Los conceptos básicos de un Contactor y diferentes tipos de Contactores

Introducción a los contactores

Un contactor es un dispositivo eléctrico que se utiliza para encender o apagar un circuito eléctrico. Se considera un tipo especial de relé. Sin embargo, la diferencia básica entre el relé y el contactor es que el contactor se usa en aplicaciones con mayor carga de corriente, mientras que el relé se usa para aplicaciones de corriente más baja. Los contactores se pueden montar en campo fácilmente y son de tamaño compacto. Generalmente, estos dispositivos eléctricos cuentan con múltiples contactos. En la mayoría de los casos, estos contactos están normalmente abiertos y proporcionan energía operativa a la carga cuando la bobina del contactor está energizada. Los contactores se utilizan más comúnmente para controlar motores eléctricos.

Hay varios tipos de contactores y cada tipo tiene su propio conjunto de características, capacidades y aplicaciones. Los contactores pueden interrumpir la corriente en una amplia gama de corrientes, desde unos pocos amperios hasta miles de amperios, y voltajes desde 24 VCC a miles de voltios. Además, estos dispositivos eléctricos vienen en diferentes tamaños, variando desde dispositivos portátiles hasta dispositivos que miden un metro o una yarda por lado, aproximadamente.

El área de aplicación más común de un contactor es la alta tensión. Los contactores son conocidos por su capacidad para manejar corrientes de más de 5000 amperios y alta potencia de más de 100 kW. Las corrientes de motores grandes producen arcos al ser interrumpidos. Estos arcos se pueden reducir y controlar mediante un contactor.

Componentes del contactor

Los siguientes tres componentes son componentes cruciales del contactor:

1. Bobina o electroimán: este es el componente más crucial de un contactor. La fuerza impulsora que se requiere para cerrar los contactos es proporcionada por la bobina o electroimán del contactor. La bobina o electroimán y los contactos están protegidos por una carcasa.
2. Carcasa: al igual que en cualquier otra aplicación, los contactores también cuentan con una carcasa que proporciona aislamiento y protección a fin de evitar el contacto del personal con los contactos. La carcasa protectora está fabricada con diferentes materiales tales como policarbonato, poliéster, nylon 6, baquelita y plásticos termo estables entre otros. Generalmente, el contactor de marco abierto cuenta con un gabinete adicional, que protege el dispositivo de las inclemencias del tiempo y los peligros de el polvo y el aceite.
3. Contactos: este es otro importante componente de este dispositivo eléctrico que realiza la tarea de transporte de corriente del contactor. Hay diferentes tipos de contactos en un contactor tales como los resortes de contacto, contactos auxiliares y contactos de potencia. Cada tipo de contacto tiene un papel individual que desempeñar.

Cómo funciona un Contactor

Principio de funcionamiento de un contactor: La corriente que pasa a través del contactor excita el electroimán. El electroimán excitado produce un campo magnético, lo que hace que el núcleo del contactor mueva la armadura. Un contacto normalmente cerrado (NC) completa el circuito entre los contactos fijos y los contactos móviles. Esto permite que la corriente pase a través de estos contactos a la carga. Cuando se elimina la corriente, la bobina se desenergiza y abre el circuito. Los contactos de los contactores son conocidos por su rápida acción de apertura y cierre.

Diferentes tipos de dispositivos contactores

Interruptor de Cuchilla

El interruptor de cuchilla se usó a principios del siglo XIX. Probablemente fue el primer contactor que se utilizó para controlar (arrancar o parar) motores eléctricos. El interruptor consistía en una tira de metal, que caía sobre un contacto. Este interruptor tenía una palanca para jalar del interruptor hacia abajo o empujarlo hacia arriba. En ese entonces, uno tenía que nivelar el interruptor de cuchilla en la posición cerrada colocándose junto a él. Sin embargo, hubo un problema con este método de conmutación, haciendo que los contactos se desgastaran rápidamente, ya que era difícil abrir y cerrar manualmente el interruptor lo suficientemente rápido para evitar la formación de arcos. Como resultado de esto, los interruptores de cobre blando sufrieron corrosión, lo que los hizo más vulnerables a la humedad y la suciedad. A lo largo de los años, el tamaño de los motores aumentó, lo que genero aún más la necesidad de corrientes más grandes para operarlos. Esto creó un peligro físico potencial para operar interruptores que transportan corriente tan alta, lo que conlleva a un problema de seguridad grave. A pesar de realizar varias mejoras mecánicas, el interruptor de cuchilla no pudo desarrollarse completamente debido a los problemas y riesgos relacionados con la operación peligrosa y la corta vida útil de los contactos.

Controlador manual

Dado que el interruptor de cuchilla se volvió potencialmente peligroso de usar, los ingenieros idearon otro dispositivo contactor, que ofrecía una serie de características que le faltaban al interruptor de cuchilla. Este dispositivo se denominó controlador manual. Estas características incluyen:

• Seguro de operar
• Unidad no expuesta, debidamente protegida
• Tamaño físico más pequeño
• Contactos de ruptura simple reemplazados por contactos de ruptura doble

Como su nombre lo indica, los contactos de apertura doble pueden abrir el circuito en dos lugares al mismo tiempo. De esta forma, incluso en espacios más pequeños, es posible trabajar con más corriente. Los contactos de doble ruptura dividen la conexión de tal manera que se forman dos conjuntos de contactos.

El interruptor, o botón del controlador manual, no se opera de forma remota y está conectado físicamente al controlador.

El circuito de alimentación se activa una vez que un operador activa el controlador manual. Una vez activado, lleva la electricidad a la carga. Pronto, los contactores manuales reemplazaron por completo los interruptores de cuchilla e incluso hoy en día se están utilizando diferentes variaciones de estos tipos de contactores.

Contactor magnético

El contactor magnético no requiere intervención humana y funciona electromecánicamente. Este es uno de los diseños más avanzados de un contactor, que se puede operar de forma remota. Por lo tanto, ayuda a eliminar los riesgos involucrados en operarlo manualmente y exponer al personal de operación a un peligro potencial. El contactor magnético solo requiere una pequeña cantidad de corriente de control para abrir o cerrar el circuito. Este es el tipo de contactor más comúnmente utilizado en aplicaciones de control industrial.

Expectativa de vida de un Contactor o vida útil del Contacto

La expectativa de vida de un contactor o su “vida útil de contacto” es una de las mayores preocupaciones de un usuario. Es natural que si los contactos se abran y cierren con mayor frecuencia, la vida del contactor disminuirá. La apertura y el cierre de los contactos crean un arco eléctrico que genera calor adicional. La producción continua de estos arcos puede dañar la superficie de contacto.

Asimismo, los arcos eléctricos provocan picaduras y marcas de quemaduras, que eventualmente ennegrecen los contactos. Sin embargo, el depósito u óxido negro en los contactos los hace aún más capaces de conducir la electricidad de manera eficiente. No obstante, cuando los contactos se desgastan y corroen en gran medida, es necesario reemplazarlos.

Por lo tanto, cuanto más rápido se cierra el contacto, más rápido se extingue el arco. Esto a su vez ayuda a aumentar la vida útil del contacto. Las últimas versiones de contactores están diseñadas de tal manera que cierran de forma muy rápida y enérgica. Esto hace que se golpeen entre sí y produzcan una acción de rebote mientras rebotan. Esta acción se conoce como rebote de contacto. El fenómeno de rebote por contacto crea un arco secundario. No solo es importante cerrar los contactos rápidamente, sino también reducir el rebote de los contactos. Esto ayuda a reducir el desgaste y la formación de arcos secundarios.

NEMA vs IEC

Hay dos estándares para contactores: NEMA e IEC.

NEMA (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos)

NEMA es la asociación comercial más grande de fabricantes de equipos eléctricos en los Estados Unidos. NEMA alentó a los fabricantes a estandarizar los tamaños de bastidor para permitir a los usuarios especificar, comprar e instalar con confianza componentes eléctricos de diferentes fabricantes sin muchas complicaciones y referencias cruzadas. Los contactores NEMA también están diseñados con factores de seguridad que van más allá de las clasificaciones de diseño (sobredimensionados), hasta un 25%. NEMA es principalmente un estándar norteamericano.

Los contactores NEMA para motores de bajo voltaje (menos de 1,000 voltios) están clasificados de acuerdo con el tamaño NEMA, lo que proporciona una clasificación de corriente continua máxima y una clasificación por caballos de fuerza para motores de inducción conectados. Los tamaños de contactores estándar NEMA se designan de 00, 0, 1, 2, 3 a 9.

IEC (Comisión Electrotécnica Internacional)

IEC es un estándar mundial. Los contactores IEC no están sobredimensionados. Son más pequeños que los contactores NEMA y menos costosos. La gama de tamaños ofrecida por los fabricantes es más numerosa que las diez normas NEMA. Como tal, son más específicos para una aplicación determinada y se especifican cuando se comprenden bien las condiciones de funcionamiento. Considerando que, NEMA puede elegirse cuando las condiciones de funcionamiento, como la carga, no están bien definidas.

Los contactores IEC también son "seguros para los dedos". Mientras que NEMA requiere cubiertas de seguridad en los terminales del contactor. Otra diferencia clave es que los contactores IEC reaccionan más rápido a las sobrecargas, los contactores NEMA son mejores para resistir cortocircuitos.

Las personas a menudo perciben erróneamente los contactores NEMA como más robustos. En realidad, esto se debe a que su diseño está sobredimensionado.

Las siguientes dos tablas detallan cómo dimensionan los arrancadores y contactores NEMA e IEC.

Aplicaciones

Control de iluminación

Los contactores se utilizan a menudo para proporcionar un control central para grandes instalaciones de iluminación, como en un edificio de oficinas o en un edificio comercial. Para reducir el consumo de energía en las bobinas de los contactores, se utilizan contactores de enclavamiento, que tienen dos bobinas de operación. Una bobina, momentáneamente energizada, cierra los contactos del circuito de potencia, que luego se mantienen cerrados mecánicamente. La segunda bobina abre los contactos.

Arrancador de motor eléctrico

Los contactores se pueden utilizar como arrancadores magnéticos. Un arrancador magnético es un dispositivo diseñado para proporcionar energía a motores eléctricos. Incluye un contactor como componente esencial al mismo tiempo que proporciona protección contra corte de energía, bajo voltaje y sobrecarga.

Ejemplos de control de motores

Resumen

Un contactor es un tipo especial de relé que se utiliza para establecer o interrumpir un circuito eléctrico. Se utilizan más comúnmente con motores eléctricos y en aplicaciones de iluminación. El uso de un contactor proporciona un nivel de aislamiento, lejos de las altas corrientes eléctricas asociadas con esas aplicaciones, protegiendo a los trabajadores y al equipo. Los contactores IEC son más pequeños y se ofrecen en una amplia variedad de tamaños, mientras que los contactores NEMA son más grandes y están diseñados con factores de seguridad que van más allá de las clasificaciones de diseño hasta en un 25%. IEC es un estándar global. Los contactores NEMA se utilizan principalmente en América del Norte; sin embargo, más empresas están adoptando contactores IEC. c3controls se especializa en IEC.

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