INSTITUTO TECNOLOGICO DE LOS MOCHIS INGENIERIA EN MECATRONICA
CONTACTOR ELECTRO-MECANICO
ELECTROMAGNETISMO
ING. GABRIEL ESQUER ACEVES
EQUIPO #5
MADERA RUIZ JORGE ANTONIO
MANRRIQUEZ AVENA ALAN FRANCISCO FRANCISCO
MEZA
FELIX HERIBERTO
RIVERA
BOJORQUEZ RICARDO
RODRIGUEZ ROJAS HAYLIN ZUKANY 1
Índice Introducción--------------------------------------------------------------------------------------- 3 Generalidades teóricas------------------------------------------------------------------------ 4 Simbología----------------------------------------------------------------------------------------- 6 Campo magnético------------------------------------------------------------------------------- 7 Campo magnético en una bobina---------------------------------------------------------- 7 Campo eléctrico---------------------------------------------------------------------------------- 9 Inductancia--------------------------------------------------------------------------------------- 10 Voltaje--------------------------------------------------------------------------------------------- 11 Potencia eléctrica------------------------------------------------------------------------------ 12 Descripción del prototipo------------------------------------------------------------------- 13 Ficha técnica------------------------------------------------------------------------------------ 14 Datos generales del proyecto-------------------------------------------------------------- 15 Conclusiones------------------------------------------------------------------------------------ 18 Referencias bibliográficas------------------------------------------------------------------ 19
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INTRODUCCION Un contactor es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se dé tensión a la bobina (en el caso de ser contactores instantáneos). Es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia, que tiene dos posiciones de funcionamiento: una estable o de reposo, cuando no recibe acción alguna por parte del circuito de mando, y otra inestable, cuando actúa dicha acción. Este tipo de funcionamiento se llama de "todo o nada". En los esquemas eléctricos, su simbología se establece con las letras K M seguidas de un número de orden. Su principal componente es un electro-imán con forma de bobina, que genera un campo magnético tal que permite accionar elementos mecánicos en el dispositivo, y una carcasa que contiene el contactor como tal, con un elemento móvil que cierra y abre el circuito, que se llama armadura, cuyas características deben permitir un rápido accionar del mismo Si bien constructivamente son similares a los relés, no son lo mismo. Su diferencia radica en la misión que cumple cada uno: ambos permiten controlar en forma manual o automática, ya sea localmente o a distancia toda clase de circuitos, pero mientras que los relés controlan corrientes de bajo valor como las de circuitos de alarmas visuales o sonoras, alimentación de contactores, etc.; los contactores se utilizan como interruptores electromagnéticos en la conexión y desconexión de circuitos de iluminación y fuerza motriz de elevada tensión y potencia. .
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GENERALIDADES TEORICAS El contactor es un dispositivo electromecánico de mando, que actúa de forma similar a un interruptor, y puede ser gobernado a distancia, a través del electroimán que lleva incorporado. El contactor lleva, elementos esenciales:
a) Contactos Principales: usados para alimentar el circuito de potencia. b) Contactos Auxiliares: empleados para alimentar a la propia bobina y
a otros
dispositivos de mando y lámparas de aviso. c) La bobina: es quien realiza la apertura o cierre de los contactos, ya sean los principales o los auxiliares. Además, al contactor se le puede incorporar una serie de complementos, los cuales, enriquecen su dinamismo y seguridad:
a) Módulos de contactos auxiliares: como el propio nombre indica, se le puede incrementar el número de este tipo de contacto. b) Módulos de retención: para mantener el contactor en posición de cierre. c) Módulos de interconector: elimina las sobretensiones originadas al desconectar el contactor, ya que podrían estropear la electrónica que esté asociada al circuito de potencia. d) Módulos de Varistor: también llamado RC. Debe ser conectado en paralelo con la propia bobina; y su objetivo no es otro que anular las sobretensiones provocadas por la bobina. Un contactor es un componente electromecánico que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de mando, tan pronto se dé tensión a la bobina.
Contactos principales: "1-2, 3-4, 5-6." Tienen por finalidad abrir o cerrar el circuito de fuerza o potencia.
Contactos auxiliares: "13-14 (NO)" Se emplean en el circuito de mando o maniobras. Por este motivo soportarán menos intensidad que los principales. El contactor de la figura solo tiene uno que es normalmente abierto, pero puede venir con ellos cerrados 11-12 (NC).
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Carcasa: Es el soporte fabricado en material no conductor que posee rigidez y soporta el calor no extremo, sobre el cual se fijan todos los componentes conductores al contactor. Además es la presentación visual del contactor.
Electroimán: Es el elemento principal del contactor, se encarga de transformar la energía eléctrica en magnetismo, provocando mediante un movimiento mecánico la apertura o cierre de los contacto a) La bobina: Es un arrollamiento de alambre de cobre muy delgado con gran número de espiras, que al aplicar electricidad genera un campo electromagnético para vencer la resistencia del resorte de retorno y que atrae fuertemente la armadura móvil (martillo) y por consiguiente uniendo o separando los contactos.
b) El núcleo: Parte de material ferromagnético sólido, que va fijo en la carcasa y tiene una forma de “E”. Su función principal es concentrar y aumentar el flujo magnético que genera la bobina para atraer con más eficiencia la Armadura móvil.
c) Armadura: Es un elemento muy similar al núcleo, con la diferencia que la armadura es móvil y el núcleo es fija, y que es separada inicialmente por el resorte de retorno.
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SIMBOLOGÍA: Como se observa siempre recibe en las siglas KM, para contactor, A1 y A2 indica la entrada y salida de la bobina y los contactores auxiliares 55-56 y 67-68.
CAMPO MAGNETICO
Un campo magnético es una descripción matemática de la influencia magnética de las corrientes eléctricas y de los materiales magnéticos. El campo magnético en cualquier punto está especificado por dos valores, la dirección y la magnitud; de tal forma que es un campo vectorial. Específicamente, el campo magnético es un vector axial, como lo son los momentos mecánicos y los campos rotacionales. El campo magnético es más comúnmente definido en términos de la fuerza de Lorentz ejercida en cargas eléctricas. Campo magnético puede referirse a dos separados pero muy relacionados símbolos B y H. Los campos magnéticos son producidos por cualquier carga eléctrica en movimiento y el momento magnético intrínseco de las partículas elementales asociadas con una propiedad cuántica fundamental, su espín. En la relatividad especial, campos eléctricos y magnéticos son dos aspectos interrelacionados de un objeto, llamado el tensor electromagnético. Las fuerzas magnéticas dan información sobre la carga que lleva un material a través del efecto Hall. La interacción de los campos magnéticos en dispositivos eléctricos tales como transformadores es estudiada en la disciplina de circuitos magnéticos. 6
CAMPO MAGNETICO EN UNA BOBINA Un solenoide es cualquier dispositivo físico capaz de crear un campo magnético sumamente uniforme e intenso en su interior, y muy débil en el exterior. Un ejemplo teórico es el de una bobina de hilo conductor aislado y enrollado helicoidalmente, de longitud indeterminada. En ese caso ideal el campo magnético sería uniforme en su interior y, como consecuencia, afuera sería nulo. En la práctica, una aproximación real a un solenoide es un alambre aislado, de longitud finita, enrollado en forma de hélice (bobina) o un número de espirales con un paso acorde a las necesidades, por el que circula una corriente eléctrica. Cuando esto sucede, se genera un campo magnético dentro de la bobina tanto más uniforme cuanto más larga sea la bobina. La bobina con un núcleo apropiado, se convierte en un electroimán. Se utiliza en gran medida para generar un campo magnético uniforme. Se puede calcular el módulo del campo magnético en el tercio medio del solenoide según la ecuación:
Donde:
m: permeabilidad magnética.
N : número de espiras del solenoide.
i : corriente que circula.
L: longitud total del solenoide.
Mientras que el campo magnético en los extremos de este pueden aproximarse como:
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CAMPO ELECTRICO
La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material.1 Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas, produce un campo magnético, un fenómeno que puede aprovecharse en el electroimán.
El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que, calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor por el que circula la corriente que se desea medir.
INDUCTANCIA En electromagnetismo y electrónica, la inductancia ( ), es una medida de la oposición a un cambio de corriente de un inductor o bobina que almacena energía en presencia de un campo magnético, y se define como la relación entre el flujo magnético ( ) y la intensidad de corriente eléctrica ( ) que circula por la bobina y el número de vueltas (N) del devanado:
La inductancia depende de las características físicas del conductor y de la longitud del mismo. Si se enrolla un conductor, la inductancia aparece. Con muchas espiras se tendrá más inductancia que con pocas. Si a esto añadimos un núcleo de ferrita, aumentaremos considerablemente la inductancia. El flujo que aparece en esta definición es el flujo producido por la corriente exclusivamente. No deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas electromagnéticas.
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Esta definición es de poca utilidad porque es difícil medir el flujo abrazado por un conductor. En cambio se pueden medir las variaciones del flujo y eso sólo a través de la Tensión Eléctrica inducida en el conductor por la variación del flujo. Con ello llegamos a una definición de inductancia equivalente pero hecha a base de cantidades que se pueden medir, esto es, la corriente, el tiempo y la tensión:
El signo de la tensión y de la corriente son los siguientes: si la corriente que entra por la extremidad A del conductor, y que va hacia la otra extremidad, aumenta, la extremidad A es positiva con respecto a la opuesta. Esta frase también puede escribirse al revés: si la extremidad A es positiva, la corriente que entra por A aumenta con el tiempo. En el SI, la unidad de la inductancia es el Henry (H), llamada así en honor al científico estadounidense Joseph Henry. 1 H = 1 Wb/A, donde el flujo se expresa en weber y la intensidad en amperios.
El término "inductancia" fue empleado por primera vez por Oliver Heaviside en febrero de 1886,1 mientras que el símbolo se utiliza en honor al físico Heinrich Lenz.2 3 La cantidad física inversa se llama dissuadancia.
La inductancia siempre es positiva, salvo en ciertos circuitos electrónicos especialmente concebidos para simular inductancias negativas, y los valores de inductancia prácticos, van de unos décimos de nH para un conductor de 1 milímetro de largo, hasta varias decenas de miles de Henrios para bobinas hechas de miles de vueltas alrededor de núcleos ferromagnético.
VOLTAJE
La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje1 2 ) es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro.3 Su unidad de medida es el voltio.
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La tensión entre dos puntos A y B es independiente del camino recorrido por la carga y depende exclusivamente del potencial eléctrico de dichos puntos A y B en el campo eléctrico, que es un campo conservativo. Si dos puntos que tienen una diferencia de potencial se unen mediante un conductor, se producirá un flujo de electrones. Parte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladará a través del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una fuente externa (generador), esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial eléctrico. Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente eléctrica. Cuando se habla sobre una diferencia de potencial en un sólo punto, o potencial, se refiere a la diferencia de potencial entre este punto y algún otro donde el potencial se defina como cero. En muchas ocasiones, se adopta como potencial nulo al de la tierra. La diferencia de potencial entre los terminales de un componente pasivo dependen de las características del componente y de la intensidad de corriente eléctrica.
Tensión en una resistencia Viene dada por la ley de Ohm:
Tensión en una bobina Una bobina es un conductor o alambre enrollado en espiral. Las bobinas se emplean mayormente en corriente alterna, que es una corriente que cambia de magnitud con el tiempo, generando una diferencia de potencial en sus terminales que resulta:
Si L es constante:
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POTENCIA ELECTRICA
Cuando se trata de corriente continua (CC) la potencia eléctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia de potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a la corriente y a la tensión. Esto es,
(1)
donde I es el valor instantáneo de la intensidad de corriente y V es el valor instantáneo del voltaje. Si I se expresa en amperios y V en voltios, P estará expresada en watts (vatios). Igual definición se aplica cuando se consideran valores promedio para I, V y P. Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o se puede calcular la resistencia equivalente del dispositivo, la potencia también puede calcularse como,
(2)
Recordando que a mayor resistencia, menor corriente.
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DESCRIPCION DEL PROTOTIPO Un contactor electromecánico actúa de forma similar a un interruptor, tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, y puede ser gobernado a distancia Pueden operar corrientes del orden de 6 a 12 veces la intensidad nominal. Se caracterizan por su poca inercia mecánica y rapidez de respuesta; resultando elementos indispensables en las tareas de automatización. Si se combinan con relés adecuados, pueden emplearse para la protección de las cargas (generalmente motores) contra faltas de fase, sobre tensiones, sobrecargas, corrientes inversas, etcétera. Su tensión puede ser baja, si es menor a 1000V, o alta, si es mayor a 1000V.Funcionan tanto en corriente alterna como continua.
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FICHA TECNICA
Nombre del proyecto Objetivo
Duración total Tamaño
Materiales
Contactor electromecánico pasar o interrumpir el paso de corriente del motor y con ello hacerlo funcionar, generando energía mecánica para mover el molino 1 mes 12.5 x 22” altura: 10.5” 4 patas de 9” ancho del tubo: 1.5 " contactor, base, motor, molino, banda, polea (11”)
Contactor LC1F150 configuración de los contactos Corriente de carga inductiva : Corriente de carga resistiva : Número de polos: Voltaje Corriente de conmutación AC1 Corriente de conmutación AC3 Unidad de potencia AC3 Rango de Temperatura de Funcionamiento Tipo de Terminal Tensión Nominal de los Contactos Estilo de Montaje longitud
3 PST 150 A 200 A 3 600V ac Max 200A 150A 125hp -5 → +55 °C Tornillo, conexión de cable 1.000 V ac Montaje en Superficie 170mm 13
ancho profundidad potencia nominal Motor
163.5mm 171mm 80 kW monofásico de inducción, de condensador dividido permanente
MATERIAL
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Datos generales del proyecto:
Construcción de la base de fierro
Limpieza del contactor
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molino, polea y motor, montado en la base
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proyecto terminado
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CONCLUCIONES
Determinamos que el contactor electro-mecánico es: es un aparato mecánico de conexión controlado mediante un electroimán, Cuando la bobina del electroimán está bajo tensión, el contactor se cierra, estableciendo a través de los polos un circuito entre la red de alimentación y el receptor. Cuando se interrumpe la alimentación de la bobina, el circuito magnético se desmagnetiza y el contactor se abre por efecto de:
Los resortes de presión de los polos y del resorte de retorno de la armadura móvil. La fuerza de gravedad, en determinados aparatos (las partes móviles recuperan su posición de inicial).
El contactor ofrece numerosas ventajas, entre las que destacan la posibilidad de:
Interrumpir las corrientes monofásicas o polifásicas elevadas accionando un auxiliar de mando recorrido por una corriente de baja intensidad. Funcionar tanto en servicio intermitente como en continuo. Controlar a distancia de forma manual o automática, utilizando hilos de sección pequeña o acortando significativamente los cables de potencia.
Un contactor es básicamente un apagador controlado por impulsos eléctricos automáticos o mecánicos y puede ser utilizado para diferentes aplicaciones, como un cortacorriente o apagador automático de una carga de potencia. Gracias a la elaboración de este proyecto nos quedamos con el conocimiento que este ha generado ya que para lograr entender el funcionamiento del contactor nos vimos en la necesidad de acudir a diferentes fuentes de información como: libros, internet y de personas que conozcan o trabajen con contactares.
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REFERENCIAS BIBLIOFRAFICAS
1. STEPHEN J. CHAPMAN. (1993). maquinas electricas segunda edicion. mexico: mcgraw hill interamericana s.a. 2. M Olmo R Nave. (2005). solenoide. 2015, de magnetismo Sitio web: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/magnetic/solenoid.html#c3 3. Cheng, David K. Fundamentos de electromagnetismo para ingeniería. Primera edición. Argentina: Addison Wesley Iberoamericana, 1997. 4. kike martinez. (2013). como funciona el contactor. 3 de dic. 2015, de electricidad Sitio web: http://dinoalatele.blogspot.mx/2013/07/comofunciona-el-contactor-electrico.html 5. Luis Goldsack. (2011). Análisis Frigorífico Austral Freezer. 2015, de ficha tecnica Sitio web: http://es.slideshare.net/Arqarolina/anlisis-frigorficoaustral-freezer 6. Stanley, Marshall, Dubroff, Richard E. Skitek, Gabriel. Electromagnetismo – Conceptos y aplicaciones. Cuarta edición. México: Prentice Hall hispanoamericana, 1997. 7. Hayt, William H. Buck, John A. Teoría Electromagnética. Octava edición. México: Mc Graw Hill, 2012. 8. R. K. Wangsness, Campos Electromagnéticos. Ed. Limusa (Méjico) 20ª Edición, 1986
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