Contactores Electromagnéticos

CONTACTORES ELECTROMAGNETICOS

Funciones Aplicaciones Tabla Básica de Potencias

Un contactor electromagnético es un tipo de interruptor eléctrico que se opera a distancia, utilizado para conectar o desconectar un circuito de potencia. Es, en esencia, un relé de alta potencia, diseñado para manejar corrientes mucho mayores que las que normalmente maneja un relé. Su funcionamiento se basa en el principio del electromagnetismo, de ahí su nombre.

Contactores Electromagnéticos

Cómo Funciona un Contactor Electromagnético:

El corazón de un contactor electromagnético es una bobina (o electroimán). Cuando se aplica una tensión a esta bobina, se crea un campo magnético. Este campo magnético atrae un núcleo móvil (armadura), que está conectado mecánicamente a un conjunto de contactos eléctricos.

El proceso ocurre en dos estados principales:

1. Desenergizado (Abierto por Defecto): En su estado normal, sin tensión en la bobina, los contactos principales (los que manejan la corriente de carga) están abiertos, impidiendo el paso de la electricidad.
2. Energizado (Cerrado): Cuando la bobina recibe corriente, el campo magnético atrae la armadura, lo que provoca el cierre de los contactos principales. Esto establece la conexión y permite que la corriente fluya hacia la carga (por ejemplo, un motor). Simultáneamente, los contactos auxiliares (usados para señalización o lógica de control) cambian de estado: los normalmente abiertos (NO) se cierran y los normalmente cerrados (NC) se abren.
3. Desenergizado (Vuelta a Abierto): Al interrumpirse la tensión de la bobina, el campo magnético desaparece. Un resorte de retorno empuja la armadura de vuelta a su posición original, lo que abre los contactos principales y desconecta la carga. Los contactos auxiliares también vuelven a su estado inicial.

 

Componentes Clave:

1. Bobina (Electroimán): Es el corazón del contactor. Al ser energizada, genera el campo magnético. Su tensión de operación (tensión de control) puede ser muy diferente a la tensión de la carga que conmuta.
2. Contactos Principales: Son los contactos de potencia. Están diseñados para conducir la corriente de la carga y son robustos para soportar el arco eléctrico que se produce al abrir y cerrar el circuito. Suelen ser de aleaciones de plata.
3. Contactos Auxiliares: Son contactos de menor capacidad de corriente que se usan en el circuito de control. Permiten la implementación de funciones como señalización, enclavamientos de seguridad o secuencias de operación.
4. Núcleo Fijo y Núcleo Móvil (Armadura): Partes ferromagnéticas que, al ser atraídas por el campo magnético de la bobina, realizan el movimiento mecánico que abre o cierra los contactos.
5. Cámara de Extinción de Arco: Cuando los contactos principales se abren, se forma un arco eléctrico (especialmente con cargas inductivas). Las cámaras de extinción de arco (formadas por placas metálicas) ayudan a enfriar, alargar y dividir este arco para extinguirlo rápidamente, protegiendo los contactos.
6. Resorte de Retorno: Asegura que los contactos vuelvan a su posición abierta cuando la bobina se desenergiza.
7. Carcasa: Material aislante y resistente al fuego que protege los componentes internos y al usuario.

Características Técnicas y Aplicaciones

Los contactores electromagnéticos son el tipo más común de contactor y se utilizan ampliamente en baja tensión (hasta 1000V AC o 1500V DC).

• Tensión de Operación (Ue): Se refiere a la tensión máxima que pueden manejar los contactos principales para la carga.
• Corriente Nominal (Ie): Es la corriente máxima que los contactos principales pueden conducir de forma continua.
• Categoría de Empleo (IEC): Es fundamental para seleccionar el contactor adecuado. Define el tipo de carga y las condiciones de operación para las que está diseñado el contactor (por ejemplo, AC-3 para motores de jaula de ardilla, AC-1 para cargas resistivas, AC-4 para arranques y paradas frecuentes de motores).
• Tensión de la Bobina (Uc): La tensión a la que debe ser energizada la bobina de control (puede ser diferente a la tensión de la carga).
• Vida Útil (Eléctrica y Mecánica): Se mide en ciclos de operación. La vida útil eléctrica se ve afectada por el desgaste de los contactos debido al arco eléctrico. 

Aplicaciones Comunes:

• Arranque y parada de motores eléctricos: Es su aplicación más extendida en la industria, edificaciones y sistemas de bombeo.
• Control de sistemas de iluminación: Especialmente en grandes instalaciones.
• Conmutación de cargas resistivas: Como hornos eléctricos o resistencias calefactoras.
• Control de bancos de condensadores (con modelos especializados - ver AC-6b).
• Automatización y control industrial: Como elementos actuadores en sistemas de control programables (PLCs).

Ventajas

• Control Remoto: Permite controlar cargas de alta potencia desde un punto distante y seguro.
• Automatización: Facilita la implementación de sistemas automáticos de arranque, parada y secuencia.
• Seguridad: Aísla el circuito de control de baja tensión del circuito de potencia de alta tensión.
• Versatilidad: Amplia gama de modelos para diversas aplicaciones y potencias.
• Fiabilidad: Diseño robusto y probado en el tiempo para millones de operaciones.

Los contactores electromagnéticos son un componente fundamental en cualquier sistema eléctrico donde se necesite controlar una carga de potencia de manera segura, eficiente y, a menudo, automatizada.

TABLA DE POTENCIA BASICA

Entender la relación entre la potencia y el voltaje en los contactores electromagnéticos es fundamental para su correcta selección. No existe una "tabla universal" única que cubra todos los modelos y fabricantes, ya que las especificaciones varían. Sin embargo, podemos establecer rangos y principios generales basados en las categorías de empleo IEC, que son el estándar de la industria. Los contactores electromagnéticos operan principalmente en baja tensión (hasta 1000V CA o 1500V CC) y su capacidad se especifica en corriente nominal (Amperios), y para cargas de motor, también en potencia (kW o HP) a voltajes específicos.

Conceptos Clave para Entender la Tabla:

• Tensión de Operación (Ue): Es el voltaje al que opera la carga que el contactor va a conmutar. Las tensiones más comunes son 230V, 400V, 480V, 690V (trifásicas) o 120V, 230V (monofásicas).
• Corriente Nominal (In o Ie): Es la corriente continua máxima que los contactos principales del contactor pueden soportar.
• Potencia (kW o HP): Se refiere a la potencia del motor (o carga) que el contactor puede arrancar y detener de forma segura. Esta potencia siempre está asociada a una tensión específica y a una categoría de empleo.
• Categoría de Empleo (IEC 60947-4-1): Es crucial, ya que un contactor con la misma corriente nominal puede manejar potencias muy diferentes según el tipo de carga y la frecuencia de conmutación.
• AC-1: Cargas resistivas o ligeramente inductivas (factor de potencia ≥0.95). Ejemplos: calefacción, iluminación, hornos. La corriente de cierre y de apertura es la misma que la nominal. La corriente nominal (Ith) suele ser mayor que la de AC-3.
• AC-3: Arranque y parada de motores de jaula de ardilla (asíncronos) en servicio normal. Al cerrar, el contactor debe soportar la corriente de arranque (5-7 veces la nominal). Al abrir, interrumpe la corriente nominal del motor.
• AC-4: Arranque de motores de jaula de ardilla con maniobras de "inch/jog" (pulsos), inversión de marcha y frenado a contracorriente. Esto implica que el contactor cierra y abre con la corriente de arranque activa, lo que lo somete a un estrés mucho mayor. Requiere un contactor de mayor calibre para la misma potencia de motor que en AC-3.

Tablas de Referencia (Ejemplos Típicos - Valores Aproximados)

Las siguientes tablas muestran ejemplos de cómo se especifican los contactores, basándose en la corriente nominal (Amperios) y la potencia (kW o HP) para voltajes comunes en sistemas trifásicos.

Tabla 1: Contactores para Cargas Resistivas (AC-1) - Trifásico

Corriente Nominal (A) (Ith / AC-1)	Potencia Máxima Aproximada (kW) @ 400V CA (3 fases)	Aplicaciones Típicas
12A	5.5 - 7.5 kW	Calefactores pequeños, iluminación, cargas resistivas ligeras
20A	9 - 12 kW	Calefacción, hornos pequeños, distribución eléctrica
32A	15 - 20 kW	Calefactores, hornos medianos, paneles de distribución
50A	25 - 30 kW	Calefacción industrial, sistemas de iluminación grandes
80A	40 - 50 kW	Hornos industriales, cargas resistivas de alta potencia
125A	60 - 75 kW	Grandes sistemas de calefacción o distribución
200A	100 - 125 kW	Aplicaciones de muy alta potencia resistiva

Nota: Para AC-1, la potencia suele ser directamente proporcional a la corriente y voltaje, ya que el factor de potencia es casi 1.

Tabla 2: Contactores para Motores de Jaula de Ardilla (AC-3) - Trifásico

Corriente Nominal (A) (AC-3)	Potencia Motor (kW) @ 230V CA	Potencia Motor (kW) @ 400V CA	Potencia Motor (HP) @ 480V CA	Aplicaciones Típicas
6A	1.5 kW	2.2 kW	3 HP	Motores pequeños (bombas, ventiladores)
9A	2.2 kW	4 kW	5 HP	Motores de tamaño medio (compresores, cintas)
12A	3 kW	5.5 kW	7.5 HP	Motores de tamaño medio (bombas, ventiladores)
18A	4 kW	7.5 kW	10 HP	Motores de tamaño medio a grande (bombas, mezcladores)
25A	5.5 kW	11 kW	15 HP	Motores industriales (ventiladores grandes, compresores)
32A	7.5 kW	15 kW	20 HP	Motores industriales (bombas de gran caudal)
40A	11 kW	18.5 kW	25 HP	Motores industriales pesados
50A	15 kW	22 kW	30 HP	Grandes motores industriales
65A	18.5 kW	30 kW	40 HP	Grandes motores industriales
80A	22 kW	37 kW	50 HP	Motores de bombas, trituradoras
100A	30 kW	45 kW	60 HP	Motores de grúas, elevadores
125A	37 kW	55 kW	75 HP	Motores de gran potencia industrial
150A	45 kW	75 kW	100 HP	Motores de muy alta potencia industrial
200A	55 kW	90 kW	125 HP	Aplicaciones de motores de mega potencia

Nota: La potencia en HP suele ser para sistemas de 480V/60Hz (Norteamérica), mientras que los kW son más comunes para 400V/50Hz (Europa/Latinoamérica).

Consideraciones Importantes:

1. Variaciones de Fabricante: Cada fabricante (Schneider Electric, Siemens, ABB, Eaton, etc.) tendrá sus propias tablas detalladas de modelos que se ajustan a estas categorías, pero los valores exactos pueden variar ligeramente.
2. Tensión de la Bobina (Control): Las tablas anteriores se refieren a la potencia y corriente del circuito de potencia. La tensión de la bobina de control (por ejemplo, 24V CA/CC, 110V CA, 230V CA) es independiente de la tensión de operación de la carga y debe especificarse por separado al elegir un contactor.
3. Factores Ambientales y de Uso: La capacidad de un contactor puede verse afectada por:
• Temperatura ambiente: A temperaturas elevadas, la capacidad de corriente puede reducirse (derating).
• Altitud: A mayor altitud, la capacidad de disipación de calor del aire es menor.
• Frecuencia de conmutación: Un uso muy intensivo puede requerir un contactor de mayor calibre.
• Tipo de arranque del motor: Arranques muy pesados o prolongados pueden requerir un contactor sobredimensionado.
4. Contactos Auxiliares: La cantidad y tipo (NA/NC) de contactos auxiliares son adicionales a la capacidad de potencia y se eligen según las necesidades del circuito de control.

Siempre se recomienda consultar el catálogo o la hoja de datos del fabricante específico del contactor que se va a utilizar para obtener los valores exactos y garantizar la selección correcta.

Elementos que Componen un Contactor

VER: Stock 4.0

CONTACTOR ELECTROMECANICO

Se entienden como electromecánicos aquellos contactores donde el accionamiento se produce a través de un servomotor o mecanismo mecánico más complejo que una simple bobina. Sin embargo, en la práctica, la mayoría de los contactores "electromagnéticos" son el tipo de contactor electromecánico más común.

Concepto Fundamental.

Un contactor electromagnético es un interruptor controlado eléctricamente, similar a un relé, pero diseñado para conmutar circuitos de potencia de forma segura y confiable. La diferencia clave con un relé es su capacidad para manejar corrientes significativamente mayores (desde unos pocos amperios hasta miles de amperios) y potencias considerables (desde fracciones de kW hasta cientos de kW o HP).

Componentes:

1. Bobina (Electroimán): Es el elemento que, al ser energizado con una tensión de control (CA o CC), genera un campo magnético. Esta tensión puede ser diferente a la tensión del circuito de potencia.
2. Núcleo Fijo y Núcleo Móvil (Armadura): Son piezas de material ferromagnético. El campo magnético de la bobina atrae el núcleo móvil hacia el fijo, produciendo el movimiento mecánico.
3. Contactos Principales (de Potencia): Son los encargados de conducir la corriente de carga. Son robustos y están diseñados para soportar los picos de corriente y el arco eléctrico. Normalmente son abiertos (NA) en el estado desenergizado.
4. Contactos Auxiliares (de Control): Son contactos de menor capacidad, usados en el circuito de control. Pueden ser normalmente abiertos (NA) o normalmente cerrados (NC) y se utilizan para señalización, interbloqueos, o para la lógica de control.
5. Cámara de Extinción de Arco: Es crucial para la vida útil del contactor. Cuando los contactos principales se separan bajo carga, se forma un arco eléctrico. La cámara, compuesta generalmente por placas metálicas (rejillas desionizadoras) o aletas, ayuda a enfriar, alargar y dividir este arco para extinguirlo rápidamente, protegiendo así los contactos de la erosión.
6. Resorte de Retorno: Asegura que los contactos vuelvan a su posición de reposo (generalmente abiertos para los contactos principales) cuando la bobina se desenergiza.
7. Carcasa: Fabricada con materiales aislantes y termoplásticos resistentes al fuego, proporciona protección mecánica, aislamiento eléctrico y seguridad al usuario.

Funcionamiento:

1. Desenergizado: La bobina no tiene tensión. El resorte mantiene los contactos principales abiertos y los contactos auxiliares en su estado de reposo (NA abiertos, NC cerrados).
2. Energizado: Se aplica tensión a la bobina. Se crea un campo magnético que atrae la armadura. Los contactos principales se cierran, permitiendo el flujo de corriente a la carga. Los contactos auxiliares cambian de estado.
3. Desenergizado (Interrupción): Se interrumpe la tensión de la bobina. El campo magnético colapsa. El resorte devuelve la armadura a su posición inicial. Los contactos principales se abren, interrumpiendo el circuito de carga. Los contactos auxiliares vuelven a su estado de reposo.

Características Clave

• Aplicación Principal: Principalmente utilizados en baja tensión (hasta 1000V AC / 1500V DC).
• Conmutación en Aire: La interrupción del arco se produce en el aire ambiente, con la ayuda de las cámaras de extinción de arco.
• Versatilidad: Disponibles en una amplia gama de tamaños, desde mini-contactores hasta contactores de alta capacidad.
• Tensión de Bobina Variable: Permiten controlar altas tensiones de potencia con bajas tensiones de control, mejorando la seguridad.
• Vida Útil: Medida en ciclos de operación. La vida útil eléctrica (bajo carga) es menor que la mecánica (sin carga) debido al desgaste de los contactos por el arco.
• Mantenimiento: Requieren inspección periódica de contactos y cámaras de arco, y eventual reemplazo.

Tipos y Variedades (Según Clasificaciones)

• Número de Polos: Bipolares, Tripolares (los más comunes para motores trifásicos), Tetrapolares.
• Capacidad de Corriente y Potencia: Definida por la corriente nominal (A) y la potencia asociada (kW/HP) a una tensión específica.
• Categoría de Empleo (IEC): Crucial para la aplicación (AC-1, AC-3, AC-4, DC-1, DC-3, DC-5, etc.).
• Tipo de Bobina: CA o CC, y su tensión nominal.
• Accesorios: Posibilidad de añadir bloques de contactos auxiliares, supresores de picos para la bobina, enclavamientos mecánicos, etc.
• Montaje: Riel DIN, montaje en panel, etc.

• Automatización: Son los actuadores principales en sistemas de automatización industrial, controlados por PLCs, relés programables o microcontroladores.
• Robustez y Fiabilidad: Diseñados para ambientes industriales y para soportar millones de operaciones mecánicas.
• Protección del Motor: Se combinan fácilmente con relés térmicos o guardamotores para proteger los motores contra sobrecargas.

Conclusión:

Como se observa estamos hablando del mismo contactor la diferencia radica en la forma que son accionados es común mencionar un contactor como electromecánico cuando es accionado en forma indirecta a través de un elemento mecánico existente en el sistema automatizado servo motor, levas de posicionamiento, posicionamientos neumáticos…