Presentación de PowerPoint - electrotecnia aplicada a la ing

INSTALACIONES ELECTRICAS DE B.T.
UD. 3
Diseño de una instalación eléctrica
de baja tensión.
Descripción: Diseño y cálculo de las partes de una
instalación, protecciones, etc... cumpliendo con la
normativa vigente.
1
Tema 3.3.
Aparamenta eléctrica.
2
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
ÍNDICE
1. Introducción
2. Interruptores automáticos
3. Fusibles
4. Contactores
5. Interruptores diferenciales
3
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
ÍNDICE
1.Introducción
2. Interruptores automáticos
3. Fusibles
4. Contactores
5. Interruptores diferenciales
4
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
APARAMENTA ELÉCTRICA
Dispositivos que permiten la conexión y desconexión de partes de una
instalación eléctrica.
Estos dispositivos se diferencian entre sí:
Por
las condiciones en que se efectúan las maniobras de apertura/cierre
(vacío, funcionamiento normal o anormal)
Por la dificultad de la maniobra (control de carga, seguridad de la
instalación, seguridad de las personas)
Existen dispositivos de protección y maniobra con la posibilidad de
conectarse a la red mediante un bus de comunicaciones, que permite:
a PLC u ordenador para su control remoto. Aplicaciones de Domótica
Conexión a pantallas gráficas. Para realizar una configuración de los mismos.
Control del número de conexiones y desconexiones. Por ejemplo, selección de las
curvas de desconexión.
Conexión
5
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
APARAMENTA ELÉCTRICA
Todos los circuitos eléctricos deben llevar en su origen un
aparato para conectarlo y desconectarlo
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONDICIONES DE CONEXIÓN-DESCONEXIÓN
La conexión y desconexión del circuito puede hacerse en varias
condiciones:
 En
vacío: No hay cargas conectadas (I=0 // V=Vn)
 Funcionamiento normal:
Hay cargas conectadas y la corriente que se
corta es inferior o igual a la nominal (I≤In // V=Vn)
 Funcionamiento en
carga anormal: Hay cargas conectadas y la corriente
que se corta se superior a la nominal. Pueden ser:
Sobrecargas: Corrientes un poco superiores a la nominal
(hasta 3~4 veces, aunque depende de la curva térmica del aparato de
protección)

Cortocircuitos: Corrientes muy superiores a la nominal
(varias decenas o centenares de veces, hasta alcanzar el poder de corte último
del aparato, según especificaciones del fabricante, ver documento:

http://www.global-download.schneiderelectric.com/852575770039EC5E/all/11E9230B61A9A301852575860044C94E/$File/capitulo_1_protecci%C3%B3n%20magnetot%C
7
3%A9rmica.pdf )
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONDICIONES DE CONEXIÓN-DESCONEXIÓN
Puede colocarse en serie más de un aparato de maniobra:
 Al
abrir el circuito se hará actuar al que corresponda, de acuerdo con
el valor de la corriente a cortar.
 Al
cerrar el circuito se establecerá una secuencia lógica de aparatos en
serie.
Si hay un solo aparato, éste ha de ser capaz de actuar
correctamente en las condiciones más desfavorables de
funcionamiento anormal
8
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
EL ARCO ELÉCTRICO
Cuando un elemento de maniobra realiza un cierre o apertura en un circuito
se produce la unión o separación de una piezas metálicas de gran
conductividad llamadas contactos.
Arco Eléctrico: El medio aislante que separa dos partes conductoras con
niveles de tensión diferentes se ioniza cuando el campo eléctrico entre
ambas supera la rigidez dieléctrica de dicho medio aislante.
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
EL ARCO ELÉCTRICO
Un aparato eléctrico que conecta-desconecta elementos debe extinguir
rápidamente el arco eléctrico para evitar que la energía liberada lo
deteriore.
Los arcos más problemáticos se producen en la apertura de los contactos.
Durante el cierre, el arco se extingue por sí mismo
Los aparatos de maniobra se deben diseñar para la tensión del circuito
donde se van a instalar, ya que el establecimiento y apagado del arco
dependen de la tensión.
Poder de corte: Capacidad de un aparato para cortar la corriente bajo
unas condiciones que dependen del circuito donde está instalado (tensión,
cos(ϕ),…) http://www.global-download.schneider-
electric.com/852575770039EC5E/all/11E9230B61A9A301852575860044C94E/$File/capitulo_1_protecci%C3%B3n%20magnetot%C3%A9r
mica.pdf )
10
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CARACTERÍSTICAS DE LOS APARATOS DE CORTE
De acuerdo con las necesidades industriales existen
aparatos especializados cuyas principales características
son:
 Pueden
realizar gran número de maniobras en un tiempo
determinado
 Pueden accionarse a distancia (normalmente mediante un circuito
auxiliar accionado por pulsadores de marcha o paro)
 Pueden accionarse automáticamente mediante dispositivos que
detectan determinadas magnitudes físicas (eléctricas o no) que
provocan la actuación del interruptor. Estos dispositivos de
maniobra se denominan relés.
 Disponen de un aislamiento visible que permite observar a simple
vista sus contactos separados cuando el interruptor está abierto.
11
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
TIPOS DE APARAMENTA EN UNA INSTALACIÓN
APARATOS DE MANIOBRA
 Interruptor en carga: Permite conectar, soportar e interrumpir corrientes
nominales y sobrecargas. Puede soportar durante algún tiempo corrientes de
cortocircuito, pero no cortarlas.
 Contactor: Permite un elevado número de maniobras con corrientes del orden
de la nominal, pero no tiene capacidad de corte de corrientes superiores. Se
usan en automatizaciones industriales.
 Seccionador: Permite conectar o desconectar partes del circuito pero no tiene
poder de corte, por lo que sólo se acciona cuando por el circuito no circula
corriente. Se instala acompañado por otros aparatos de corte y su principal
función es de seguridad, haciendo visible la apertura de circuitos sin servicio.
APARATOS DE PROTECCIÓN
 Interruptor automático (también conocido como Magnetotérmico): Es capaz
de interrumpir elevadas corrientes de cortocircuito. Protege la instalación frente
a sobrecargas y cortocircuitos
 Fusibles: Permiten la desconexión del circuito ante sobrecargas y
cortocircuitos, pero no la conexión.
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
TIPOS DE APARAMENTA EN UNA INSTALACIÓN
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
ÍNDICE
1. Introducción
2. Interruptores automáticos
3. Fusibles
4. Contactores
5. Interruptores diferenciales
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
DEFINICIÓN
Un interruptor automático (UNE EN-60947) es un aparato
mecánico de conexión capaz de establecer, soportar e
interrumpir corrientes en las condiciones normales del circuito
en el que está instalado. Además es capaz de establecer,
soportar durante un tiempo determinado e interrumpir
corrientes en condiciones anormales especificadas del circuito,
tales como las de cortocircuito.
FUNCIÓN PRINCIPAL: Protección del circuito eléctrico
-Frente a sobrecargas
-Frente a cortocircuitos
Característica: Limitación en el número y frecuencia de
maniobras si se producen desconexiones con valores de la
corriente próximos a su poder de corte
15
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
16
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
COMPONENTES
 Juego
de contactos fijos y móviles
Tienen la misión de conectar y desconectar el circuito donde está
instalado el interruptor
En circuitos de cierta entidad existen dos tipos de contactos en cada
polo:
a) Contactos principales
Conducen la corriente del circuito de potencia cuando el interruptor está
cerrado: baja resistencia eléctrica, alta conductividad eléctrica y poca
tendencia a soldar. Se fabrican con aleaciones de plata con níquel, paladio o
cadmio.
b) Contactos de arco
Sirven para cebar el arco eléctrico entre ellos al abrir y no entre los
principales, evitando su erosión. Se fabrican con materiales altamente
resistentes a la erosión como el tungsteno.
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
COMPONENTES

Juego de contactos fijos y móviles
Contactos de arco
Contactos principales
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
COMPONENTES
 Cámara
de extinción o apagachispas
Es una parte del interruptor
automático a la que se transfiere el arco
y en la que se dan condiciones
favorables para su extinción.
 Medio
de corte
Medio donde se produce el arco
eléctrico.
En interruptores con baja intensidad
nominal, el medio de corte es el aire.
En interruptores con alta intensidad
nominal, el medio suele ser
hexafluoruro de azufre (SF6) o el vacío.
Fuente:
http://www.tuveras.com/aparamenta/magnetotermico.gif
19
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
COMPONENTES
 Disparadores
Dispositivos que actúan sobre los elementos de retención del
mecanismo, liberando la energía acumulada y provocando la apertura de
los contactos cuando se dan las condiciones adecuadas
a) DISPARADORES PRIMARIOS
Actúan por una señal generada en el circuito principal.
a) Disparadores directos: están recorridos por la corriente principal del circuito y actúan cuando la
corriente es superior a un valor determinado
b) Disparadores indirectos: están recorridos por una corriente secundaria, proporcional a la
principal, obtenida con transformadores de intensidad o resistencias calibradas (shunts)
b) DISPARADORES SECUNDARIOS
Actúan por la acción de una señal eléctrica generada en un circuito auxiliar
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
COMPONENTES

Disparadores
a) DISPARADORES PRIMARIOS
-Disparadores TÉRMICOS: Se basan en la deformación por calentamiento de las
corrientes que atraviesan el interruptor. Suelen estar formados por una lámina bimetálica
de dos elementos conductores de diferente coeficiente de dilatación. Se utilizan para la
protección de sobrecargas.
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
COMPONENTES

Disparadores
a) DISPARADORES PRIMARIOS
-Disparadores MAGNÉTICOS: Se basan en la fuerza electromagnética producida
por la corriente en la bobina de un electroimán. Se utilizan para la protección de
cortocircuitos
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
COMPONENTES

Disparadores
b) DISPARADORES SECUNDARIOS
-Disparadores Shunt o de emisión de corriente: Actúan cuando pasa corriente por
su bobina, que normalmente no está alimentada.
-Disparadores de mínima tensión: Actúan cuando se interrumpe la alimentación
de una bobina auxiliar o su tensión baja por debajo de un determinado nivel. Se
suele utilizar para vigilar la tensión de red.
Disparador Shunt
Disparador de mínima tensión
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CARACTERÍSTICAS DE LOS INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS
Número de polos:
Pueden ser bipolares, tripolares o tetrapolares. Normalmente en la industria se
emplean los dos últimos.
Naturaleza de la corriente:
Pueden ser de corriente continua o alterna. En el segundo caso debe indicarse la
frecuencia (50 Hz para Europa)
Tensiones asignadas:
Tensión de empleo (Ue): a ella se refieren los poderes de corte y cierre, así como las
categorías de comportamiento en cortocircuito.
 Tensión de aislamiento asignada (Ui): designa el aparato y a ella se refieren los ensayos
dieléctricos distancias de aislamiento y líneas de fuga.
 Normalmente Ue ≤ Ui

24
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CARACTERÍSTICAS DE LOS INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS
Intensidad térmica asignada (corriente nominal):
Es la máxima corriente que puede soportar el interruptor en
funcionamiento continuo indefinido (In). Su valor suele oscilar entre
10 y 4.000 A
Poder de corte asignado en cortocircuito:
Es la máxima corriente de cortocircuito (Ic) que el fabricante garantiza
que se puede cortar en unas condiciones determinadas, definidas por
una “categoría de comportamiento en cortocircuito”
Poder de cierre asignado en cortocircuito:
Es la máxima corriente de cortocircuito que el fabricante garantiza que
se puede establecer en unas condiciones determinadas, definidas por
una “categoría de comportamiento en cortocircuito”
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CARACTERÍSTICAS DE LOS INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS
Número de disparadores y tipo:
Generalmente disponen de disparadores directos e indirectos térmicos
y magnéticos, que pueden ser fijos o ajustables, permitiendo fijar el
valor de disparo dentro de un margen y un retardo en el tiempo de
disparo. También se puede disponer de disparadores secundarios
Curva característica de disparo:
Curva que indica el tiempo de disparo de los disparadores en función de
la corriente. Se dan para una temperatura de referencia de 30ºC,
indicando el fabricante cómo afecta la temperatura a los valores de la
curva.
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CARACTERÍSTICAS DE LOS INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS
Curva característica de disparo:
Fuente:
http://www.tuveras.com/aparamenta/magnetotermico.htm
Fuente:
http://www.globaldownload.schneiderelectric.com/852575770039EC5E/all/1
1E9230B61A9A301852575860044C94E
/$File/capitulo_1_protecci%C3%B3n%2
0magnetot%C3%A9rmica.pdf
O ver documento carpeta Material de
la asignatura:
Aparatos de protección
magnetotérmica- Schneider Electric.pdf
27
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
PEQUEÑOS INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS (PIA)
Son interruptores automáticos sencillos para aplicaciones domésticas y análogas
(sector terciario) para la protección de conductores a sobrecargas y cortocircuitos.
Se les suele denominar interruptores magnetotérmicos.
Son interruptores de corte en el aire con corrientes asignadas inferiores a 125 A y
poderes de corte inferiores a 25 kA.
Pueden ser utilizados por personas no especialistas y no necesitan
mantenimiento
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
PEQUEÑOS INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS (PIA)
Los diferencia del resto de interruptores automáticos:
Que disponen de un disipador directo térmico y otro electromagnético, ambos sin
posibilidad de regulación. Algunos fabricantes permiten opcionalmente disparador
secundario
•
Las características de disparo I(t) están normalizadas. Hay tres tipos de curva, cada una
de las cuales con unos márgenes de disparo
•
29
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
PEQUEÑOS INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS (PIA)
Curva B
Suele utilizarse para protección : disparo entre 2,6 y 3,85 In): Protección de generadores, de personas y grandes longitudes de
cable (en régimen TN e IT). Sobrecarga: térmico estándar. Cortocircuito: umbrales magnéticos fijados por curva B (Im entre 3 y 5
In o 3,2 y 4,8 In según los aparatos, según UNE-EN 60898 y UNE-EN 60947-2 respectivamente). Im: intensidad de regulación del
disparo magnético.
Curva C
Equivalente a la antigua curva U: disparo entre 3,85 y 8,8 In): Protección de cables alimentando receptores clásicos. Sobrecarga:
térmico estándar. Cortocircuito: umbrales magnéticos fijados por curva C (Im entre 5 y 10 In o 7 y 10 según los aparatos, según
UNE-EN 60898 y UNE-EN 60947-2 respectivamente).
Curva D
Es apropiada para protección de equipos con intensidades de arranque altas. Protección de cables alimentando receptores con
fuertes puntas de arranque. Sobrecarga: térmico estándar. Cortocircuito: umbrales magnéticos fijados por curva D (Im entre 10 y
14 In según UNE-EN 60898 y UNE-EN 60947-2).
Curva MA:
Protección arranque de motores. Sobrecarga: no hay protección. Cortocircuito: umbrales magnéticos fijados por curva MA (Im
fijado a 12 In (1) según UNE-EN 60947-2).
Curva Z:
Protección de circuitos electrónicos. Sobrecarga: térmico estándar. Cortocircuito: magnéticos fi jados por curva Z (Im entre 2,4 y
3,6 In según UNE-EN 60947-2).
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
ÍNDICE
1. Introducción
2. Interruptores automáticos
3. Fusibles
4. Contactores
5. Interruptores diferenciales
31
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
FUSIBLES
Son dispositivos que abren el circuito en el que están instalados
cuando la corriente que circula por ellos provoca, por calentamiento,
la fusión de uno o varios de sus elementos previstos para este fin.
El tiempo de fusión depende del valor de la corriente aplicada
Un fusible consta de dos partes:
• CONJUNTO PORTADOR: Es la parte fija que sustenta el cartucho fusible y
dispone de los elementos de conexión con el resto de la instalación. A su
vez, consta de base, bornes y portafusibles. A veces dispone de una
envolvente.
• CARTUCHO FUSIBLE: Es el elemento recambiable del fusible. Consta de
contactos, aislante, elemento conductor y material extinto.
32
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
FUSIBLES
33
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
FUSIBLES: PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
Al pasar una corriente por el filamento conductor del fusible se disipa
energía por efecto Joule, que eleva la temperatura del conductor.
Según sea el valor de la corriente y su evolución en el tiempo puede
pasar:
Que se alcance una temperatura de equilibrio en los elementos
conductores. En este caso el elemento conductor NO FUNDE mientras la
corriente está estabilizada en un valor eficaz constante
 Que se alcance la temperatura de fusión del metal. En este caso el
filamento FUNDE y se abre el circuito

Si la corriente que es establece es superior al poder de corte del fusible,
éste no podrá extinguir el arco y se disipará gran cantidad de energía,
pudiendo llegar a destruirse.
34
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
FUSIBLES: PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El tiempo de funcionamiento (tfun) del fusible es el tiempo que
transcurre desde que empieza a circular la corriente i(t) que provoca la
fusión del fusible hasta que se extingue esta corriente.
El tiempo de funcionamiento se divide en tiempo de prearco (desde
que empieza a circular la corriente hasta que se inicia el arco) y tiempo
de arco (hasta que se extingue esta corriente)
El tiempo de funcionamiento puede variar ampliamente en función del
valor de la corriente y de su evolución en el tiempo
Los fusibles cuyo tiempo de funcionamiento es inferior a 0,01 s se
denominan fusibles limitadores
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
FUSIBLES: CARACTERÍSTICAS del CONJUNTO PORTADOR
•Tensión asignada:
Entre 120 y 690 V en corriente alterna
Entre 110 y 750 V en corriente continua
•Corriente asignada
•Clase de corriente (continua o alterna)
•Potencia asignada disipable admitida (relacionada con la
del cartucho fusible
•Valor de cresta de la corriente admisible
•Número de fases (pueden fabricarse soportes formando un
conjunto para varios cartuchos)
•Dimensiones y tamaños
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
FUSIBLES: CARACTERÍSTICAS del CARTUCHO FUSIBLE
•Tensión asignada: coincide con la del conjunto portador, aunque puede ser
inferior (nunca superior)
•Corriente asignada: los valores normalizados son: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25,
32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000 y 1250
A.
•Clase de corriente y frecuencia, en su caso
•Potencia asignada disipada
•Poder de corte asignado. Los fusibles se caracterizan por su alto poder de
corte, normalmente por encima de los 100 kA
•Características tiempo-corriente
•Zona de ruptura
•Características de limitación
•Características I2t
•Dimensiones y tamaño
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
FUSIBLES: CARACTERÍSTICAS TIEMPO-CORRIENTE
Son curvas que dan el tiempo de prearco o de
funcionamiento en función de la corriente prevista
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
FUSIBLES: CARACTERÍSTICAS TIEMPO-CORRIENTE
•Intensidad convencional de no fusión (Inf): Es el valor de la corriente
que el cartucho puede soportar sin fundir en un tiempo dado, llamado
tiempo convencional tc
•Intensidad convencional de fusión (If): Es el valor de la corriente que
provoca la fusión en un tiempo igual al tiempo convencional o menor
39
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
FUSIBLES: DENOMINACIÓN
Los fusibles se designan con dos letras:
• La primera indica el rango de corrientes que el fusible es capaz de
cortar (zona de corte):
• Tipo g (uso general): pueden cortar todas las corrientes por encima
de su corriente convencional de fusión hasta su poder de corte
• Tipo a (de acompañamiento): garantizan el funcionamiento sólo
para valores superiores a un determinado valor de K·In con K=3-4
hasta su poder de corte
• La segunda indica el tipo de elemento a proteger:
•
•
•
•
•
Cable (G)
Motor (M)
Semiconductor (R)
Minería (B)
Circuitos domésticos de baja intensidad,…
40
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
FUSIBLES: VENTAJAS E INCONVENIENTES
Ventajas:
• Son baratos en relación con el servicio que prestan.
• Tienen reducido volumen.
Inconvenientes:
• La diferencia entre la corriente asignada In y la corriente de
fusión If no corresponden siempre con la corriente nominal del
circuito a proteger, lo que hace difícil la protección estricta a
sobrecargas.
• Es fácil sustituir un fusible por otro de calibre superior, eliminando
la protección del circuito.
• Si en un sistema trifásico se funde el fusible de una sola fase, las
otras dos siguen estando en servicio, pudiendo provocar averías.
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• No admite la realización de maniobras eléctricas.
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
ÍNDICE
1. Introducción
2. Interruptores automáticos
3. Fusibles
4. Contactores
5. Interruptores diferenciales
42
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONTACTORES
Son dispositivos que abren y cierran un circuito eléctrico
de forma remota, estando los contactos abiertos en
posición de reposo.
Pueden ser accionados por diversos medios
(electromagnéticos, neumáticos, electroneumáticos) pero
NO manualmente. Generalmente se accionan de forma
electromagnética.
43
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONTACTORES: CARACTERÍSTICAS
realizar un número elevado de maniobras y con elevada
frecuencia, que los distingue del resto de los aparatos de corte.
 Permiten
 Permiten
mandar un equipo desde un lugar alejado actuando
eléctricamente sobre la bobina del contactor.
de forma automática, lo que lo hace muy útil especialmente en
instalaciones con motores con el correspondiente circuito de maniobra.
 Opera
 Permite
maniobrar cargas trifásicas de potencia elevada con señales
de potencia muy baja a través del circuito de mando.
44
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONTACTORES: COMPONENTES
Sistema de accionamiento:
Está formado por un circuito magnético con una parte fija y
una móvil y una bobina de excitación. Puede ser
alimentado por corriente continua o alterna
Contactos principales:
Aseguran la apertura y cierre del circuito principal
Contactos auxiliares:
Formarán parte de los circuitos de maniobra en los
procesos de automatización. Pueden formar parte del
circuito de mando de otros aparatos de conexión
45
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONTACTORES: COMPONENTES
Circuito de mando:
Actúa sobre la bobina de excitación
Circuito principal:
Es el circuito eléctrico (normalmente trifásico) cuya conexión y
desconexión realiza el contactor por medio de sus contactos
principales
Circuitos auxiliares:
Son los circuitos sobre los que actúa el contactor por medio de sus
contactos auxiliares y se emplean para señalización o maniobra
46
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONTACTORES: FUNCIONAMIENTO
Se cierra el circuito de
mando
47
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONTACTORES: FUNCIONAMIENTO
48
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
SISTEMA DE ACCIONAMIENTO
El sistema de accionamiento de un contactor está formado
por los siguientes elementos:
 Electroimán
 Opción 1: de corriente contínua.
 Opción 2: de corriente alterna.
 Contactos principales
 Contactos auxiliares
 De cierre
 De apertura
49
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
SISTEMA DE ACCIONAMIENTO
Electroimán alimentado por corriente continua:
Consta de dos partes:


Yugo (parte fija), que soporta la bobina
Martillo (parte móvil), solidaria al conjunto móvil del contactor
El núcleo magnético es de acero macizo
Al circular corriente por la bobina aparece un campo magnético que
crea la fuerza necesaria para atraer el martillo
F = 4 ⋅ B ⋅ S ⋅ 10
2
−8
F, fuerza electromagnética (kp)
B, inducción magnética (gauss)
S, sección del núcleo (cm2)
50
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
SISTEMA DE ACCIONAMIENTO
Contactos principales:
Se encargan de abrir o cerrar el circuito eléctrico principal donde está
instalado el contactor.
Son las piezas sometidas al trabajo más duro.
Están formados por unos elementos fijos y otros elementos móviles,
solidarios a la parte móvil del circuito magnético.
Las formas de los contactos son: esférico-esférico, plano-plano y planoesférico.
51
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONTACTORES: CARACTERÍSTICAS
Valores asignados: Tensiones e intensidades

Tensiones asignadas. Se definen dos:
Tensión de aislamiento (Ui). Es la de diseño del contactor y es a la que
se refieren los contactos normalizados.
 Tensión de empleo (Ue). Describe una aplicación concreta del
contactor. A un contactor se le pueden asignar diferentes tensiones de
empleo, que serán iguales o inferiores a la tensión de aislamiento
(Ue≤Ui)


Intensidades asignadas. Se definen dos:
Intensidad térmica convencional asignada (Ithe). Es la máxima
corriente que un contactor puede soportar en servicio de 8 horas sin
envolvente y en las condiciones establecidas en la norma.
 Intensidad de empleo asignada (Ie). Describe una aplicación concreta
definida por el fabricante con el contactor trabajando a una
determinada tensión de empleo.

52
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONTACTORES: CARACTERÍSTICAS
Valores asignados: Servicios asignados
Servicio de 8 horas: Es el que se produce cuando los contactos principales
están cerrados durante un tiempo inferior o igual a 8 horas, siendo la
corriente que circula por ellos constante y alcanzándose el equilibrio
térmico.
 Servicio continuo o ininterrumpido: Es el que se produce en las condiciones
anteriores pero para un tiempo superior a 8 horas
 Servicio intermitente: Los contactos están abiertos y cerrados
periódicamente durante un tiempo corto que no permite alcanzar el
equilibrio térmico.


FACTOR DE MARCHA: relación entre el tiempo durante el que está
pasando la corriente y la duración de un ciclo
Ejemplo: Un servicio intermitente de 50 A pasando durante 6 minutos cada 10
minutos se escribiría 50A, 6/10m o 50A,60%.
Valores normales de factor de marcha: 15, 25, 40 y 60%
53
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONTACTORES: CARACTERÍSTICAS
Valores asignados: Servicios asignados

Servicio intermitente:
En función de las maniobras que se pueden realizar por hora existen
diferentes tipos de clases normalizadas de servicio:

Servicio temporal: Durante el período en que los contactos principales
están cerrados no alcanzan el equilibro térmico, y durante el tiempo en
que están abiertos todas las partes del contactor alcanzan la temperatura
ambiente.
54
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONTACTORES: CARACTERÍSTICAS
Valores asignados: Poderes de cierre y corte

Poder de corte asignado
Es la máxima corriente que el fabricante garantiza que se puede cortar en
unas condiciones determinadas, que dependen de la categoría de empleo
(EN 60947-4). Los contactores se diseñan para soportar esfuerzos
térmicos y magnéticos ocasionados por sobrecargas (arranque de
motores, frenados eléctricos,…) pero NO cortocircuitos

Poder de cierre asignado en cortocircuito:
Es la máxima corriente que el fabricante garantiza que se puede establecer
en unas condiciones determinadas, que dependen de la categoría de
empleo (EN 60947-4) sin fallos ni desgaste apreciable
El fabricante suministra estos valores para garantizar que el contactor abrirá
sin problemas si la apertura ocurre cuando hay una corriente superior a la
normal.
55
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONTACTORES: CARACTERÍSTICAS
Valores asignados: Categoría de empleo
Es el conjunto de condiciones normalizadas de utilización correspondiente a
una aplicación real, que determinan las condiciones en las que se efectúa el
corte y, por tanto, sirven para definir el poder de corte de un contactor.
Las categorías se definen por las letras AC (12 categorías) o DC (4
categorías), según sean contactores de corriente alterna o continua,
seguidos por el número identificativo de cada aplicación.
56
Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONTACTORES: CARACTERÍSTICAS
Valores asignados: Endurancia mecánica y eléctrica
 Endurancia
mecánica: Medida del desgaste mecánico del
contactor. Se da en función del número de maniobras que
soporta en vacío hasta la rotura (se suele dar en millones de
maniobras)
 Endurancia
eléctrica: Medida del desgaste eléctrico que sufre
el contactor (se suele dar en número de ciclos de maniobras
de carga en unas condiciones determinadas en la norma UNE
20-109)
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
CONTACTORES: CARACTERÍSTICAS
Características del circuito de mando
El circuito de mando se caracteriza por su tensión de alimentación.
Su utilización estará comprendida entre el 85% y el 110% de su valor
nominal para garantizar el funcionamiento del contactor
Ejemplo: un contactor con una tensión nominal del circuito de mando de 48 V se
activará cuando la tensión se encuentre entre 40,8 y 52,8 V
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
ÍNDICE
1. Introducción
2. Interruptores automáticos
3. Fusibles
4. Contactores
5. Interruptores diferenciales
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
INTERRUPTOR DIFERENCIAL
Son dispositivos que abren y cierran un circuito eléctrico cuando detectan
una corriente de fugas (o corriente diferencial) desde los conductores
activos de la instalación (fases y neutro) a masa.
Son capaces de detectar corrientes de fugas muy bajas, del orden de
hasta 10 mA. Son muy eficaces en la protección de las personas en
instalaciones de baja tensión (protección contra contactos indirectos)
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
INTERRUPTOR DIFERENCIAL
¿Cómo funciona?
En toda instalación en funcionamiento normal, la suma vectorial de la
corriente que atraviesa los conductores activos debe ser nula:
→
∑I
a
=0
→
Si la distribución es monofásica:
∑I
Si la distribución es trifásica sin neutro:
Si la distribución es trifásica con neutro:
a
→
→
= IF + IN = 0
→
∑I
a
→
∑I
a
→
→
→
→
→
→
= IR + IS + IT = 0
→
= IR + IS + IT + IN = 0
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
INTERRUPTOR DIFERENCIAL
¿Cómo funciona?
Esta suma sólo será distinta de cero si parte de la corriente se deriva a la
envolvente del aparato (masa) y a través de ésta a tierra, en caso de que la
masa esté conectada a tierra .
En caso de defecto:
→
∑I
a
→
= Id ≠ 0
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
INTERRUPTOR DIFERENCIAL
¿Cómo funciona?
Esta suma sólo será distinta de cero si parte de la corriente se deriva a la
envolvente del aparato (masa) y a través de ésta a tierra, en caso de que la
masa esté conectada a tierra .
En caso de defecto:
→
∑I
a
→
= Id ≠ 0
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
INTERRUPTOR DIFERENCIAL
¿Cómo funciona?
La corriente diferencial es detectada por un núcleo toroidal de material
ferromagnético atravesado por todos los conductores activos que alimental el
circuito excepto el conductor de protección
Las corrientes que atraviesan los
conductores producen un flujo
magnético inducido φR que será
nulo cuando la suma vectorial de
estas corrientes sea cero (Id=0)
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
INTERRUPTOR DIFERENCIAL
¿Cómo funciona?
Cuando φR≠0 se origina una tensión inducida en la bobina auxiliar (1), que
alimenta la bobina de disparo del elemento de corte del circuito
Ud
Ud
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
INTERRUPTOR DIFERENCIAL: COMPONENTES
1. Transformador de intensidad: Es el elemento sensible a la corriente diferencial
2. Disparador: Actúa sobre el mecanismo de retención de los contactos móviles
cuando se detecta una corriente de fugas
3. Mecanismo de retención de los contactos móviles
4. Juego de contactos móviles
5. Circuito de prueba: pulsando el botón (T) aparece una corriente diferencial y el
interruptor dispara
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
INTERRUPTOR DIFERENCIAL: CARACTERÍSTICAS
Corriente diferencial nominal (I∆N):
También llamada sensibilidad es el valor de corriente diferencial para
la que el interruptor abre el circuito. Se distinguen dos tipos:


Alta sensibilidad: I∆N≤30mA
Baja sensibilidad: I∆N>30mA (normalmente 300 o 500 mA; en usos
industriales puede ser de 1 A o superior)
Corriente nominal de no funcionamiento (I∆nf)
Es la corriente por debajo de la cual se garantiza que el interruptor no
abre el circuito. Suele ser la mitad que la sensibilidad
Corriente nominal (IN)
Es la corriente de diseño del interruptor y que, como máximo, circulará
en condiciones normales. Suele estar entre 16 y 250 A
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
INTERRUPTOR DIFERENCIAL: CARACTERÍSTICAS
Tensión nominal de utilización (UN):
Es la tensión de diseño del dispositivo
Número de polos:
Los interruptores pueden ser bipolares, tripolares y tetrapolares, que
también se pueden usar como bipolares o tripolares.
Poder de corte:
Capacidad del dispositivo de poder abrir el circuito cuando las corrientes de
defecto no son bajas (cortocircuitos débiles, normalmente de 1,5 a 5 kA). No
obstante, no son elementos para eliminar cortocircuitos, por lo que los
interruptores diferenciales deben protegerse con fusible o interruptores
automáticos en serie, que protegen también al resto de la instalación
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
ANEXO
SELECCIÓN DE ELEMENTOS DE PROTECCIÓN
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
Protección frente a sobrecargas:
Según la norma UNE 20 460, el aparato de protección protege contra
sobrecargas a un conductor si se verifican las siguientes condiciones:
Siendo,
Ib: intensidad de empleo
In: intensidad nominal del aparato o intensidad de ajuste.
Iz: Intensidad máxima admisible
I2: intensidad convencional de funcionamiento.
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
Protección frente a sobrecargas:
Los interruptores automáticos normalizados cumplen, además la siguiente
condición:
Intensidades normalizadas para interruptores automáticos:
Hasta 400V: 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63 A
Potencia: …, 40, 63, 80, 100, 125, 160, 250 A
De este modo, en el caso de los interruptores automáticos, si se
cumple la primera condición la segunda se cumple necesariamente.
Mientras que los fusibles de tipo gG cumplen la siguiente:
Intensidades normalizadas para fusibles en BT:
2, 4, 6, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100, 125,
160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000A
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
Protección frente a cortocircuitos:
Durante un cortocircuito, la intensidad a través del conductor será muy
elevada, y el elemento de protección tendrá que ser capaz de cortar
intensidades muy altas. Estas intensidades son peligrosas tanto por
motivos térmicos, como electromagnéticos.
Los elementos de protección deberán cumplir las
siguientes características:
- PdC>Icc,max: El poder de corte debe superar la máxima corriente de
cortocircuito posible.
- Icc,min>Ia: La intensidad de disparo debe ser menor que la menor
intensidad de cortocircuito posible.
-Icc,max<It: La intensidad de cortocircuito máxima debe ser menor que la
intensidad capaz de causar daños térmicos en la instalación durante el
tiempo de disparo. Esta condición se cumple en los interruptores y
fusibles limitadores.
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Tema 3.3. Aparamenta eléctrica
Calculo de corrientes de cortocircuito:
Asumiremos que durante el cortocircuito, la tensión de alimentación
permanece invariable (hipotesis de potencia de cortocircuito infinita).
De este modo, la corriente de cortocircuito se calcula como:
Siendo,
V: tensión compuesta de alimentación.
Icc1: Intensidad de cortocircuito.
Zcc: Impedancia desde el punto de cortocircuito al punto donde se
considera potencia infinita (habitualmente primario del transformador).
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