DISPOSITIVOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS ¿Qué es un dispositivo eléctrico?
Es un aparato o dispositivo eléctrico ue! para cu"plir una tarea! utili#a ener$%a eléctrica alter& alter&ndo ndola! la! 'a sea por trans( trans(or" or"aci aci)n! )n! a"pli( a"pli(ica icaci) ci)n*r n*redu educci cci)n )n o interr interrupc upci)n i)n++ Los controles eléctricos son usados industrial"ente para "&uinas o euipos! los cuales reali#an un deter"inado tra,a-o+ Tipos de controles eléctricos:
Estos son de tres tipos. /anual! Se"iauto"&tico ' Control auto"&tico+ /0N10L2 Este tipo de control se e-ecuta "anual"ente en el "is"o lu$ar en ue est& colocada la "&uina+ Este control es el "&s sencillo ' conocido ' es $eneral"ente el utili#ado para el arranue de "otores peue3os a tensi)n no"inal+ Este tipo de control se utili#an (recuente"ente con el prop)sito de la puesta en "arc4a ' parada del "otor+ El cos costo de este este siste iste"a "a es apro apro55i"ad i"ada" a"en ente te la "ita "itad d del del de un arra arranc ncad ador or electro"a$nético euivalente+ E arrancador "anual proporciona $eneral"ente protecci)n contra so,recar$a ' desen$anc4e de tensi)n "%ni"a! pero no protecci)n contra ,a-a tensi)n+ Este tipo de control a,unda en talleres peue3os de "etalister%a ' carpinter%a! en ue se util utili# i#an an "&u "&uin inas as peu peue3 e3as as ue ue pued pueden en arra arranc ncar ar a plen plena a tens tensi) i)n n sin sin caus causar ar pertur,aciones en las l%neas de ali"entaci)n o en la "&uina+ 1na aplicaci)n de este tipo de control es una "&uina de soldar del tipo "otor $enerador+ El control "anual se caracteri#a por el 4ec4o de ue el operador de,e "over un interruptor o pulsar un ,ot)n para ue se e(ect6e cualuier ca",io en las condiciones de (unciona"iento de la "&uina o del euipo en cuesti)n+ SE/I701TO/0TICO2 Los controladores ue pertenecen a esta clasi(icaci)n utili#an un arranc arrancado adorr electr electro"a o"a$nét $nético ico ' uno o "&s dispos dispositi itivos vos piloto pilotoss "anual "anuales es tales tales co"o co"o pulsadores! interruptores de "anio,ra! co",inadores de ta",or o dispositivos an&lo$os+ 8ui#&s los "andos "&s utili#ados son las co",inaciones de pulsadores a causa de ue constitu'en una unidad co"pacta ' relativa"ente econ)"ica+ El control se"i7auto"&tico
se usa principal"ente para (acilitar las "anio,ras de "ano ' control en auellas instalaciones donde el control "anual no es posi,le+ La clave de la clasi(icaci)n co"o en un siste"a de control se"iauto"&tico es el 4ec4o de ue los dispositivos pilotos son accionados "anual"ente ' de ue el arrancador del "otor es de tipo electro"a$nético+ CONTROL 01TO/0TICO2 1n control auto"&tico est& (or"ado por un arrancador electro"a$nético o contactor controlado por uno o "&s dispositivos pilotos auto"&ticos+ La orden inicial de "arc4a puede ser auto"&tica! pero $eneral"ente es una operaci)n "anual! reali#ada en un panel de pulsadores e interruptores+
En al$unos casos el control puede tener co",inaci)n de dispositivos "anuales ' auto"&ticos+ Si el circuito contiene uno o "&s dispositivos auto"&ticos! de,e ser clasi(icado co"o control auto"&tico+ Los contactores son dispositivos electro"a$néticos! en el sentido de ue en ellos se producen (uer#as "a$néticas cuando pasan corrientes eléctricas por las ,o,inas del 4ilo conductor ue estos poseen ' ue respondiendo a auellas (uer#as se cierran o a,ren deter"inados contactos por un "ovi"iento de n6cleos de succi)n o de ar"aduras ")viles+
¿Qué es un dispositivo electrónico?
1n aparato o dispositivo electr)nico consiste en una co",inaci)n de co"ponentes electr)nicos or$ani#ados en circuitos! destinados a controlar ' aprovec4ar las se3ales eléctricas
¿En qué consisten los dispositivos de control?
1n dispositivo de control es un aparato eléctrico o electr)nico ue sirve para trans"itir )rdenes de control a los aparatos ue lo soporten+ Dispositivos electrónicos de control
Los principales usos de los circuitos electr)nicos son el control! el procesado! la distri,uci)n de in(or"aci)n! la conversi)n ' la distri,uci)n de la ener$%a eléctrica+ Siste"as de control Son auellos dedicados a o,tener la salida deseada de un siste"a o proceso+ La electr)nica a,arca en $eneral las si$uientes &reas de aplicaci)n2 Electr)nica de control Teleco"unicaciones Electr)nica de potencia 1n siste"a de control ,&sico es "ostrado en la si$uiente (i$ura2 E-e"plo2 1n a"pli(icador controla el (lu-o de ener$%a de un "icr)(ono 4acia los altavoces+ 1.- Dispositivos de control eléctrico y electrónico
El C)di$o Nacional de Electricidad 9 N+E+C :! de 1S0! es deli,erada"ente "u' detallado respecto a la protecci)n de los circuitos derivados del "otor+ El o,-etivo es evitar incendios de ori$en eléctrico en dic4os circuitos ' en los conductores de ali"entaci)n al "otor+ En dic4o C)di$o se especi(ica clara"ente los siste"as de so,recar$as ' de cortocircuitos tanto para los conductores de ali"entaci)n co"o para los circuitos derivados! as% co"o el cali,re "%ni"o de los ca,les ue de,e ser utili#ado para un solo "otor o $rupo de ellos+ En caso de cortocircuito en el interior del "otor el siste"a de protecci)n contra cortocircuitos del circuito au5iliar evitara ue se da3e! ade"&s del propio "otor! el arrancador ' el euipo de control del "is"o+ El siste"a de protecci)n del circuito au5iliar contra so,recar$as! deter"inado en parte por la corriente en el arranue ' en el tipo de "otor! est& pro'ectado para prote$er a los conductores de alimentación
contra so,recar$as continuadas+ Esta protecci)n en la l%nea es! sin e",ar$o! "&s elevada ue la necesaria para la protecci)n del "otor contra so,recar$as constantes en (unciona"iento+ Por esto! es necesario! ade"&s! prote$er al propio "otor contra so,recar$as operativas utili#ando dispositivos de "&5i"a los cuales van incluidos en la carcasa del "otor o ,ien el arrancador o en el re$ulador+ Otros dispositivos protectores ue ser&n considerados ade"&s de "&5i"a! inclu'en protecciones contra ,a-a tensi)n ' so,retensi)n! interrupci)n del ca"po en derivaci)n! inversi)n e interrupci)n de (ases ' protecciones contra te"peratura ' desv%o de (recuencia+ 2.- Fusibles
8ui#& el dispositivo "&s si"ple de protecci)n del "otor contra so,re intensidades es el (usi,le+ Los (usi,les est&n divididos en dos $randes $rupos2 fusibles de baja tensión 9;<< V o "enos: ' fusibles de alta tensión 9"&s de ;<< V : + En la (i$ura =7= se "uestran tres tipos de (usi,les+ El tipo de cartuc4o o contacto de casuillo! "ostrado en la (i$ura =+=a! es 6til para las tensiones no"inales entre >?< ' ;<< Ven los de tipo (i-o ' reca",ia,le+ El tipo (i-o "ostrado en el esue"a contiene polvo aislante 9talco o un adecuado aislante or$&nico: redondeando el ele"ento (usi,le+ En caso de cortocircuito! el polvo tiene co"o "isi)n2 9=: en(riar el "etal vapori#ado! 9>: a,sor,er el vapor "et&lico condensado! ' 9@: e5tin$uir el arco ue pueda "antenerse en el vapor "et&lico conductor+ La presencia de este polvo es la ue con(iere al (usi,le su alto poder de ruptura en el caso de cortocircuitos
,ruscos+
La (i$ura =7=c "uestra el tipo tap)n (usi,le! el cual (unciona a la tensi)n no"inal de =>? V! estando disponi,le en le co"ercio para ,a-as corrientes no"inales de 4asta @< 0+ Estos (usi,les poseen una ,ase roscada ' est&n pro'ectados para ser utili#ados en arrancadores reducidos o en ca-as de interruptores de se$uridad a =>? V! en "otores de peue3a corriente+ Por re$la $eneral! los (usi,les prote$en contra los cortocircuitos "&s ,ien ue contra las so,recar$as+ Se 4an e(ectuado ensa'os para "e-orar las caracter%sticas del (usi,le en las aplicaciones a los "otores de (or"a ue! con valores no"inales in(eriores! per"itan protecciones contra so,recar$as ' de cortocircuitos+ 1n tipo de (usi,le lla"ado fusible temporizado, ue e5iste en los tipos de cuc4illas! cartuc4o ' tap)n! proporciona un $ran
retardo en el caso de so,recar$as "o"ent&neas o sostenidas antes de desconectar el circuito+ Estos (usi,les contienen dos ele"entos en serie 9o paralelo:2 9=: un ele"ento
(usi,le est&ndar para la protecci)n de cortocircuitos 9 >? a ?< veces la corriente nor"al: ' 9>: una disposici)n contra so,recar$a! o interruptor tér"ico de 4asta cinco veces la corriente no"inal ue proporciona una caracter%stica de retardo de tie"po inverso+ La cualidad de tie"po inverso si$ni(ica ue! por e-e"plo el circuito ser& conectado por este 6lti"o ele"ento en unos @ "inutos 9a ? veces la corriente no"inal:! 4asta apro5i"ada"ente =< se$undos 9 a unas >< veces la corriente no"inal:! 'a ue el e(ecto tér"ico varia con el cuadrado de corriente+ Por tanto un (usi,le de valor no"inal relativa"ente peue3o puede ser e"pleado para procurar la protecci)n contra so,recar$as ' sin lle$ar a desconectar el circuito durante los periodos de elevaci)n transitoria de la corriente en el arranue o en el (renado+ En el caso de cortocircuito! el ele"ento (usi,le est&ndar de acci)n instant&nea interru"pe in"ediata"ente el circuito para evitar desper(ectos+ Otro tipo aparte de (usi,le ue 4a sido (a,ricado! intenta "e-orar la capacidad de li"itaci)n de corriente de estos dispositivos antes de ue la corriente de cortocircuito alcance su "&5i"o o un valor de ré$i"en per"anente+ Los (usi,les de cartuc4o co"unes poseen cierta capacidad de li"itaci)n de la corriente 'a ue interru"pen el circuito casi instant&nea"ente antes de ue el cortocircuito ten$a la oportunidad de e5istir ' (undir o unir los contactos de los dis'untores o relés de "&5i"a+ El fusible de potencia limitador de la corriente contiene ele"entos (usi,les de aleaci)n de plata rodeados por cuar#o en polvo+ Por enci"a de ;<: el (usi,le de e5pulsi)n! ' 9@: el (usi,le de "aterial s)lido .- !o"bin#ción del $usible y del relé de sobrec#r%#s
0unue los propios (usi,les presentan! natural"ente! la protecci)n de cortocircuitos o de corriente "&5i"a ruptura! su protecci)n contra so,recar$as esta al$o li"itada por las ra#ones anterior"ente citadas+ Los relés de "&5i"a est&n pro'ectados para (uncionar desde el ==< al >?< por ciento de so,recar$a con corrientes "&5i"as de ruptura de 4asta =< veces la corriente no"inal+ La (i$ura =7=d "uestra el con-unto co",inado de (usi,le ' relé de "&5i"a ue co"prende los siste"as de protecci)n de so,recar$as ' cortocircuito+ El tie"po de operaci)n del relé de "&5i"a varia inversa"ente con la corriente de so,recar$a+ &.- 'elé de sobrec#r%# "#%nético( de #cción inst#nt)ne#
normalmente cerrados cuando el relé magnético de sobrecargas esta desexcitado + Con la
corriente no"inal o al$o in(erior! la presi)n del resorte es su(iciente para i"pedir el "ovi"iento de la ar"adura+ Cuando la corriente alcan#a o e5cede una so,recar$a particular 9di$a"os el =>? por ciento de la car$a no"inal:! se crea la (uer#a
"a$neto"otri# su(iciente para producir el "ovi"iento de la ar"adura ' la apertura de los contactos nor"al"ente cerrados con lo ue se conecta el "otor+ *.- 'elé de sobrec#r%# "#%nético( de #cción ret#rd#d#
La (i$ura =7> , "uestra el "is"o relé con la adici)n de una a"orti$uaci)n para retardar el "ovi"iento de la ar"adura+ El a"orti$uador contiene aceite o un (luido especial de viscosidad adecuada para producir el retardo necesario+ 1nido a la ar"adura A! e5iste un pist)n en varios a$u-eros por los cuales pasa el (luido+ El pist)n asciende cuando la (+"+"+ de la ,o,ina es su(iciente para e-ercer una tracci)n so,re la ar"adura+ Para re$ular el tie"po de retardo del relé! el ta"a3o de las a,erturas de los a$u-eros se puede "odi(icar sacando la cu,eta ' $irando un disco o,turador so,re el pist)n+ El dispositivo produce una caracter%stica de retraso tie"po inverso 9 ver (i$ura =7>:+ Cuando la so,recar$a au"enta! la (uer#a ue 4ace su,ir al pist)n es "a'or ' la ar"adura se levanta en "&s ,reve tie"po para a,rir los contactos nor"al"ente cerrados+ La venta-a del relé "a$nético de acci)n retardada! di(erente del tipo instant&neo! es ue las so,recar$as s6,itas o "o"ent&neas son insu(icientes para ocasionar la descone5i)n del "otor+ Sin e",ar$o! si la so,recar$a continua durante el periodo dado! el pist)n se levanta lenta"ente! de,ido a la acci)n del l%uido! para despla#ar los contactos cerrados+ Se o,servara ue! cuando la ar"adura se levanta! la reluctancia "a$nética dis"inu'e 9entre4ierro "enor: ' la tracci)n so,re la ar"adura au"enta+ Los relés "a$néticos contra so,recar$as tienen la venta-a de procurar un a-uste preciso de retardo del tie"po de disparo para cada "otor+ +.- 'elés de sobrec#r%#( tér"icos( de #le#ción $usible
1n relé tér"ico! concreta"ente
pro'ectado para el reen$anc4e
"anual ' ue se "uestra en la (i$ura =7@a! es el relé térmico de aleación fusible + Co"o se o,serva en el esue"a! se conecta un cale(actor eléctrico de alta potencia en el circuito de car$a 9de un "otor de c+c+ o de c+a++ Ba-o condiciones de so,recar$as el calor es su(iciente para (undir la aleaci)n (usi,le a ,a-a te"peratura ' 4acer ue el "uelle arrastre al cierre ' 4a$a $irar el contacto ")vil (uera de los contactos (i-os+ 0l principio podr%a parecer ue! co"parado con el relé "a$nético de "&5i"a! el tipo de aleaci)n (usi,le es un dispositivo co"plicado sin necesidad+ Real"ente! es un relé de "&5i"a practico ' "u' popular+
,.- 'elés de sobrec#r%#( tér"icos bi"et)licos
Las venta-as de la utili#aci)n de un cale(actor separado 9indicado en la secci)n precedente: para accionar los contactos de "&5i"a nor"al"ente cerrados! ani") al desarrollo de otros dispositivos "&s sencillos ' "enos caros tales co"o el relé térmico bimetálico "ostrado en la (i$ura =7@,+ 1na tira rectan$ular ,i"et&lica corriente
ue se curvara al calentarse de,ido a la di(erente dilataci)n de los dos "etales+ Este tipo de desviaci)n es lento! por lo ue podr%a ue"ar los contactos al interru"pir una corriente elevada del circuito "u' inducido de un "otor+ El dispositivo "ostrado en la (i$ura =7@, e"plea un disco circular ,i"et&lico cu'a cara superior tiene un elevado coe(iciente de
dilataci)n+ 0 causa del calor! las (uer#as desarrolladas en el disco! de,idas a la distinta! son tales ue el disco de,e invertir su conve5idad con rapide# en ve# de $radual"ente+ El disparo de acci)n r&pida ue aparece en el instante de la inversi)n tiene (uer#a su(iciente para a,rir los contactos (i-os a ' , tal co"o se "uestra en la posici)n despla#ada de la (i$ura =7@,+ El tie"po de despla#a"iento del relé tér"ico ,i"et&lico de "&5i"a es inversa"ente proporcional a la "a$nitud de la corriente de so,recar$a sostenida+ De la "is"a (or"a ue los relés de (usi)n tér"ica ' acci)n retardada! per"ite so,recar$as de ,reve duraci)n sin desconectar el "otor de la l%nea+ El relé ,i"et&lico posee dos venta-as ue no presentan los tipos de aleaci)n (usi,le ' puede retornar auto"&tica"ente ' por "edio de un elemento de compensación! se pueden reali#ar a-ustes se$6n las variaciones de la te"peratura a",iente+ .- 'elé de sobrec#r%#( tér"ico( inductivo de #le#ción $usible
1no de los inconvenientes de los relés de "&5i"a de aleaci)n (usi,le ' tér"icos ,i"etalicos! "ostrados en las (i$uras =7@a ' ,! es ue el uso de un cale(actor separado s)lo puede per"itir a-ustes de so,recar$a en incre"entos discretos! se$6n los cali,res disponi,les de cale(actores de corrientes+ Por estar 9al$unas veces: al alcance los cale(actores de repuesto! 'a ue las pie#as de reca",io se su"inistran nor"al"ente con el arrancador! es costu",re tener a "ano un surtido de cale(actores de valores superiores e in(eriores al valor de a-uste de la corriente de so,recar$a a la ue el cale(actor esta cali,rado+ Para un servicio deter"inado del "otor a veces se desea a-ustar un poco "&s elevado el valor no"inal de la so,recar$a durante una "arc4a deter"inada o un (unciona"iento particular+ 1n dispositivo ue lo per"ite es el relé de sobrecarga inductivo de aleación fusible 9el tipo lla"ado inductoter"ico:! "ostrado en la (i$ura =7@c+ Este relé
se acciona se$6n el principio de la inducci)n de corrientes de oucault en un cilindro de aleaci)n de co,re ' en la aleaci)n (usi,le a ,a-a te"peratura ue est& en el interior del "is"o+ El relé solo (unciona en corriente continua ' se utili#a e5clusiva"ente para la protecci)n de so,recar$as en "otores de C0+ Co"o el calor producido en la aleaci)n (usi,le es proporcional a la densidad de (lu-o creada por la corriente en la ,o,ina de inducci)n! se produce una caracter%stica de tie"po inverso+ Sus venta-as son 9=: para una ,o,ina de una deter"inada capacidad de corriente! el a-uste de disparo de "&5i"a es re$ula,le sin li"itaci)n! ' 9>: en uni)n con trans(or"adores de varias to"as de corrientes 9(i$+ =7,:! el "is"o relé de "&5i"a puede
ser utili#ado para una a"plia diversidad de "otores de c+a! de superior o in(erior valor no"inal de la corriente de so,recar$as! con las "is"as venta-as de a-uste indicadas en 9=: .- 'elé de sobrec#r%#s( tér"ico( inductivo( bi"et)lico
La a"pliaci)n de la $a"a de a-uste de so,recar$as de una deter"inada ,o,ina de "&5i"a ta",ién es posi,le en los relés ,i"et&licos de la (i$ura =7@d ! la cual ilustra un relé térmico inductivo bimetálico contra sobrecargas + Este relé contiene un n6cleo de 4ierro ue $eneral"ente es (i-o9 aunue 4an aparecido unos cuanto "odelos ue ta",ién per"iten variaci)n:! inserto en un "an$uito de co,re o de lat)n al ue 4a sido soldada una ar"adura ,i"et&lica en palanca+ Las corrientes de oucault $eneradas en el tu,o de co,re calientan la palanca ,i"et&lica+ 1na corriente de so,recar$a produce el calor su(iciente para curvar la ar"adura ,i"et&lica ' despla#ar los contactos del circuito de car$a nor"al"ente cerrados+ eneral"ente este relé es de reposici)n auto"&tica. pero puede disponerse una recone5i)n "anual co"o se descri,i) en la secci)n =7F+ Las venta-as de este relé son las "is"as ue las indicadas en el p&rra(o precedente con la venta-a a3adida de ue es un "ecanis"o "&s si"ple ' co"pacto+ 1/.- Dispositivos tér"icos #u0ili#res
El principio ,i"et&lico ta",ién se utili#a en un dispositivo deno"inado ter"ost&tico o disco tér"ico! ue se "uestra =7@e+ Los contactos del disco est&n nor"al"ente cerrados a la te"peratura usual! ' el aparato puede re"ac4arse o soldarse al ,astidor o soporte+ En el caso de un incre"ento de la te"peratura a",iente a causa de una ventilaci)n de(iciente! de una tensi)n de l%nea anor"al+ El disco tér"ico ,i"et&lico no utili#a nin$6n tipo de ,o,inas! pero sus contactos de,en ser lo su(iciente"ente $randes en "otores peue3os! para interru"pir la corriente de la l%nea o de inducido+ 11.- 'elé di$erenci#l
Co"o el principio de inducci)n (unciona por "edio de un euili,rio de la (+"+" ' de la corriente en las ,o,inas principales ' en cuadratura del relé! este principio puede e"plearse para detectar li$eros deseuili,rios en los circuitos de c+a+ Las dos ,o,inas principales in(eriores son una ,o,ina de su"a ' una di(erencia! respectiva"ente! a la ve# ue las ,o,inas en cuadratura superiores ta",ién son una ,o,ina de su"a ' una de di(erencia+ La corriente en las ,o,inas de su"a se co"pensa con la corriente de las ,o,inas de di(erencia+ Si las corrientes son euili,radas e i$uales! no se produce nin$6n ca"po resultante ' el disco no $irara+ El relé di(erencial (unciona co"o un relé para cada (ase ' esta conectado para detectar solo un deseuili,rio en el interior de la "is"a "auina! en ve# de detectar un deseuili,rio de la corriente de la l%nea o del siste"a
