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Aparatos de Maniobra
ElectroInstalador
Arrancadores estrella-triángulo
Dispositivos temporizadores
Ya sabemos que un arrancador a tensión reducida del tipo estrella-triángulo automático
está constituido por tres contactores, para producir la conmutación de la etapa de arranque a tensión reducida (conexión estrella) a la de marcha a plena tensión (conexión triángulo) y un dispositivo temporizador, para ajustar el momento de la conmutación.
Por: Alejandro Francke
Especialista en productos eléctricos de baja tensión,
para la distribución de energía; control, maniobra y
protección de motores y sus aplicaciones.
el momento adecuado para producir la conmutación de la
etapa de triángulo a la de estrella es cuando el motor
alcanza su máxima velocidad a tensión reducida, es decir,
una velocidad próxima a la de régimen. en ese momento el
motor toma una corriente de servicio mínima. Lo ideal
sería medir esa corriente y producir la conmutación en ese
momento óptimo. Lamentablemente los relés de corriente
son elementos muy costosos, por lo tanto se ha decidido
producir la conmutación mediante un dispositivo que es
relativamente más económico, un relé de tiempos.
el operador, durante la puesta en marcha, debe medir el
tiempo que tarda el motor en alcanzar su máxima velocidad a la tensión reducida de estrella y ajustar al temporizador a ese valor de tiempo.
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Dispositivo temporizador térmico
Los relés de tiempos o temporizadores siempre han sido
aparatos relativamente caros; comparados con contactores de pequeño valor asignado, son más caros; es por ello
que en los antiguos arrancadores estrella-triángulo se utilizaban dispositivos temporizadores del tipo térmico. Ya no
se fabrican tales dispositivos, pero debido a los muy extendidos que estuvieron en el pasado, y que aún muchos de
ellos se encuentran en servicio, nos ocuparemos de ellos.
Se trata de un relé de sobrecargas térmico, similar al utilizado para proteger motores alimentado por un arrollamiento secundario de la bobina del contactor de estrella.
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este arrollamiento secundario provee una corriente definida, de valor fijo, que hace que el dispositivo térmico actúe
en más o menos tiempo según sea su regulación.
Un contacto conmutador asociado conmuta la etapa de
arranque, desconectando al contactor de estrella (k2) para
conectar al contactor de triángulo (k3), iniciando así la
etapa de marcha.
este dispositivo es muy simple y económico pero tiene el
inconveniente de ser muy inexacto e impreciso. A la imprecisión típica de todo relé de sobrecargas (+- 10%) se suma
que la corriente secundaria que mide (provista por el arrollamiento secundario de la bobina del contactor estrella) es
fuertemente dependiente de la tensión aplicada como tensión de comando y a la temperatura ambiente de funcionamiento del tablero donde está instalado. Además, se suma
el hecho que, debido a la inercia térmica del dispositivo, en
dos arranques consecutivos el calor acumulado dentro del
dispositivo hace que la segunda conmutación se produzca
en mucho menos tiempo que la primera. el mismo fenómeno no permite una elevada frecuencia de maniobra en
arrancadores estrella-triángulo provistos con dispositivos
temporizadores de carácter térmico.
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los electromecánicos; se basan en el funcionamiento de un
motor sincrónico que arrastra un árbol de engranajes que
en definitiva actúa sobre una leva que acciona a uno o
varios contactos, normalmente del tipo conmutador, del
relé. La sucesión de varios engranajes logra que una cierta
cantidad de vueltas del motor determine el tiempo de
actuación del relé.
Al tipo de relé antes descripto se lo conoce como relé de
tiempos retardado a la actuación. es el tipo de relé que se
utiliza en un arrancador estrella-triángulo.
el funcionamiento del motor del relé depende sólo de la
frecuencia de la tensión asignada aplicada, por ello son
relés muy exactos (1%) y la exactitud de su ajuste también
está en el mismo orden del 1%.
Los relés de tiempo convencionales se conectan en paralelo con el contactor de línea (k1) del arrancador. La posición
cerrada de su contacto alimenta a la bobina del contactor
de estrella que inicia así la etapa de arranque, luego del
tiempo ajustado conmuta haciendo que el contactor estrella caiga y se cierre el de triángulo.
La exactitud del ajuste de la escala es del orden del 5%.
Figura 2. Conexión de un relé temporizador convencional.
Figura 1. Conexión de un dispositivo temporizador térmico.
Aclaración a las figuras:
k1 = contactor de línea;
k2 = contactor de estrella o arranque;
k3 = contactor de triángulo o de marcha;
k4 = dispositivo temporizador
Cuando son necesarias mayor exactitud en el ajuste del
tiempo de arranque y en la precisión en su funcionamiento
se utilizan relés de tiempo convencionales.
Relés temporizadores convencionales
Los relés de tiempos o temporizadores más antiguos son
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Con el desarrollo de la técnica el motor sincrónico ha sido
reemplazado por circuitos electrónicos. Los primeros sistemas de tiempo fueron los del tipo r-C, es decir, un circuito
resistencia más capacitor en serie. Todo circuito r-C tiene
una constante de tiempo τ(tau)=rx C.
La resistencia r está formada, entre otras, por la bobina de
un relé auxiliar y un potenciómetro que permite el ajuste
del tiempo de actuación.
A estos relés se los conoce como de ajuste y desarrollo
analógico del tiempo.
el desarrollo del circuito electrónico permite limitar, dentro de los márgenes tolerables, a la influencia de la tensión
de alimentación y la temperatura ambiente. A pesar de
ello la exactitud del ajuste del potenciómetro ronda el 20%
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(en ejecuciones especiales el 5%) y la precisión entre el 2 y el 5%.
este tipo de relé de tiempo electrónico (analógico-analógico) es muy económico pero poco aplicable en ciertas funciones que requieren precisión; por ello se evolucionó
hacia los circuitos electrónicos de desarrollo digital, es
decir, el circuito r-C fue reemplazado por contadores electrónicos y un cristal generador de pulsos; así se logran precisiones de entre el 1 y el 2%.
Una evolución posterior de la tecnología permitió construir
relés donde el potenciómetro fue reemplazado por un
indicador luminoso y un par de pulsadores, lográndose así
una exactitud deajuste del 1%.
estos modernos relés de tiempo son relativamente muy
caros; por eso se fabrican en dos versiones:
a) Una más económica, menos exacta, de ajuste analógico
y desarrollo digital y
b) otra menos económica, pero más exacta, de ajuste y
desarrollo digital.
Ambas igual de precisas.
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porizador sino cuando se cierre el contacto auxiliar del
contactor estrella.
es por eso que se han desarrollado a los relés temporizadores especiales para arrancadores estrella-triángulo que
funcionan del siguiente modo:
Constan de dos contactos nA en lugar de un contacto conmutador; el primero cierra instantáneamente al alimentarse el relé, iniciando el proceso de arranque en estrella del
motor. este contacto se abre transcurrido el tiempo ajustado; luego de una pausa de 50 ms se cierra el segundo contacto iniciado el proceso de marcha en triángulo.
Con la pausa de 50 ms se logra que el arco en el contactor
se haya extinguido con seguridad antes que cierre el de
triángulo. Al principio esta pausa era de 100 ms, pero la
pausa era muy prolongada lo que ocasionaba que el motor
perdiera mucha velocidad en esa transición produciendo
una conmutación muy conflictiva.
el esquema de conexión de tal relé se muestra en la
figura 4.
Relés temporizadores especiales para arrancadores estrella-triángulo
Los contactores modernos son muy veloces. Si el circuito
de maniobras del arrancador estrella-triángulo está desarrollado con un relé de tiempos retardado a la conexión
convencional como se muestra en la figura 2, es posible
que el contactor de triángulo cierre sus contactos principales antes que se hayan apagado del todo los arcos de extinción del contactor de estrella; entonces se produce un cortocircuito de línea como muestra la figura 3.
Figura 4. Conexión de un relé temporizador especial para
arrancadores estrella-triángulo.
Figura 3. Cortocircuito a través del contactor de estrella.
Una manera de minimizar a este efecto es enclavar a los
contactores de triángulo y de estrella mutuamente
mediante sendos contactos auxiliares nC. el contactor de
triángulo no cerrará al conmutar el contactor del relé tem3
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