Contactor


Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente elctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada". En los esquemas eléctricos, su simbología se establece con las letras KM seguidas de un número de orden.


Partes


Carcasa


Es el soporte fabricado en material no conductor que posee rigidez y soporta el calor no extremo,sobre el cual se fijan todos los componentes conductores al contactor.

Electroimán

Es el elemento motor del contactor, compuesto por una serie de dispositivos cuya finalidad es transformar la energía eléctrica en magnetismo, generando así un campo magnético muy intenso, que provocará un movimiento mecánico.


Bobina

Es un arrollamiento de cable de cobre muy delgado con un gran número de espiras, que al aplicársele tensión genera un campo magnético. Éste a su vez produce un campo electromagnético, superior al par resistente de los muelles, que a modo de resortes, que separan la armadura del núcleo, de manera que estas dos partes pueden juntarse estrechamente. Cuando una bobina se alimenta con corriente alterna la intensidad absorbida por esta, denominada corriente de llamada, es relativamente elevada, debido a que en el circuito solo se tiene la resistencia del conductor.

Esta corriente elevada genera un campo magnético intenso, de manera que el núcleo puede atraer a la armadura y a la resistencia mecánica del resorte o muelle que los mantiene separados en estado de reposo. Una vez que el circuito magnético se cierra, al juntarse el núcleo con la armadura, aumenta la impedancia de la bobina, de tal manera que la corriente de llamada se reduce, obteniendo así una corriente de mantenimiento o de trabajo más baja. Se hace referencia a las bobinas de la siguiente forma: A1 y A2.


Núcleo

Es una parte metálica, de material ferromagnético, generalmente en forma de E, que va fijo en la carcasa.Su función es concentrar y aumentar el flujo magnético que genera la bobina (colocada en la columna central del núcleo), para atraer con mayor eficiencia la armadura.


Armadura

Elemento móvil, cuya construcción es similar a la del núcleo, pero sin espiras de sombra. Su función es cerrar el circuito magnético una vez energizada la bobina, ya que debe estar separado del núcleo, por acción de un muelle. Este espacio de separación se denomina cota de llamada.
Las características del muelle permiten que, tanto el cierre como la apertura del circuito magnético, se realicen de forma muy rápida, alrededor de unos 10 milisegundos. Cuando el par resistente del muelle es mayor que el par electromagnético, el núcleo no logrará atraer a la armadura o lo hará con mucha dificultad. Por el contrario, si el par resistente del muelle es demasiado débil, la separación de la armadura no se producirá con la rapidez necesaria.


Contactos

Son elementos contactores que tienen por objeto establecer o interrumpir el paso de corriente en cuanto la bobina se energice. Todo contacto esta compuesto por tres conjuntos de elementos:
Dos partes fijas ubicadas en la coraza y una parte móvil colocada en la armadura para establecer o interrumpir el de la corriente entre las partes fijas. El contacto móvil lleva el mencionado resorte que garantiza la presión y por consiguiente la unión de las tres partes.
Contactos principales: su función es establecer o interrumpir el circuito principal, consiguiendo así que la corriente se transporte desde la red a la carga. Simbología: se referencian con una sola cifra del 1 al 16.


Contactos auxiliares:

son contactos cuya función específica es permitir o interrumpir el paso de la corriente a las bobinas de los contactores o los elementos de señalización, por lo cual están dimensionados únicamente para intensidades muy pequeñas. Los tipos más comunes son:

· Instantáneos: actúan tan pronto se energiza la bobina del contactor, se encargan de abrir y cerrar el circuito

· De apertura lenta: el desplazamiento y la velocidad del contacto móvil es igual al de la armadura.

· De apertura positiva: los contactos cerrados y abiertos no pueden coincidir cerrados en ningún momento.


En su simbología aparecen con dos cifras donde la unidad indica:

· 1 y 2, contacto normalmente cerrados, NC.

· 3 y 4, contacto normalmente abiertos, NA.

· 5 y 6, contacto de apertura temporizada.

· 7 y 8, contacto de cierre temporizado.

por su parte, la cifra de las decenas indica el número de orden de cada contacto en el contactor. En un lado se indica a qué contactor pertenece.


Relé térmico

Es un elemento de protección que se ubica en el circuito de potencia, contra sobrecargas. Su principio de funcionamiento se basa en la deformación de ciertos elementos, bimetales, bajo el efecto de la temperatura, para accionar, cuando este alcanza ciertos valores, unos contactos auxiliares que desactiven todo el circuito y energicen al mismo tiempo un elemento de señalización.
El bimetal está formado por dos metales de diferente coeficiente de dilatación y unidos firmemente entre sí, regularmente mediante soldadura de punto. El calor necesario para curvar o reflexionar la lámina bimetálica es producida por una resistencia, arrollada alrededor del bimetal, que está cubierto con asbesto, a través de la cual circula la corriente que va de la red al motor.
Los bimetales comienzan a curvarse cuando la corriente sobrepasa el valor nominal para el cual han sido dimensionados, empujando una placa de fibra hasta que se produce el cambio de estado de los contactos auxiliares que lleva. El tiempo de desconexión depende de la intensidad de la corriente que circule por las resistencias.


Resorte

Es un muelle encargado de devolver los contactos a su posición de reposo una vez cesa el campo magnético de la bobina.
Funcionamiento

Los contactos principales se conectan al circuito que se quiere gobernar. Asegurando el establecimiento y cortes de las corrientes principales y según el número de vías de paso de corriente podrá ser bipolar, tripolar, tetrapolar, etc... Realizándose las maniobras simultáneamente en todas las vías.

Los contactos auxiliares son de dos clases abiertos, NA, y cerrados, NC. Estos forman parte del circuito auxiliar del contactor y aseguran las autoalimentaciones, los mandos, enclavamientos de contactos y señalizaciones en los equipos de automatismo.
Cuando la bobina del contactor queda excitada por la circulación de la corriente, esta mueve el núcleo en su interior y arrastra los contactos principales y auxiliares, estableciendo a través de los polos, el circuito entre la red y el receptor. Este arrastre o desplazamiento puede ser:
Por rotación, pivote sobre su eje.

Por traslación, deslizándose paralelamente a las partes fijas.
Combinación de movimientos, rotación y traslación.
Cuando la bobina deja de ser alimentada, abre los contactos por efecto del resorte de presión de los polos y del resorte de retorno de la armadura móvil.Si se debe gobernar desde diferentes puntos, los pulsadores de marcha se conectan en paralelo y el de parada en serie.


Simbología y referenciado de bornes.

Los bornes de conexión de los contactores se nombran mediante cifras o códigos de cifras y letras que permiten identificarlos, facilitando la realización de esquemas y las labores de cableado.
- Los contactos principales se referencian con una sola cifra, del 1 al 16.
- Los contactos auxiliares están referenciados con dos cifras. Las cifras de unidades o cifras de función indican la función del contacto:

* 1 y 2, contacto normalmente cerrados (NC).

* 3 y 4, contacto normalmente abiertos (NA).

* 5 y 6, contacto de apertura temporizada.

* 7 y 8, contacto de cierre temporizado.

- La cifra de las decenas indica el número de orden de cada contacto en el contactor. En un lado se indica a qué contactor pertenece.

- Las bobinas de un contactor se referencian con las letras A1 y A2. En su parte inferior se indica a qué contactor pertenece.

- El contactor se denomina con las letras KM seguidas de un número de orden



Categorías de empleo:

Las normas definen unas categorías de empleo relativas a las utilizaciones normales de un de un contactor y fijan con precisión para cada una de ellas de establecimiento y corte de una corriente en funcion de la intensidad de empleo Ie y de la tension nominal de empleo Ue correspondientes.
Definición de las categorias de empleo según ICE 158-1 para corriente alerna:



Categoría AC1:

Se aplica a todos los aparatos que utilizan corriente alterna (receptores)y cuyo factor de potencia es al menos igual al 0.95 (cosa>_0.95 )


Categoría AC2

Se refiere al arranque ,y frenado en contra corriente así como la marcha a impulsos de los motores de anillos.
Al cierre el contactor establece la intensidad de arranque, del orden de 2.5 veces la intensidad nominal del motor


Categoría AC3

Se refiere a los motores de jaula ,el corte se realizara a motor lanzado .
Al cierre el contactor establece intensidad de arranque, del orden de 5 e incluso 7 veces la intensidad nominal del motor


Categoría AC4

Se refiere al arranque, al frenado en contracorriente y la marcha a impulsos de los motores de jaula.
El contactor se cierra con una punta de intensidad que puede alcanzar 5 e incluso7 veces la intensidad nominal del motor


Clasificación


Por su construcción


Contactores electromagnéticos
Su accionamiento se realiza a través de un electroimán


Contactores electromecánicos
Se accionan con ayuda de medios mecánicos.


Contactores neumáticos
Se accionan mediante la presión de un gas.


Contactores hidráulicos
Se accionan por la presión de un líquido.


Contactores estáticos

Estos contactores se construyen a base de tiristores. Estos presentan algunos inconvenientes como: Su dimensionamiento debe ser muy superior a lo necesario, la potencia disipada es muy grande, son muy sensibles a los parásitos internos y tiene una corriente de fuga importante además su costo es muy superior al de un contactor electromecánico equivalente.


Por el tipo de corriente que alimenta a la bobina


Contactores para corriente alterna
Contactores para corriente continua


Elección de un contactor electromagnético.

Es necesario conocer las siguientes características del receptor:

- La tensión nominal de funcionamiento, en voltios (V).

- La corriente de servicio (Ie) que consume, en amperios (A).

- La corriente cortada , que depende del tipo de categoría de servicio y se obtiene a partir de la corriente de servicio, amperios (A).

Los pasos a seguir para la elección de un contactor son los siguientes:

1. Obtener la corriente de servicio (Ie) que consume el receptor.

2. A partir del tipo de receptor, obtener la categoría de servicio.

3. A partir de la categoría de servicio elegida, obtener la corriente cortada (Ic) con la que se obtendrá el calibre del contador.

Además, hay que considerar la condición del factor de potencia, ya que, en el caso de los circuitos de alumbrado con lámparas de descarga (vapor de mercurio, sodio,...) con factor de potencia 0,5 (sin compensar), su categoría de servicio es AC3,aunque por su naturaleza debería ser AC1. Mientras que si estuviera compensado a 0,95, su categoría sería AC1.


Aplicaciones.


Las aplicaciones de los contactores, en función de la categoría de servicio, son:

Categoría de servicio

Aplicaciones

AC1
Cargas puramente resistivas para calefacción
Eléctrica,...

AC2
Motores asíncronos para mezcladoras, centrífugas,...

AC3
Motores asíncronos para aparatos de aire acondicionado, compresores, ventiladores,...

AC4
Motores asíncronos para grúas, ascensores,...


EJEMPLO

Elegir el contactor más adecuado para un circuito de calefacción eléctrica, formado por resistencias débilmente inducidas, cuyas características son las siguientes:

- Tensión nominal: 220 V

- Potencial total: 11 kW

- Factor de potencia: 0,95 inductivo.


Solución:

1. La corriente de servicio se obtiene aplicando la expresión de la potencia en circuito trifásico: Ic = P / raizcad3 * V * cosj = 30,5 A

2. La categoría es AC1, por ser resistivo el receptor y su factor de potencia próximo a la unidad.

3. La corriente cortada es igual a la servicio, por lo que el calibre del contactor a elegir es de 32 A.
Las categorías del contactor elegido son:
- Categoría: AC1 (por ser el cos j = 0,95).
- Calibre: 32 A.