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RELÉ DE TEMPERATURA O TÉRMICO (49). Andrés Orellana L.
[email protected] José Sarango C.
[email protected] [email protected] Juan Sarmiento R.
[email protected] [email protected] José Valarezo B.
[email protected] [email protected] Universidad Politécnica Salesiana, Sede Cuenca Alta Tensión II
Resumen—En el siguiente ensayo se dará a conocer el Relé Térmico (49), sus características y especificaciones, que se deben tomar en cuenta para la implementación de dichos dispositivos de protección protección para motores y trafos trafos evitando evitando sobrecalenta sobrecalentamientos mientos inadmisibles.
I. I NTRODUCCIÓN El objeto de un sistema de un sistema de protección consiste en reducir la influencia de una falla en el sistema, hasta el punto que no se produzcan daños relativamente importantes en el, ni que tampoco ponga en peligro a los seres vivos. Esto solo puede conseguirse cubriendo constantemente los sistemas de potencia mediante el uso de esquemas de protección y relés.
Figura Figura 2. 2. Partes Partes de de un Relé Relé
II. SISTEMAS DE PROTECCIÓN PROTECCIÓN Los Sistem Sistemas as de Protec Protecció ciónn se utili utilizan zan en los sistem sistemas as III. III. RELÉ RELÉ eléctricos de potencia para evitar la destrucción de equipos Los relés relés son dispos dispositi itivo voss dig digita itales les compac compactos tos que son o instalaciones por causa de una falla que podría iniciarse de manera simple y después extenderse sin control en forma conectados a través de los sistemas de potencia para detectar condicion iones es intole intolerab rables les o no desead deseadas as dentro dentro de un área área encadenada. Los sistemas de protección deben aislar la parte condic donde se ha producido la falla buscando perturbar lo menos asignada. posible la red, limitar el daño al equipo fallado, minimizar la posibilidad de un incendio, minimizar el peligro para las III-A. FUNCIÓN PRINCIPAL PRINCIPAL DE LOS RELÉS DE PROpersonas, minimizar el riesgo de daños de equipos eléctricos TECCIÓN adyacentes. Los relés relés de protecci protección ón ó revelado reveladores res ordenan ordenan disparos disparos El sistema de protección tiene las siguientes criterios de automá automáti ticos cos en caso caso de falla falla.. Son la parte parte princi principal pal del calidad, como se puede observar en la figura 1. sistema de protección. Contienen la lógica que deben seguir los interruptores. Se comunican con el sistema de potencia por medio de los elementos de medida y ordenan operar a dispositivos tales como interruptores, acrecentadores u otros. Sus principales funciones son: Tapida apida remoción remoción del servicio servicio cuando cuando algún algún elemento elemento (linea, transformador) del sistema sufre un corto circuito. Dar la orden para desconectar un circuito cuando se presenta una operación anormal (frecuencia, sobrevoltajes a frecuencia industrial, sobrecorrientes). Las protec proteccio ciones nes del sistem sistemaa trabaj trabajan an en asocio asocio con interruptores los cuales desconectan el equipo luego de Figura Figura 1. Caracterí Característica sticass de un sistema de proteccio protecciones nes recibir la orden del relé.
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III-B.
ESTRUCTURA DE UN RELÉ
En general, podemos distinguir en el esquema general de un relé los siguientes bloques, como se puede observar en la figura 3: 1. circuito de entrada, control o excitación 2. circuito de acoplamiento 3. circuito de salida, carga o maniobra, constituido por: Circuito excitador Dispositivo conmutador de frecuencia Protecciones
Figura 3. Esquema a bloques de un Relé III-C.
TIPOS DE RELÉS
Figura 5. Principio de funcionamiento del relé térmico
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Conmutador selector RESET manual / automático. Tecla STOP N° de pedido completo en el frontal del aparato Indicación del estado de conexión y función de prueba TEST. Cubierta transparente precintable. Tornillo de ajuste de intensidad Borne de repetición de bobina Borne de repetición de contactos auxiliares.
Las siguientes clasificaciones y definiciones se basan en la Norma ANSI C37.9 (IEEE 313). Los relés se pueden dividir en cinco categorías funcionales, así: Relés de protección IV-A. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO Relés de monitoreo Los relés térmicos poseen tres biláminas compuestas cada Relés Programables una por dos metales con coeficientes de dilatación muy difeRelés reguladores rentes unidos mediante laminación y rodeadas de un bobinado Relés auxiliares de calentamiento (ver en la figura 5). Cada bobinado de calentamiento está conectado en serie a una fase del motor. IV. RELÉ TÉRMICO (49) La corriente absorbida por el motor calienta los bobinados, Estos dispositivos son termómetros acondicionados con haciendo que las biláminas se deformen en mayor o menor micro interruptores para mandar señales de alarma de disparo grado según la intensidad de dicha corriente. La deformación para la desconexión de carga o para arrancar ventiladores. de las biláminas provoca a su vez el movimiento giratorio Los relés térmicos (Ver figura 4) son los aparatos mas de una leva o de un árbol unido al dispositivo de disparo. utilizados para proteger motores contra las sobrecargas débiles Si la corriente absorbida por el receptor supera el valor de y prolongadas cuyo valor no sobrepase 8 veces la intensidad reglaje del relé, las biláminas se deformarán lo bastante como nominal. Se pueden utilizar en corriente alterna o continua. para que la pieza a la que están unidas las partes móviles de los contactos se libere del tope de sujeción. Este movimiento causa la apertura brusca del contacto del relé intercalado en el circuito de la bobina del contactor y el cierre del contacto de señalización. El rearme no será posible hasta que se enfríen las biláminas. El tiempo de respuesta de los relés térmicos, es inversamente proporcional a la magnitud de corriente que circule por los arrollados del bimetal. A mayor intensidad, menor sera el tiempo de disparo. Todos los relés son ajustables. El ajuste debe realizarse a través de la perilla externa al valor de la corriente nominal del motor. El relé térmico actuara como protección en los siguientes casos: Funciona cuando la temperatura de armadura de una maquina de C.A. u otra carga que tiene devanado o Figura 4. Partes de un Relé térmico elemento de maquina de C.D., convertidor o rectificador de potencia (incluyendo un transformador de potencia) A continuacion detallaremos cada una de las partes que los excede a un valor predeterminado. constituyen: Cuando la corriente demandada por el motor sea muy 1. Placa de características alta causada por una sobrecarga mecánica.
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Cuando la corriente demandada por el motor sea muy alta, ocasionada por una caída apreciable en la tensión de alimentación, estando el motor a plena carga. Un arranque seguido del bloqueo del rotor de la maquina. V. CARACTERÍSTICAS P RINCIPALES Sus características más habituales son: Ajuste de corriente desde 0,1 hasta 150A Autoalimentado Memoria térmica Protección desequilibrio de fases Contactos independientes NA+NC incorporados Pulsador frontal ’test de disparo’ Indicador de disparo visible Compensación automática temperatura ambiente: La curvatura que adoptan las biláminas no sólo se debe al recalentamiento que provoca la corriente que circula en las fases, sino también a los cambios de la temperatura ambiente. Este factor ambiental se corrige con una bilámina de compensación sensible únicamente a los cambios de la temperatura ambiente y que está montada en oposición a las biláminas principales. Cuando no hay corriente, la curvatura de las biláminas se debe a la temperatura ambiente. Esta curvatura se corrige con la de la bilámina de compensación, de tal forma que los cambios de la temperatura ambiente no afecten a la posición del tope de sujeción. Por lo tanto, la curvatura causada por la corriente es la única que puede mover el tope provocando el disparo. Los relés térmicos compensados son insensibles a los cambios de la temperatura ambiente, normalmente comprendidos entre –40 °C y + 60 °C. Sensibles a una pérdida de fase: Este es un dispositivo que provoca el disparo del relé en caso de ausencia de corriente en una fase (funcionamiento monofásico). Lo componen dos regletas que se mueven solidariamente con las biláminas. La bilámina correspondiente a la fase no alimentada no se deforma y bloquea el movimiento de una de las dos regletas, provocando el disparo. Los receptores alimentados en corriente monofásica o continua se pueden proteger instalando en serie dos biláminas que permiten utilizar relés sensibles a una pérdida de fase. Para este tipo de aplicaciones, también existen relés no sensibles a una pérdida de fase. Rearme automático o manual: El relé de protección se puede adaptar fácilmente a las diversas condiciones de explotación eligiendo el modo de rearme Manual o Auto (dispositivo de selección situado en la parte frontal del relé), que permite tres procedimientos de rearranque: Las máquinas simples que pueden funcionar sin control especial y consideradas no peligrosas (bombas, climatizadores, etc.) se pueden rearrancar automáticamente cuando se enfrían las biláminas en un determinado lapso de tiempo. Graduación en “amperios motor”: Visualización directa en el relé de la corriente indicada en la placa de características del motor. Los relés se regulan con un pulsador que modifica el recorrido angular que efectúa el extremo de la bilámina de compensación para liberarse
Figura 6. Tiempo de reposicion en funcion de la corriente de disparo y la corriente ajustada
del dispositivo de sujeción que mantiene el relé en posición armada. La rueda graduada en amperios permite regular el relé con mucha precisión. La corriente límite de disparo está comprendida entre 1,05 y 1,20 veces el valor indicado. VI. TIEMPO DE REPOSICION Para poder resetear un térmico que disparó, debe esperarse un tiempo determinado para que los bimetales se enfríen, este tiempo se llama de reposición. El tiempo de reposición depende de la corriente que produjo el disparo y está graficado en la figura 6. Por ejemplo, para un relé TR1-6,3A (de 4 a 6,3 A) que estaba seteado en 5 Amperes, si la corriente de corte fue de 15A, es decir 3 veces la corriente seteada, debe entrarse al gráfico con el valor 3 en el eje X, y donde corta a la curva se obtiene en el eje Y el valor 30 segundos. El tiempo de reposición origina una pausa inevitable en el servicio, que da tiempo a enfriarse a los bimetales, pero también le da tiempo al motor a enfriarse. Sin embargo, esta pausa no siempre es suficiente para que el motor alcance nuevamente una temperatura segura de funcionamiento, por lo que siempre se recomienda ESPERAR MÁS. Las altas temperaturas son altamente nocivas para los motores, y aunque no se visualize ningún daño, la historia del motor queda afectada irremediablemente. VII. C ONCLUSIONES El relé térmico se lo utiliza como protección térmica de motores y de transformadores, así como para activacion de ventiladores. Se debe utilizar este tipo de relés par proteger la destrucción de los bobinados de los motores. Realiza la deteccion del desequilibrio y perdida de fases. Existen dos tipos de configuración para el rearme: manual y automático.
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R EFERENCIAS [1] Relés Térmicos de Sobrecarga AEG sitio web [En Linea]: http://www.hbse.cl/index.php/productos/aisladores/ [2] Montajes e instalaciones sitio web [En Linea]: http://montajeseinstalciones.blogspot.com/2009/02/el-rele-termico.html [3] Jimenez Renato. Subestacion Electrica sitio web [En Linea]:http: //www.catalog. moeller.net
