Cableado de la caja de arranque del motor: explicación detallada del equipo eléctrico de control y arranque práctico con reducción de tensión Y-Δ.
El cuadro de arranque de motores es un dispositivo de control eléctrico que se utiliza para controlar el arranque, el funcionamiento y la parada de los motores, así como para proporcionar funciones de protección, y está compuesto por aparatos de control eléctrico, como interruptores, relés y contactores. En el control del arranque de los motores eléctricos, dependiendo de la potencia del motor y de las características de la carga, suelen emplearse diversos métodos de arranque, como el arranque directo, el arranque con reducción de tensión en Y-△ y el arranque con reducción de tensión mediante transformador autotransformador. En este apartado se explicará detalladamente el principio de funcionamiento y el método de cableado del arranque con reducción de tensión en Y-△.
1. Dispositivos de control eléctrico
(1) Botón
El pulsador es uno de los dispositivos de mando más habituales; se utiliza con frecuencia para conectar o desconectar circuitos de control de baja intensidad, tiene una estructura sencilla y su manejo resulta muy cómodo. En la figura 16-11 se muestra el esquema de la estructura del pulsador y su símbolo gráfico.
Figura 16-11: Esquema de la estructura de un botón y símbolos gráficos
El color de los botones de control indica su función: el botón de “Parada” debe ser de color rojo; el botón de “Parada de emergencia” debe ser de tipo “seta” y de color rojo; el botón de «Arranque» debe estar provisto de un reborde de protección, que debe sobresalir por encima de la cabeza del botón, para evitar que se accione accidentalmente y provoque un fallo de funcionamiento.
(II) Contactores de CA
El contactor de CA es un dispositivo eléctrico automático que, gracias a la fuerza electromagnética, cierra o separa los contactos, y que resulta fundamental para conectar y desconectar motores u otros equipos eléctricos. Como se muestra en la figura 16-12, se compone principalmente de un núcleo de hierro, contactos y una bobina; el núcleo de hierro se divide en núcleo fijo y núcleo móvil, mientras que los contactos se dividen en contactos principales y contactos auxiliares.
Figura 16-12: Contactor de CA
(3) Fusibles
En los sistemas de distribución y control de baja tensión, la función principal de los fusibles es la protección contra cortocircuitos y sobrecorrientes. Cuando la corriente que pasa por el fusible supera el valor establecido, el calor generado hace que el elemento fusible se funda, lo que provoca la interrupción automática del circuito. Durante su uso, el fusible se conecta en serie en el circuito que se desea proteger y, en caso de cortocircuito o sobrecorriente grave, se funde de forma rápida y automática, cortando así la alimentación del circuito y desempeñando su función protectora.
Los fusibles se componen principalmente de dos partes: el elemento fusible (hilo fusible) y el tubo fusible (o portafusibles). Existen muchos tipos de fusibles; entre los más comunes se encuentran los fusibles de inserción, los fusibles helicoidales y los fusibles de tubo cerrado. En la figura 16-13 se muestra el esquema de estructura y el símbolo de un fusible helicoidal.
Figura 16-13: Esquema de la estructura y símbolo del fusible helicoidal
(IV) Relés
1. Relé de sobrecorriente
El relé de sobrecorriente es un dispositivo con funciones de protección contra sobrecargas que se utiliza habitualmente para proteger a los motores contra sobrecargas durante su funcionamiento; su aspecto, principio de funcionamiento y símbolo se muestran en la figura 16-14. Su funcionamiento se basa en el efecto térmico de la corriente; cuando el motor se sobrecarga, los elementos calefactores del relé de sobrecorriente se calientan, lo que provoca la flexión de la lámina bimetálica; esta empuja la placa guía, lo que hace que el contacto móvil del circuito de control se abra, con lo que la bobina del contactor también se desalmana y, a través de los contactos principales del contactor, se interrumpe el circuito principal del motor, logrando así la protección contra sobrecargas.
Figura 16-14: Aspecto, principio de funcionamiento y símbolo del relé de sobrecorriente
2. Relé temporizador
Los relés temporizados se caracterizan por el accionamiento retardado de sus contactos tras recibir o perder una señal eléctrica. Existen diversos tipos: electromagnéticos, con amortiguación neumática, eléctricos, de péndulo y semiconductores. En función de los requisitos de funcionamiento en el circuito, suelen clasificarse en cuatro tipos: contactos móviles de apertura retardada, contactos móviles de cierre retardado, contactos móviles de apertura retardada y contactos móviles de cierre retardado. Los requisitos de funcionamiento de cada tipo de contacto y sus símbolos gráficos se muestran en la figura 16-15.
Figura 16-15: Requisitos de funcionamiento y símbolos gráficos de los distintos tipos de contactos
3. AH3-3: Configuración de parámetros y prácticas de cableado del relé temporizado
(1) Configuración de parámetros:Como se muestra en la figura 16-16, en el relé temporizador AH3-3, al retirar el mando de ajuste y desmontar la placa graduada (hay varias placas graduadas), se puede ver en el interior un selector de posiciones. Siguiendo las indicaciones de la placa de características, coloque el selector en la posición correspondiente a los minutos (MIN) y, a continuación, vuelva a montar la placa graduada y el mando.
Figura 16-16: Panel del relé temporizado AH3-3
(4) Conocer los terminales del relé:Familiarícese con las funciones de cada uno de los terminales de conexión del relé temporizado AH3-3. Tal y como se muestra en las figuras 16 y 17, los terminales 1, 3 y 4 son contactos sin retardo, mientras que los terminales 5, 6 y 8 son contactos con retardo.
Figura 16-17: Terminales de conexión del relé temporizado AH3-3
(5) Conexión eléctrica:Localice los bornes 2 y 7, identificados como «entrada de alimentación». Si la fuente de alimentación es de corriente alterna y la tensión es de 220 V, conecte el cable de fase a la bornes n.º 2 y el cable neutro a la bornes n.º 7; Si la fuente de alimentación es de corriente continua, preste atención a los polos positivo y negativo y conéctelos correctamente a los terminales correspondientes: el polo positivo al terminal n.º 7 y el polo negativo al terminal n.º 2. Asegúrese de que la tensión de la fuente de alimentación coincida con la tensión nominal del relé.
- ① Cierre retardado (contacto normalmente abierto): Si se utiliza para controlar, por ejemplo, el arranque retardado de un motor, es necesario utilizar la función de cierre retardado. Localice los terminales 6 y 8, que corresponden a los contactos de cierre retardado, y conecte un extremo de la carga al terminal n.º 6 y el otro extremo al terminal correspondiente de la fuente de alimentación.
- ② Desconexión retardada (contacto normalmente cerrado): Si se utiliza para controlar, por ejemplo, la parada retardada de un motor, es necesario emplear la función de desconexión retardada. Localice los bornes 5 y 8, que corresponden a los contactos de desconexión retardada, y conecte un extremo de la carga al borne n.º 5 y el otro extremo al borne correspondiente de la fuente de alimentación.
- ③ Conexión de los contactos instantáneos: Los contactos momentáneos 1 y 3 pueden utilizarse en lógicas de control que requieran una acción inmediata. Por ejemplo, si se conectan los contactos momentáneos a una luz indicadora de alarma, esta se encenderá inmediatamente en el instante en que se active el relé temporizado; para ello, hay que conectar un extremo de la luz indicadora al terminal n.º 1 y el otro extremo al terminal correspondiente de la fuente de alimentación.
(7) Comprobación y pruebas del cableado:
II. Conexión de conversión Y-△ en motores asíncronos trifásicos
La tecnología de los circuitos de control de arranque con reducción de tensión Y-△ está muy consolidada y ya se ha incorporado a equipos de arranque específicos, como la serie QX3. Durante el arranque, los devanados del estator se conectan primero en estrella y, cuando la velocidad de giro se acerca a la velocidad nominal, se conectan en triángulo, con lo que el motor pasa al estado de funcionamiento normal.
Las figuras 16 a 18 muestran el esquema de conexión con conmutación Y-△ de un motor asíncrono trifásico. Este circuito utiliza tres contactores y un relé temporizado. El contactor KM introduce la alimentación trifásica; el KM₃ conecta los tres devanados del estator en triángulo; el KM₂ conecta los tres devanados del estator en estrella; el relé temporizado actúa como retardo, permitiendo la conversión de la conexión en estrella a la conexión en triángulo.
Figura 16-18: Conexión de conversión Y-Δ de un motor asíncrono trifásico
Si se desea limitar la corriente de arranque sin reducir el par de arranque, se puede optar por un motor asíncrono trifásico de bobinado. Durante el arranque, se conecta en serie una resistencia de arranque o un varistor sensible a la frecuencia en el circuito del rotor; una vez finalizado el arranque, el circuito de control desconecta automáticamente la resistencia de arranque o el varistor sensible a la frecuencia conectado en serie en el circuito del rotor.
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