Esquemas de conexión del arrancador magnético para 220 V y 380 V + características de la conexión independiente

El arrancador magnético es un dispositivo que se encarga del funcionamiento ininterrumpido y conforme a los estándares del equipo. Con él se realiza la distribución de la tensión de alimentación y se controla el funcionamiento de las cargas conectadas.

La mayoría de las veces, a través de él se suministra alimentación a los motores eléctricos. Y también a través de él se realiza el inversor del motor y su parada. Todas estas maniobras las permitirá realizar un esquema de conexión correcto del arrancador magnético, que puede montar usted mismo.

En este material hablaremos sobre el dispositivo y los principios de funcionamiento del arrancador magnético, y también analizaremos los detalles de la conexión del dispositivo.

Diferencia entre arrancador magnético y contactor

A menudo, al seleccionar un dispositivo de conmutación, surge confusión entre los arrancadores magnéticos (AM) y los contactores. Estos dispositivos, a pesar de su similitud en muchas características, son conceptos diferentes. El arrancador magnético integra una serie de aparatos, conectados en un mismo nodo de control.

En un arrancador magnético pueden incluirse varios contactores, además de dispositivos de protección, accesorios especiales y elementos de control. Todo esto está encerrado en una carcasa con cierto grado de protección contra la humedad y el polvo. Con estos dispositivos se controla principalmente el funcionamiento de motores asíncronos.

El voltaje máximo con el que opera el arrancador magnético depende de la bobina electromagnética de inductancia. Existen arrancadores magnéticos de pequeñas capacidades nominales: 12, 24, 110 V, pero los más comunes son los de 220 y 380 V.

El contactor es un dispositivo monobloque con un conjunto de funciones previstas por su diseño específico. Mientras que los arrancadores se utilizan en esquemas bastante complejos, los contactores están presentes principalmente en esquemas simples.

Dispositivo y propósito del dispositivo

Comparando la conexión del MP y el contactor, se puede concluir que el primer dispositivo se diferencia del segundo en que se utiliza para arrancar un motor eléctrico. Incluso se podría decir que el MP es el mismo contactor con el que se controla el motor eléctrico.

Esta diferencia es tan condicional que últimamente muchos fabricantes llaman a los MP contactores de corriente alterna, pero de pequeño tamaño. Además, la mejora constante de los contactores los ha hecho universales, por lo que se han vuelto multifuncionales.

Propósito del arrancador magnético

Los MP y los contactores se integran en redes eléctricas que transportan corriente con tensión alterna o continua. Su funcionamiento se basa en la inducción electromagnética.

El dispositivo está equipado con contactos de señal y aquellos a través de los cuales se suministra la alimentación. Los primeros se denominan auxiliares, los segundos, principales.

Los botones de arranque con los que se equipa el circuito garantizan un funcionamiento cómodo. Si es necesario desconectar la carga, basta con pulsar la tecla «Parada». Con ello, dejará de llegar tensión a la bobina del arrancador y el circuito se abrirá.

Los MP controlan de forma remota instalaciones eléctricas, incluidos los motores eléctricos. Su función de protección es nula; solo si desaparece la tensión o al menos cae por debajo del 50%, los contactos de potencia se abren.

Después de detener el equipo en cuyo circuito está instalado el contactor, este nunca se encenderá por sí solo. Para ello, será necesario pulsar la tecla «Marcha».

Para la seguridad, esto es un punto muy importante, ya que quedan completamente excluidos los accidentes provocados por el encendido espontáneo de la instalación eléctrica.

Los contactores, en cuyo circuito están incluidos relés térmicos, protegen al motor eléctrico u otra instalación contra sobrecargas prolongadas. Estos relés pueden ser bipolares (TRN) o unipolares (TRP). La activación ocurre bajo la influencia de la corriente de sobrecarga del motor que fluye a través de ellos.

Construcción y funcionamiento del dispositivo

Para el correcto funcionamiento del MP es necesario seguir ciertas reglas de instalación, tener conocimiento de los fundamentos de la técnica de relés y elegir adecuadamente el esquema de alimentación del equipo.

Dado que los dispositivos están diseñados para funcionar durante un breve período de tiempo, los más populares son los MP con contactos normalmente abiertos. Los MP de las series PME y PAE son los más demandados.

Los primeros se instalan en circuitos de señal para motores eléctricos de potencia 0,27 – 10 kW. Los segundos, de potencia 4 – 75 kW. Están diseñados para tensiones de 220, 380 V.

Hay cuatro variantes de ejecución:

• abierto;
• protegido;
• protegido contra polvo y agua;
• a prueba de polvo y salpicaduras.

Los arrancadores PME incluyen en su construcción un relé bifásico TRN. En el arrancador de la serie PAE, la cantidad de relés incorporados depende del tamaño.

Las letras indican el tipo de dispositivo, los números que las siguen — del 1 al 6 — indican la magnitud. El segundo número indica la ejecución. El uno indica un contactor magnético no reversible sin protección térmica, el dos indica lo mismo pero con protección térmica, el tres indica uno reversible sin protección térmica, el cuatro indica con protección térmica y reversible.

Con una tensión de aproximadamente el 95% de la nominal, la bobina del contactor puede garantizar un funcionamiento fiable.

El contactor magnético consta de los siguientes componentes principales:

• núcleo;
• bobina electromagnética;
• armadura;
• bastidor;
• sensores mecánicos de funcionamiento;
• grupos de contactores: principal y auxiliar.

Además, en la construcción se pueden incluir como elementos adicionales: relé de protección, fusibles eléctricos, juego de bornes adicional, dispositivo de arranque.

El contactor magnético incluye en su construcción: base (1), contactos fijos (2), resorte (3), núcleo (4), bobina de inductancia (5), armadura (6), resorte (7), puente de contacto (8), resorte (9), cámara de extinción de arco (10), elemento calefactor (11).

En esencia, es un relé, pero que desconecta una corriente mucho mayor. Dado que los electroimanes de este dispositivo son bastante potentes, se caracteriza por una alta velocidad de actuación.

El electroimán en forma de bobina con un gran número de vueltas está diseñado para una tensión de 24 a 660 V. Esta bobina está colocada en el núcleo; se necesita una gran potencia para vencer la fuerza del resorte.

Este último está diseñado para la rápida separación de los contactos, de cuya velocidad depende la magnitud del arco eléctrico. Cuanto más rápida sea la apertura, menor será el arco y mejor será el estado de los propios contactos.

El estado normal es cuando los contactos están abiertos. El resorte mantiene elevada la parte superior del circuito magnético.

Cuando el contactor magnético recibe alimentación, la corriente pasa a través de la bobina y genera un campo electromagnético. Este atrae la parte móvil del circuito magnético comprimiendo el resorte. Los contactos se cierran, la carga recibe alimentación y, como resultado, se pone en funcionamiento.

En caso de desconexión de la alimentación del contactor, el campo electromagnético desaparece. Al enderezarse, el resorte realiza un empuje y la parte superior del circuito magnético queda arriba. Como consecuencia, los contactos se separan y la carga pierde la alimentación.

Algunos modelos de contactores están equipados con limitadores de sobretensión, que se utilizan en sistemas de control de semiconductores.

Se puede controlar manualmente el funcionamiento del sistema presionando la armadura para sentir la fuerza de compresión del resorte. Precisamente la fuerza de compresión contrarresta el campo magnético. Al bajar completamente la armadura, los contactos, empujados por el resorte, se desconectan.

La alimentación de la bobina de control después de conectar el contactor magnético se realiza con corriente alterna, pero para este dispositivo el tipo de corriente no tiene importancia.

Los contactores, por lo general, están equipados con dos tipos de contactos: de potencia y de bloqueo. Mediante los primeros se conecta la carga, y los segundos protegen contra acciones incorrectas al conectar.

Los contactores de potencia pueden tener 3 o 4 pares, todo depende del diseño del dispositivo. En cada uno de los pares hay contactos móviles y fijos, conectados a los bornes ubicados en el cuerpo mediante placas metálicas.

Los primeros se caracterizan porque la carga recibe alimentación constantemente. La salida del estado de funcionamiento ocurre solo después de la activación del contactor.

A los contactores con contactos normalmente abiertos se les suministra alimentación exclusivamente durante el funcionamiento del contactor.

Se distinguen dos tipos de contactos de bloqueo: normalmente cerrados y normalmente abiertos. El contacto del primer tipo lo tiene el botón «Paro», y el normalmente abierto, «Marcha».

Los contactos normalmente cerrados se caracterizan porque la carga recibe alimentación constantemente, y la desconexión ocurre solo después de la activación del contactor. A los contactores con contactos normalmente abiertos se les suministra alimentación exclusivamente durante el funcionamiento del contactor.

Características del montaje del arrancador

Un montaje incorrecto del contactor magnético puede tener consecuencias como falsas activaciones. Para evitarlo, no se deben elegir zonas sometidas a vibraciones, golpes o impactos.

Estructuralmente, el contactor magnético está diseñado de modo que se puede montar en un cuadro eléctrico, pero cumpliendo las normas. El dispositivo funcionará de forma fiable si el lugar de instalación es una superficie recta, plana y situada verticalmente.

Los relés térmicos no deben recibir calor de fuentes externas, lo que afectaría negativamente al funcionamiento del dispositivo. Por esta razón, no deben colocarse en lugares expuestos al calor.

No se debe instalar el contactor magnético en un local donde haya dispositivos con corriente de 150 A en adelante. La conexión y desconexión de dichos dispositivos provoca un rápido pico.

Los cables de cobre deben estañarse antes de la conexión. Si son de varios hilos, sus extremos se retuercen antes del estañado. En los cables de aluminio, los extremos se limpian con una lima, luego se cubren con pasta o vaselina técnica.

Para evitar la deformación de las arandelas de muelle ubicadas en el borne de contacto del contactor, el extremo del conductor se dobla en forma de U o en anillo. Cuando se necesitan conectar dos conductores al borne, sus extremos deben estar rectos y colocados a cada lado del tornillo de sujeción.

La puesta en funcionamiento del contactor debe ir precedida de una inspección y verificación del correcto estado de todos los elementos. Las piezas móviles deben poder desplazarse manualmente. Las conexiones eléctricas deben cotejarse con el esquema.

Esquemas populares de conexión del arrancador magnético

La mayoría de las veces se utiliza un esquema de montaje con un solo dispositivo. Para conectar sus elementos principales se utiliza un cable de 3 hilos y dos contactos abiertos en caso de que el dispositivo esté apagado.

Este es un esquema extremadamente simple. Se monta cuando se cierra el interruptor automático QF. Contra cortocircuitos, el circuito de control está protegido por el fusible PU

En circunstancias normales, el contacto del relé R está cerrado. Al presionar el botón 'Inicio', el circuito se cierra. La pulsación del botón 'Parada' desconecta el esquema. En caso de sobrecarga, el sensor térmico R se activa y abre el contacto R, la máquina se detiene.

En este esquema, la tensión nominal de la bobina es de gran importancia. Cuando la tensión en ella es de 220 V y la del motor es de 380 V, en caso de conexión en estrella, este esquema no es adecuado.

Para ello se utiliza un esquema con conductor neutro. Es recomendable utilizarlo en caso de conexión de los devanados del motor en triángulo.

Detalles de la conexión del dispositivo a 220 V

Independientemente de cómo se decida conectar el arrancador magnético, en el proyecto siempre están presentes dos circuitos: el de potencia y el de señal. A través del primero se aplica tensión, mediante el segundo se controla el funcionamiento del equipo.

Características del circuito de potencia

La alimentación para el arrancador magnético se conecta a través de los contactos, generalmente designados con los símbolos A1 y A2. En ellos se aplica una tensión de 220 V, si la propia bobina está diseñada para dicha tensión.

Es más conveniente conectar la 'fase' a A2, aunque no hay diferencia fundamental en la conexión. La fuente de alimentación se conecta a los contactos situados más abajo en el cuerpo.

El tipo de tensión no importa, lo principal es que el valor nominal no supere los 220 V.

A través del arrancador magnético equipado con bobina de 220 V, es posible aplicar tensión desde un generador diésel, eólico, batería u otras fuentes. La salida se toma de los terminales T1, T2, T3.

La desventaja de esta opción de conexión es que para encenderla o apagarla es necesario manipular el enchufe. El esquema se puede mejorar instalando un interruptor automático delante del arrancador magnético. Con él se enciende y apaga la alimentación.

Cambio del circuito de control

Estos cambios no afectan al circuito de potencia, en este caso solo se moderniza el circuito de control. Todo el esquema en general sufre cambios menores.

Cuando los botones están en una misma carcasa, el conjunto se denomina 'botonera'. Cada uno de ellos tiene un par de entradas y un par de salidas. El botón 'Inicio' tiene contactos normalmente abiertos (NA), y el botón opuesto, contactos normalmente cerrados (NC).

Los botones se instalan en serie delante del arrancador magnético. El primero es 'Inicio', seguido de 'Parada'. Los contactos del arrancador magnético se manipulan mediante un impulso de control.

La fuente de este impulso es el botón de inicio presionado, que abre el camino para aplicar tensión a la bobina de control. No es necesario mantener presionado 'Inicio'.

Se sostiene por el principio de auto-retención. Consiste en que, en paralelo al botón «Arranque», se conectan contactos de auto-bloqueo adicionales. Ellos suministran voltaje a la bobina.

Después de su cierre, la bobina se auto-alimenta. La ruptura de este circuito provoca la desconexión del MP.

La tecla de desconexión «Stop» normalmente es de color rojo. El botón de arranque puede tener no solo la inscripción «Arranque», sino también «Adelante», «Atrás». La mayoría de las veces es de color verde, aunque puede ser negro.

Conexión a la red trifásica

Es posible conectar la alimentación trifásica a través de la bobina del MP, que funciona a 220 V. Normalmente, el esquema se aplica con un motor asíncrono. El circuito de señal no se modifica.

Una fase y el neutro se conectan a los contactos correspondientes. El conductor de fase se tiende a través de las teclas de inicio y parada. En los contactos NO13, NO14 se coloca un puente entre el contacto cerrado y el abierto.

El circuito de potencia tiene diferencias, pero no muy significativas. Las tres fases se suministran a las entradas marcadas en el plano como L1, L2, L3. La carga trifásica se conecta a T1, T2, T3.

Introducción del relé térmico en el esquema

En el espacio entre el contactor magnético y el motor eléctrico asíncrono, se conecta un relé térmico en serie. Su selección se realiza según el tipo de motor.

El relé térmico protegerá el motor eléctrico contra fallos y situaciones de emergencia que pueden ocurrir cuando se pierde una de las fases.

El relé se conecta al terminal del contactor magnético. La corriente pasa al motor en serie, calentando simultáneamente el relé. La parte superior del relé está equipada con contactos auxiliares, unidos a la bobina.

Los calentadores del relé se dimensionan para el valor máximo de corriente que fluye a través de ellos. Esto se hace para que, cuando el motor esté en peligro por sobrecalentamiento, el relé pueda desconectar el contactor.

También le recomendamos leer nuestro otro artículo donde explicamos cómo elegir y conectar un contactor electromagnético a 380 V. Para más detalles – siga el enlace.

Arranque del motor con marcha inversa

Para el funcionamiento de ciertos equipos, es necesario que el motor pueda girar tanto hacia la izquierda como hacia la derecha.

El esquema de conexión para esta variante contiene dos MP, un puesto de botones o tres teclas individuales — dos de inicio «Adelante», «Atrás» y «Stop».

Para implementar esta variante, se añade otro circuito de señal al esquema con un solo MP. Este incluye la tecla SB3, el MP KM2. La parte de potencia también se modifica ligeramente.

Contra cortocircuitos, el circuito de potencia está protegido por los contactos normalmente cerrados KM1.2, KM2.2.

La preparación del esquema para el funcionamiento se realiza de la siguiente manera:

1. Se activa el interruptor automático QF1.
2. A los contactos de potencia de los MP KM1, KM2 llegan las fases A, B, C.
3. La fase que alimenta el circuito de control (A) a través de SF1 (disyuntor de protección de circuitos de señal) y el pulsador SB1 «Stop» se suministra al contacto 3 (pulsadores SB2, SB3), contacto 13NA (normalmente abierto) de los contactores MP KM1, KM2.

A continuación, el circuito funciona según un algoritmo que depende de la dirección de giro del motor.

Control de la inversión del motor

El giro comienza al accionar el pulsador SB2. Entonces, la fase A a través de KM2.2 se aplica a la bobina del contactor MP KM1. Se inicia la activación del contactor, cerrando los contactos normalmente abiertos y abriendo los normalmente cerrados.

El cierre de KM1.1 provoca el autoenganche, y tras el cierre de los contactos de KM1, se applican las fases A, B, C a los contactos correspondientes de los devanados del motor, y éste comienza a girar.

Antes de arrancar el motor en dirección opuesta, es necsario detener el giro previo mediante el pulsador «Stop». Para girar en sentio inverso, basta con cambiar la ubicación de dos de las fases de alimentación mediante el contactor KM2.

La acción realiada desconectará el circuito; la fase de control A dejará de aplicarse a la bobina KM1, y el núcleo con los contactos, mediante un muelle de retorno, volverá a su posición inicial.

Los contactos se desconectarán, cesará la alimentación de tensión al motor M. El circuito permanecerá en modo de espera.

Se activa pulsando el botón SB3. La fase A a través de KM1.2 lergará a KM2, el contactor se activará y a través de KM2.1 quederá en autoenganche.

A continuación, el contactor mediante los contactos KM2 intercambia las fases. Como resaltado, el motor M cambiará su sentido de giro. Mientras tanto, la conexión KM2.2, que se encuentra en el circuito que alimenta al contactor MP KM1, se abrirá, impidiendo la activación de KM1 mientras KM2 esté funcionando.

Funcionamiento del circuito de potencia

La responsabilidad de conmutar las fases para invertir el giro del motor recae en el circuito de potencia.

El cable blanco lerva la fase A al contacto izquierdo del contactor MP KM1, luego a través de un puente llega al contacto izquierdo de KM2. Las salidas de los contactores también están unidas por un puente cruzado y luego, a través de KM1, la fase A llega al primer devanado del motor.

Cuando los contactos del contactor MP KM1 se activan, la fase A llega al primer devanado, la fase B al segund y la fase C al tercero. El motor gira entoces hacia la izquierda.

Cuando KM2 se activa, las fases B y C se reubicán. La primera (B) llega al terer devanado, la seguda (C) al segund. No hay cambios en la fase A. El motor comienza a girar hacia la derecha.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Detalles sobre la construcción y conexión del contactor:

Ayuda práctic para la conexión del contactor (MP):

Con los esquemas proporionados, se puede conectar un contactor magnético por sí mismo tanto a una red de 220 V como de 380 V.

Es necsario recordar que el montaje no es complcado, pero para un esquema de inversión es imprtante disponer de una proteción bidirecional que impida una activación simultánea. La interrución puede ser tanto mecánica como medante contactos de bloqueo.

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