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Tipos de contactor

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¿Qué es un contactor?

Se trata de un dispositivo electromecánico que es capaz de establecer o interrumpir el paso de la corriente, con la posibilidad de ser accionado a distancia por medio de dos posiciones de funcionamiento, la primera es en reposo y sucede cuando no recibe ningún acción del circuito de mando y la segunda es la inestable que ocurre si la acción actúa.

El objetivo de cualquiera de los tipos de contactor es accionar las cargas elevadas que pudieran producir algún efecto nocivo en la salud del operador, por lo que suele estar alejado de los controles de potencia.

Un contactor se caracteriza por ser muy robusto y fiable, ya que no incluye mecanismos delicados. Además se adapta rápidamente a la tensión de alimentación del cambio de bobina y funciona en servicios intermitentes y continuos.

¿Para qué sirve?

Por lo general, los tipos de contactor se usan para altas corrientes dentro de la automatización en el arranque y paro de motores. Asimismo controlan las máquinas y los procesos complejos desde varios puntos estratégicos de maniobra procurando en todo momento la seguridad del personal, por eso es que las acciones se ejecutan desde lugares alejados del motor.

También nos facilitan la repartición de los puestos de paro de emergencia y los esclavos, ya que impiden la puesta en marcha de la máquina cuando aún no se han tomado las precauciones suficientes, esto contribuye a un ahorro de tiempo significativo.

Tipos de contactores

Contactores electromagnéticos

El accionamiento de estos tipos de contactor se atribuye a la fuerza de atracción de su electroimán, sus rasgos distintivos son la construcción sencilla, robustez, volumen reducido y el mantenimiento prácticamente nulo. Por ello, son los más utilizados en los sistemas de control eléctrico industrial porque se puede realizar la conexión y desconexión de forma automática o no automática entre la fuente de alimentación y la carga.

Principalmente, se usan en el arranque y control de motores eléctricos, la energización de cargas resistivas, sistemas de iluminación, banco de capacitores, entre otras aplicaciones.

Contactores electromecánicos

Son capaces de operar corrientes de 6 a 12 veces la intensidad nominal, una de sus peculiaridades es la poca inercia mecánica y la rapidez de respuesta, por esa razón son indispensables en la automatización. De hecho, si se combinan con algunos relés pueden proteger a los motores contra las sobretensiones, sobrecargas y corrientes inversas.

Contactores neumáticos

Están compuestos por partes eléctricas y neumáticas, la cámara de conexiones y el cilindro de simple efecto. Son accionados a través de la presión del aire.

Contactores hidráulicos

Estos tipos de contactor son accionados por medio de la presión de un líquido como el aceite.

Partes de un contactor

Carcasa

Es el soporte hecho con material no conductivo que cuenta con rigidez y soporte del calor no extremo, sobre el cual se fijan todos los componentes conductores al contactor.

Electroimán

Se trata del elemento motor del contactor, conformado por una serie de dispositivos. Los más relevantes son el circuito magnético y la bobina, cuyo objetivo es transformar la energía eléctrica en magnetismo para generar un campo magnético muy intenso, que provocará un movimiento mecánico.

Bobina

Se refiere a un arrollamiento de alambre de cobre muy delgado con un gran número de espiras, que al aplicarle tensión provoca un campo magnético; el cual  a su vez produce un campo electromagnético mayor al par resistente de los muelles, que se da a la tarea de separar la armadura del núcleo con el fin de que estas dos partes se junten.

Cabe mencionar que, cuando una bobina se alimenta con corriente alterna, la intensidad absorbida, llamada corriente de llamada, se eleva a causa de que el circuito solamente cuenta con la resistencia del conductor. Así mismo esta corriente produce un campo magnético intenso con el propósito de que el núcleo atraiga la armadura y logre vencer la resistencia mecánica del muelle que los mantiene separados.

Cuando el circuito magnético se cierra y se junta el núcleo y la armadura, existe un aumento en la impedancia de la bobina; lo que ocasiona que la corriente de llamada se reduzca, obteniendo una  más baja.

Núcleo

Es una parte metálica fabricada con material ferromagnético, usualmente en forma de E, que va fijo en la carcasa. Se encarga de concentrar y aumentar el flujo magnético generado por la bobina, la cual se sitúa en la columna central del núcleo con la finalidad de atraer de manera eficaz la armadura.

Espira de sombra

Se emplea para evitar las vibraciones en los tipos de contactor, por lo que se coloca a manera que abrace la parte del campo magnético. Cuando se acciona con corriente alterna la fuerza de atracción desaparece a causa de los ciclos de la corriente, ocasionando que el hierro móvil se desprenda y se vuelva a pegar al hierro fijo generando vibraciones. Para que no suceda esto, la espira desfasa en el tiempo parte del flujo magnético, siendo así que también se desfasa la fuerza de atracción obteniéndose 2 fuerzas que trabajan en conjunto evitando las vibraciones.

Armadura

Es el elemento móvil, es donde su construcción es parecida a la del núcleo aunque sin espiras de sombra. Su funcionalidad es cerrar el circuito magnético cuando es energizada la bobina, debido a que es necesario que esté separado del núcleo, a esta separación le llamamos cota de llamada.

El muelle que es accionado se caracteriza por permitir el cierre y la apertura del circuito magnético de manera rápida, toma aproximadamente unos 10 milisegundos. Si sucede que el par resistente del muelle es superior al par electromagnético, el núcleo no atrae a la armadura.

Sin embargo, si el par resistente del muelle es muy débil, la separación de la armadura no será con la rapidez requerida.

Contactos

Son los componentes de los tipos de contactor que tienen la finalidad de establecer o interrumpir el paso de la corriente cuando la bobina se energiza. Se conforman por tres elementos, dos partes fijas que están colocadas en la coraza y una parte móvil que se encuentra en la armadura.

Tipos de contactos

Contactos principales

Se ocupan de establecer o interrumpir el circuito principal, consiguiendo que la corriente se transporte desde la red hacia la carga. En su simbología se referencian con una sola cifra del 1 al 6.

Contactos auxiliares

Permiten o interrumpen el paso de la corriente a las bobinas de los tipos de contactor, por lo que están diseñados únicamente para intensidades muy pequeñas. Los más comunes son:

  • Instantáneos: Actúan cuando se energiza la bobina del contactor y su tarea es abrir y cerrar el circuito.
  • Temporizados: Actúan cuando se energiza la bobina pero después de cierto tiempo o también cuando se desenergiza.
  • De apertura lenta: El desplazamiento y la velocidad del contacto móvil es igual al de la armadura.
  • De apertura positiva: En estos sus contactos cerrados y abiertos no coinciden de manera cerrada en ningún momento.

Clasificación de contactor

Por construcción

  • Contactores electromagnéticos. Son accionados por medio de un electroimán.
  • Contactores electromecánicos. Son accionados por un servomotor que realiza la tarea de cargar un alambre espiral de cobre enrollado sobre un núcleo metálico, comúnmente es cuadrado con un dispositivo que actúa como interruptor alojado en el centro de este.
  • Contactores neumáticos. Se accionan por la presión de aire.
  • Contactores hidráulicos. Se accionan por la presión de aceite.
  • Contactores estáticos. Se construyen a base de tiristores, por lo que algunas de sus desventajas son que el tamaño debe ser mayor a lo necesario, la potencia disipada es muy amplia, son muy sensibles a los parásitos internos y cuenta con una corriente de fuga significativa.

Por el tipo de corriente que alimenta a la bobina

  • Contactores para corriente alterna: Son los tipos de contactor que más se utilizan actualmente, por ello en el mercado hay una amplia variedad de tamaños con relación a la potencia requerida para el control. En estos es muy importante que exista una espira de cobre en el cortocircuito sobre la cara polar principal, con el objeto de que en colaboración con un adecuado rectificado de las caras polares ayuden a eliminar la vibración del contactor.
  • Contactores para corriente continua: Son los más costosos por ser voluminosos y pesados, se necesita un diseño especial de sus contactos y cámaras de extinción con el objeto de que puedan soportar y controlar los intensos arcos que se producen en la interrupción de circuitos. Disponen de bobinas  que se conocen como sopladoras y se encuentran debajo del sitio donde existe la producción de los arcos, los expanden hacia adentro de las cámaras apagachispas y favorecen su extinción rápidamente.

La resistencia de la bobina es de valor constante, por lo que para tener una corriente inicial suficiente para el cierre y una corriente posterior de mantenimiento de menor valor se opta por usar los resistores economizadores. Estos son controlados por un contacto auxiliar del propio contactor.

Por la categoría de servicio

  • AC1 (cos φ>=0,9): Se tratan de cargas puramente resistivas para calefacción eléctrica. Son para condiciones de servicio ligeras de cargas no inductivas o débilmente inductivas, hornos de resistencia, lámparas de incandescencia y no se utilizan en motores.
  • AC2 (cos φ=0,6): Motores síncronos (de anillos rozantes) para mezcladoras centrífugas.
  • AC3 (cos φ=0,3): Motores asíncronos (rotor jaula de ardilla) en servicio continuo para aparatos de aire acondicionado, compresores y ventiladores.
  • AC4 (cos φ=0,3): Motores asíncronos (rotor jaula de ardilla) en servicio intermitente para grúas y ascensores.

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