normativa vigente, define cuales deben ser los valores asignados para las distintas magnitudes de cada aparato. 2

2 APARAMENTA ELÉCTRICA (II) Tensión n asignada: máxima tensión n indicada por el fabricante para el material del que está construido el dispositivo. Corriente asignada: máxima corriente que se puede mantener de forma indefinida sin que supere la máxima m temperatura establecida en las normas ni se produzca ningún n tipo de deterioro. Existen valores normalizados, por ejemplo, para interruptores automáticos ticos y diferenciales: 6A, 10A, 16A, etc. Corriente temporal admisible: máxima corriente que puede circular por un dispositivo durante un tiempo prolongado (especificado por el fabricante) sin producir calentamiento excesivo que genere daños. Poder asignado de cierre: máximo valor de la intensidad sobre la que puede cerrar correctamente un interruptor, contactor o relé. Poder asignado de corte: máximo valor de la intensidad que un interruptor, contactor, relé o fusible es capaz de abrir sin sufrir daños. 3 FUNCIONES DE LOS ARRANCADORES Seccionamiento: Permite aislar eléctricamente las instalaciones y las máquinas de la red de alimentación y su manipulación con total seguridad. Seccionadores, interruptores seccionadores, otros aparatos con funciones múltiples. Conmutación: n: Consiste en establecer, cortar o ajustar (caso de la variación n de velocidad) el valor de la corriente absorbida por el motor. Interruptores, contactores,, arrancadores suaves, variadores de velocidad... Protección: Contra cortocircuitos y sobrecargas. Fusibles, disyuntores, relés térmicos... 4

3 SECCIONADORES Dispositivo mecánico de conexión que en posición de abierto cumple unas determinadas condiciones de aislamiento según los criterios de seguridad que establecen las normas. Se utiliza para garantizar la desconexión de la instalación cuando se realizan trabajos sobre ella No tiene poder de cierre ni de corte. Nunca debe maniobrarse con carga. Si se maniobran con la instalación en carga se produce su destrucción (salvo en seccionadores especialmente diseñados). Se accionan manualmente y su velocidad de operación es la que les aplique el operador (en ocasiones se emplean muelles para acelerar la maniobra). Sus principales elementos son un bloque tripolar o tetrapolar y un dispositivo de mando lateral o frontal para cerrar y abrir los polos. Pueden disponer de un contacto auxiliar de precorte que actúa sobre el contactor en caso de manipulación accidental con carga. 5 INTERRUPTORES Interruptor automático tico o disyuntor: interruptor diseñado para interrumpir corrientes anormales como las de cortocircuito. Interruptor: aparato mecánico de conexión n capaz de establecer, soportar e interrumpir la corriente del circuito en condiciones normales y circunstancialmente en condiciones anómalas espe- cificadas (cortocircuito) durante un tiempo determinado. Pequeño o interruptor automático: tico: aparato mecánico de cone- xión destinado a abrir y cerrar manualmente un circuito y abrirlo en funcionamiento automático tico cuando la intensidad ex- cede un valor determinado. (aplicable cuando V<415V e I<82A: instalaciones BT). Contactor: aparato mecánico de conexión n con una sola posición de reposo estable (abierto o cerrado) capaz de ser accionado por diferentes tipos de energía a pero no la manual. Pueden establecer, interrumpir y soportar las corrientes normales de la instalación n y en ocasiones las de cortocircuito. 6

4 SECCIONADORES E INTERRUPTORES. REPRESENTACCIÓN N SIMBÓLICA Seccionador Interruptor Interrup.-seccion. Manipulación en carga Aislamiento en posición O NO SI SI NO SI SI Seccionadores con y sin fusibles Interruptor-seccionador 7 ASPECTO FÍSICO F DE LOS SECCIONADORES 8

5 ASPECTO FÍSICO F DE LOS INTERRUPTORES Interruptores seccionadores de mando giratorio (son dispositivos de maniobra) Interruptores automáticos (son dispositivos de protección) 9 TIPOS DE CONTACTORES Electromagnéticos: ticos: la fuerza necesaria para cerrar el circuito proviene de un electroimán. Neumáticos: la fuerza para efectuar la conexión n proviene de un circuito de aire comprimido. Electroneumáticos ticos: muy similares a los anterior; el circuito de aire comprimido está gobernado por electroválvulas lvulas. 10

6 EL CONTACTOR ELECTROMAGNÉTICO TICO R S T CONTACTOR TRIFÁSICO Armadura fija Contactos auxiliares Contactos principales Resorte Armadura móvil Flujo magnético Bobina de alimentación Solo cuando la bobina del contactor está alimentada, los contactos principales están cerrados y los contactos auxiliares conmutados. 11 REPRESENTACIÓN N SIMBÓLICA DEL CONTACTOR Representación simbólica de los polos y de los contactos auxiliares 12

7 ARRANQUE Y PARADA CON CONTACTOR Contacto auxiliar R S T N Armadura fija Pulsador de marcha Resorte Armadura móvil Pulsador de paro M Circuito de arranque y parada de un motor trifásico mediante contactor 13 ASPECTO FÍSICO F DE LOS CONTACTORES 14

8 CATEGORÍAS DE EMPLEO DE LOS CONTACTORES EN CORRIENTE ALTERNA AC-1: Se aplica a los receptores de c.a. con cos ϕ 0 95 (calefacción, distribución ) AC-2: Arranque, frenado a contracorriente y marcha por impulsos de los motores de anillos rozantes AC-3: Arranque de los motores de jaula con corte del motor lanzado AC-4: Arranque, frenado a contracorrientey marcha por impulsos de los motores de jaula AC-5a, AC-5b, AC-6a 15 CATEGORÍAS AS DE EMPLEO AC-1, AC-2 2 Y AC-3 I AC-1 I AC-3 I AC-4 Corte Corte Corte t t t t arranque t arranque I cierre = I apertura I cierre 5-7 I n I apertura I n I cierre 5-7 I n I apertura 5-7 I n 16

9 CARACTERÍSTICAS DE LOS CONTACTORES 17 GUÍA A DE ELECCIÓN N DE LOS CONTACTORES 18

10 EMPLEO DE CONTACTORES EN AC-3 19 EMPLEO DE CONTACTORES EN AC-2 2 Y AC-4 20

11 DISPOSITIVOS PARA LA PROTECCIÓN CONTRA SOBREINTENSIDADES CORTOCIRCUITOS: corrientes muy elevadas debidas a fallos de aislamiento, averías en equipos, rotura de conductores, errores humanos etc. Producen los máximos esfuerzos térmicos y electrodinámicos de la instalación, por tanto, deben ser eliminados en un tiempo lo más breve posible. Dispositivos: Cortacircuitos fusibles, disyuntores magnéticos y aparatos de funciones múltiples. SOBRECARGAS: corrientes mayores que la nominal que se mantienen durante largo tiempo. Provienen de un mal dimensionado de la instalación, de un aumento de la carga del motor, de variaciones de tensión, etc. Producen aumento de las pérdidas y de la temperatura. Dispositivos: Relés térmicos, relés con sondas térmicas, relés de máxima corriente y aparatos de funciones múltiples. 21 CORTACIRCUITOS FUSIBLES Permiten desconectar corrientes muy elevadas en un espacio mínimo. Constan de un elemento fusible y de un medio de extinción del arco (arena de cuarzo). Cuanto mayor sea la corriente de defecto antes se funde el elemento fusible. Sólo se pueden utilizar una vez. Se caracterizan por su elevada capacidad de ruptura. Carcasa de material aislante Elemento fusible Indicador de fusión Asidero aislado Cuchilla de conexión 22

12 ASPECTO FÍSICO F DE LOS FUSIBLES F1 23 Tiempo de fusión t s (s) 10 4 CORTACIRCUITOS FUSIBLES. CURVAS CARACTERÍSTICAS Característica de fusión Banda de tolerancia Corriente mínima de fusión Aunque la curva acaba en 2*10 3 el fusible es capaz de cortar corrientes mayores. Su poder de corte lo suministra el fabricante Corriente (A) 24

13 EMPLEO DE FUSIBLES EN MOTORES Se utilizan fusibles tipo am. Estos fusibles protegen contra los cortocircuitos pero no ofrecen protección contra las sobrecargas. Normalmente deben tener un calibre superior a la corriente del circuito protegido a plena carga. Los fusibles se emplean poco en la protección de motores eléctricos ya que poseen las siguientes limitaciones: Es necesario reemplazarlos en caso de fusión y por lo tanto disponer siempre del repuesto necesario. Se comercializan con calibres muy distanciados, por lo que puede ser difícil encontrar el adecuado a cada caso. El tiempo de fusión es una característica que presenta una dispersión elevada respecto de sus valores nominales. 25 DISYUNTORES MAGNÉTICOS Protegen los circuitos contra los cortocircuitos. Interrumpen el circuito abriendo los polos por medio de disparadores magnéticos (uno por fase). El elemento de disparo magnético es una bobina por la que circula la corriente a controlar. Cuando la corriente alcanza un determinado valor, la bobina atrae a una pieza metálica cuyo movimiento provoca el disparo de la protección. Se vuelven a poner en servicio por un simple rearme. Dependiendo del tipo de disyuntor, el umbral de disparo puede ser fijo o ajustable por el usuario. 26

14 ASPECTO FÍSICO F Y REPRESENTACIÓN N DE LOS DISYUNTORES 27 RELÉS S TÉRMICOST Los relés térmicos se utilizan para proteger los motores contra las sobrecargas. Son compensados, es decir, insensibles a los cambios de la temperatura ambiente. Son sensibles a la falta de una fase, por lo que evitan el funcionamiento como monofásico de un motor trifásico. Durante la fase de arranque del motor deben permitir la sobrecarga temporal que provoca el pico de corriente y activarse únicamente si dicho pico, es decir, la duración del arranque, resulta excesivamente larga. El rearme no es posible hasta que no se enfrían las láminas bimetálicas. 28

15 ASPECTO FÍSICO F Y REPRESENTACIÓN N DE LOS RELÉS S TÉRMICOST 29 RELÉS S TÉRMICOS. T CURVAS CARACTERÍSTICAS Tiempo de disparo (s) I=Ir 1 0, Curva de disparo 8 Múltiplos de la corriente regulada (A) La corriente regulada es aquella para la que se ha ajustado el disparo del relé térmico Ir. Para valores de la corriente menores que Ir el relé no dispara. Para corrientes mucho mayores que Ir el tiem- po necesario para el dis- paro es cada vez menor. 30

16 CLASES DE RELÉS En cada aplicación deberá utilizarse un relé adaptado a la duración del arranque normal para que no se produzca el disparo durante el mismo. 31 INTERRUPTORES MAGNETOTÉRMICOS Protegen simultáneamente contra sobrecargas y contra cortocircuitos. Disponen de un elemento de disparo térmico, como los relés térmicos, que se encarga de actuar cuando se produce una sobrecarga. El elemento de disparo magnético protege contra cortocircuitos. La curva característica de respuesta de un interruptor magnetotérmico consta de dos zonas una para el disparo térmico y otro para el magnético. El cierre suele ser manual y la apertura automática. 32

17 INTERRUPTORES MAGNETOTÉRMICOS. CURVAS CARACTERÍSTICAS Tiempo de disparo (s) 10 4 I r : Corriente de reacción de disparo por sobrecarga 10 3 I m : Corriente de reacción de disparo por cortocircuito Característica de disparo Banda de tolerancia Existen interruptores con I m ajustable I r I m Capacidad nominal de ruptura 2 5 Corriente (A) 33 ASPECTO FÍSICO F Y REPRESENTACIÓN N DE LOS INTERRUPTORES MAGNETOTÉRMICOS 34

18 RELÉS S CON SONDAS DE TERMISTORES Este sistema controla la temperatura real del elemento protegido mediante sondas colocadas normalmente durante la fabricación. Las sondas miden la temperatura con gran precisión, son de tamaño reducido y tienen una inercia térmica muy pequeña que garantiza un tiempo de respuesta muy corto. Termistores: semiconductores cuya resistencia varía bruscamente cuando la temperatura alcanza un valor determinado. PTC: coef. térmico positivo NTC: coef. térmico negativo Un dispositivo que mide la resistencia actúa en el circuito de mando y partir de una cierta temperatura (resistencia) puede activar una alarma o provocar la desconexión. Protegen contra los calentamientos (sobrecargas, arranques frecuentes, arranque prolongado, fallos del circuito de ventilación ) 35 CIRCUITOS DE POTENCIA Y DE CONTROL 2 Circuito de potencia Control mediante dos pulsadores S1 y S2 36

19 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Merino, J.M.:.: Arranque industrial de motores asíncronos. McGraw-Hill, Manual electrotécnico. cnico. Telesquemario.. Edición n de Schneider Electric,, Roger,, J.; Riera, M.; Roldán, C.: Tecnología a eléctrica. Ed. Síntesis, Material didáctico del Departamento de Ingeniería a Eléctrica, Electrónica de Computadores y Sistemas. Universidad de Oviedo. Oñós,, E.; Ramírez, J.; Ruiz, F.: Maniobra, mando y control eléctricos. CEAC, Documentación n técnica t y catálogos electrotécnicos cnicos comerciales. 37