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Aparatos de Maniobra
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Inversor de marcha con contactores
Los inversores del sentido de marcha de un motor trifásico asincrónico con rotor con
jaula de ardilla manuales ya vistos, están limitados para maniobrar motores de baja
potencia. Cuando se requiere operar motores de potencias elevadas, se necesita su
comando a distancia o conjuntos sometidos a algún tipo de automatización, se recurre
a las combinaciones para la inversión del sentido de marcha construidos sobre
la base de dos contactores.
Por: Alejandro Francke
Especialista en productos eléctricos de baja tensión,
para la distribución de energía; control, maniobra y
protección de motores y sus aplicaciones.
Cuando el motor debe accionar dispositivos, como cintas transportadoras, montacargas, ascensores, puentes
grúa; donde es necesario el desplazamiento en dos
direcciones o necesitan del motor para quitar una
herramienta (agujereadoras de banco), o lograr su frenado rápido (trenes de laminación); el motor debe
poder rotar en sus dos sentidos de giro y son necesarios
conmutadores de fases que permiten la inversión del
sentido de giro del rotor de un motor.
Como en realidad el inversor de marchas conecta al
motor a plena tensión, es decir, se trata de un arrancador directo, no importa el tipo de conexión en la caja de
bornes del motor; lo único que importa es que la ten1
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sión asignada de operación del motor coincida con la
tensión de línea de la red de distribución.
En la figura 1 se muestra el esquema unifilar de un conjunto conmutador inversor de marchas, en él se grafican sólo los contactores de maniobra, faltan esquematizar las correspondientes protecciones contra sobrecargas del motor y contra corrientes de cortocircuitos
capaces de averiar a los contactores y a la protección
contra sobrecargas. Estas protecciones son imprescindibles en toda acometida a motor.
El contactor K1 es el correspondiente a “marcha”, o giro
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del motor en el sentido horario; el contactor K2 es el
correspondiente a “contramarcha”, o giro del motor en
el sentido antihorario. Como es lógico de suponer,
ambos contactores con idénticos.
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En la figura 3 se muestra en detalle la composición de un
conjunto inversor de marchas. Se ven a los dos contactores mutuamente bloqueados mediante un enclavamiento mecánico. Sólo se representa al circuito principal de
potencia y no al circuito auxiliar de comando. El cableado que muestra la fotografía nos indica que la inversión
de fases está aguas debajo de los contactores y que se
produce entre las fases L1 y L3.
Figura 1. Esquema unifilar de un inversor de marchas.
Estos contactores nunca pueden estar simultáneamente
conectados dado que existe una inversión de fases que,
en caso de que ambos contactores estén cerrados, producirían un cortocircuito directo en la línea. Esta inversión de fases puede verse en el esquema de la figura 4.
En el circuito de comando de los contactores se debe prever un enclavamiento eléctrico mutuo entre ambos contactores. Por su complejidad, el circuito de comando será
tratado en una nota específica en un próximo número.
Por razones operativas, se pueden producir vibraciones
o golpes en el tablero de comando que cierren mecánicamente al contactor eléctricamente bloqueado produciéndose un cortocircuito directo. Lo mismo se puede
producir si durante las tareas de mantenimiento un operario, accidentalmente, acciona mecánicamente al
segundo contactor. Este caso es muy grave porque la
falla se produciría con la puerta del tablero abierta en
presencia de una persona. Es por ello que se recomienda
el uso de un bloque de enclavamiento mecánico aunque
aparentemente este no sea necesario.
La figura 2 muestra la representación esquemática del
enclavamiento mecánico.
Figura 2. Esquema unifilar de un inversor de marchas con enclavamiento mecánico.
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Figura 3. Detalle de un conjunto inversor de marchas.
El esquema trifilar de la figura 4 describe como es el circuito
eléctrico de lo mostrado físicamente por la figura 3.
Figura 4. Esquema trifilar de un inversor de marchas.
Nótese que no se indica la conexión del motor eléctrico, ya que no
es determinante para el correcto funcionamiento del inversor de
marchas. El único cuidado que hay que tener es el de conectarlo
respetando la secuencia de fases correspondiente, es decir:
L1 conectar a U1;
L2 conectar a V1 y
L3 conectar a W1.
De este modo el contactor K1 será el de marcha, que hará girar
al motor en el sentido directo u horario. Si no se respetara esta
secuencia el mencionado contactor K1 sería el de contramarcha,
que haría girar al motor en el sentido inverso o antihorario.
Queremos hacer notar que la inversión de fases se puede producir tanto aguas abajo del contactor (como muestran las figuras antemencionadas) o aguas arriba del mismo, es decir,
antes de conectar sus bornes de entrada. Del mismo modo
también es válido invertir a otras dos de las fases, es decir L1
por L2 o L2 por L3.
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Todos los buenos y prestigiosos fabricantes de contactores ofrecen a sus usuarios accesorios para el armado de
combinaciones para la inversión de marcha de un motor
trifásico asincrónico con rotor con jaula de ardilla.
En el caso del conjunto mostrado en la figura 5, por tratarse de contactores muy pequeños (de hasta 16 A) el enclavamiento mecánico en lugar de ser un módulo voluminoso
que ocupa un espacio entre los contactores (ver figura 3),
es una pequeña palanca colocada entre y dentro de ambos
contactores en un espacio especialmente diseñado para tal
fin. El conjunto de interconexión de las fases además de
permitir el cableado del circuito principal o de potencia,
permite realizar parte del circuito auxiliar de comando, la
correspondiente al bloqueo eléctrico mutuo.
En los contactores de mayor tamaño el bloque de enclavamiento puede ser de dos tipos:
a) Montaje lateral o
b) Montaje frontal.
El de montaje lateral se coloca entre los dos contactores
y ocupa el lugar de un bloque de contactos auxiliares de
contactor y es accionado por el portacontactos con el
mismo alojamiento que acciona al bloque de contactos
auxiliares. Presenta la ventaja de construir una combinación no más profunda que los propios contactores, pero
el inconveniente de ocupar espacio en su ancho. Es por
eso que existe la segunda versión, la de montaje frontal
que se instala fijándolo sobre el frente de los contactores abarcando a ambos. Lo que se pierde en profundidad
se gana en el ancho del conjunto.
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Figura 5. Accesorios para el ensamblado de inversores de marcha.
Para contactores de mayor tamaño los conjuntos de interconexión están compuestos por trozos de cables o barras de
cobre tratadas galvánicamente que se montan directamente
sobre las barras de acometida de los contactores.
Figura 6. Accesorios para contactores de gran porte.