Diferentes tipos de contactores eléctricos: cómo comparar y elegir uno

Un contactor de 25A cuya bobina sigue quemando no suele ser un contactor defectuoso. Es el contactor incorrecto para el trabajo. Siguiendo un patrón familiar, el dispositivo se encuentra en un recinto caliente, el suministro de control cae al 85 por ciento del valor nominal durante cada arranque del motor y la bobina se mantiene encendida durante horas seguidas. El contratista está haciendo exactamente lo que le dijeron que hiciera, pero la familia a la que pertenece nunca fue diseñada para esa tarea.

Siete familias de contactores eléctricos aparecen en paneles reales: electromagnético de CA estándar, electromagnético de CC, de propósito definido, reversible, de enclavamiento magnético, de vacío y de estado sólido. La elección entre ellos se reduce a cuatro preguntas. ¿Cuánta corriente se debe cambiar? ¿Con qué frecuencia? ¿Cómo se ve la carga en el instante en que se abren los contactos? ¿Y qué debe hacer la bobina cuando se pierde o se restablece la alimentación de control? Responde esas cuatro y la familia se selecciona a sí misma.

Las secciones siguientes cubren lo que cada familia hace bien, dónde falla y los números que separan a unas de otras. Las clasificaciones y cifras de vida útil son valores de planificación, así que confírmelos con la hoja de datos de la pieza exacta antes de realizar el pedido.

Lo que tiene que hacer un contactor antes que nada

Un contactor es un interruptor operado de forma remota construido para trabajos repetidos. Tiene que cerrarse contra la corriente de irrupción sin soldar sus contactos, conducir la corriente sin sobrecalentarse, romper un arco sin quemarse y hacer todo eso decenas de miles de veces. Cada tipo de contactor es un conjunto diferente de compromisos frente a esas cuatro demandas.

El hardware es similar en todas las familias:

• Bobina o electroimán, que convierte el voltaje de control en fuerza mecánica.
• Contactos fijos y contactos móviles, dimensionados para la corriente de carga.
• Un resorte de contacto que establece la presión de contacto, más un resorte de retorno que abre la brecha
• Un conducto de arco o un soplador magnético que estira y enfría el arco.
• Un marco o recinto que sostiene el espacio y aísla los postes.
• Contactos auxiliares que informan el estado al circuito de control.

La presión de contacto es la variable silenciosa. Un resorte demasiado liviano permite el rebote y la formación de microarcos, mientras que uno demasiado pesado obliga a la bobina a trabajar más y desgasta el mecanismo más rápido. Esa compensación es la razón por la cual un contactor con capacidad de 40 A para calentamiento resistivo solo puede tener una capacidad de 25 A para una carga de motor.

Los principales tipos de contactores eléctricos

Estas son las familias que encontrará en los paneles industriales y comerciales, aproximadamente en el orden en que aparecen en el campo.

Contactores electromagnéticos de CA estándar

Este es el caballo de batalla. Una bobina de CA laminada tira de una armadura, cierra tres o cuatro polos y los mantiene con una corriente de bobina continua. Los marcos de estilo IEC van desde aproximadamente 9 A a 95 A en los tamaños comunes, y las bobinas generalmente cubren de 24 V a 400 V a 50 o 60 Hz. El punto débil es la bobina misma: un anillo de sombreado evita que vibre, pero el anillo y el aislamiento de la bobina son las partes que más sufren cuando el voltaje de control cae o el ambiente se calienta. Por debajo de los tamaños de arrancadores de motor, un relé electromagnético de alta resistencia en un marco compacto a menudo hace el mismo trabajo entre 30 A y 40 A y ahorra espacio en el panel.

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Contactores electromagnéticos de CC

Los arcos de CC se comportan de manera diferente porque no hay un cruce por cero que los extinga. Por lo tanto, un contactor de CC agrega un imán de soplado o un conducto de arco más largo y, a menudo, utiliza un circuito economizador o un imán permanente para cortar la corriente de retención. Los tamaños industriales van desde unos pocos amperios hasta aproximadamente 40 A, siendo las principales aplicaciones los circuitos de batería, solares y de accionamiento de CC. La polaridad de la bobina es importante en muchos contactores de CC y invertir los cables de control puede dejar el dispositivo permanentemente cerrado o abierto.

Contactores de propósito definido

Estos están diseñados para una aplicación limitada, generalmente compresores, ventiladores y bombas HVAC. Por lo general, conmutan de 20 A a 40 A, cuestan menos que un marco IEC de uso general y tienen una bobina fija y un diseño de terminal fijo. La desventaja es la flexibilidad: los bloques de accesorios, las bobinas intercambiables y los kits de contactos de repuesto generalmente no están disponibles, por lo que un cambio en el voltaje de control significa un nuevo contactor en lugar de una nueva bobina.

Contactores inversores

Un contactor inversor son dos contactores unidos por un enclavamiento mecánico, con un enclavamiento eléctrico en el circuito de control. Una unidad maneja la rotación hacia adelante y la otra maneja la marcha atrás, y las dos bobinas nunca deben energizarse juntas. El detalle crítico es el tiempo muerto: un cierre simultáneo crea una falla de fase a fase en la red eléctrica. Los enclavamientos mecánicos son la protección principal y los enclavamientos eléctricos son el respaldo. Polipastos, transportadores y accionamientos de puertas son las aplicaciones clásicas.

Contactores de enclavamiento magnético

Un contactor de enclavamiento utiliza un pulso corto para cambiar de estado y un imán permanente para mantenerlo. La energía de mantenimiento cae a cero, lo que es importante en la medición de energía, la conmutación remota y los paneles alimentados por baterías. La consecuencia es que el dispositivo recuerda su último comando después de un corte de energía, por lo que un contacto de retroalimentación es esencial siempre que el controlador necesite conocer la posición real. comprensión cómo un relé de enclavamiento magnético mantiene su estado es útil aquí, porque el mismo principio mecánico aparece en los contactores de enclavamiento.

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Contactores de vacío

En un contactor al vacío, los contactos se encuentran dentro de una botella de cerámica sellada. Sin aire para ionizar, el arco se extingue casi inmediatamente y la distancia de contacto puede ser muy corta. Estas unidades manejan de 100 A a 400 A y más a media tensión, lo que las hace comunes en minería, accionamientos de motores pesados ​​y conmutación de servicios públicos. Los principales inconvenientes son el costo, el tamaño y la necesidad de reemplazar las botellas de vacío completas en lugar de los contactos individuales.

Contactores de estado sólido

Un contactor de estado sólido no tiene ninguna pieza móvil. Los tiristores o triacs realizan la conmutación, por lo que el dispositivo puede realizar ciclos miles de veces por hora sin desgaste, lo que se adapta a los elementos calefactores, la iluminación y el control rápido del proceso. Siguen dos advertencias. Primero, el semiconductor pierde voltaje y produce calor, por lo que se requiere un disipador de calor o aire forzado. En segundo lugar, no existe un espacio físico de aire cuando el dispositivo está apagado, por lo que fluye una pequeña corriente de fuga y se necesita una desconexión separada para un aislamiento seguro.

Calificaciones actuales de las principales familias

La clasificación actual es el primer filtro, porque decide el tamaño del marco, el tamaño del terminal y cuánto cobre debe doblarse dentro del panel.

El gráfico muestra el extremo superior del rango industrial común para cada familia, no un límite estricto que un dispositivo nunca puede superar. Los contactores en vacío alcanzan los 400 A y más, lo que los coloca en una clase diferente de panel con diferentes prácticas de cables y barras. Los contactores electromagnéticos de CA estándar y de estado sólido se superponen estrechamente entre 95 A y 100 A, por lo que la decisión entre ellos suele ser sobre la velocidad del ciclo y el calor en lugar de la corriente. Las unidades de enganche magnético y de propósito definido llenan la banda media de 40 A a 63 A, donde la potencia de la bobina y el espacio del panel importan más que la clasificación bruta. Los marcos reversibles y en miniatura se mantienen por debajo de 32 A, porque el mecanismo agregado o la pequeña separación de contactos limita lo que los contactos pueden transportar. Utilice esto como una primera pasada para limitar la lista, luego verifique la clasificación del dispositivo para la categoría de carga exacta, ya que el mismo marco puede tener dos números muy diferentes en su etiqueta.

Comparación de tecnologías de conmutación lado a lado

Calificar cada tecnología según los criterios que deciden la mayoría de las especificaciones es una forma rápida de ver dónde se ubican las compensaciones, y la escala a continuación va del uno al cinco, donde cinco es el más favorable.

Un contactor electromagnético de CA estándar obtiene buenos resultados en resistencia a la irrupción y costo, y peor en velocidad de conmutación y energía de retención, porque su bobina consume corriente mientras el dispositivo está cerrado. Un contactor de estado sólido invierte esa forma: conmuta casi instantáneamente y desperdicia muy poca energía de control, pero no ofrece espacio de contacto físico y un precio de compra mucho más alto. Un contactor de bloqueo magnético se encuentra en el medio de la mayoría de los ejes y destaca por mantener la energía, ya que no consume nada una vez que ha cambiado de estado. La forma de cada polígono es más útil que cualquier puntuación individual, porque muestra qué debilidad estás aceptando. Si dos familias obtienen la misma puntuación para su aplicación, los factores decisivos suelen ser el espacio del panel, el voltaje de control disponible y cuántas operaciones por hora tiene que sobrevivir el dispositivo.

¿Qué tipo de carga afecta al contacto con la vida?

La vida útil del contacto siempre se cotiza para una categoría de carga y la brecha entre categorías es más amplia de lo que la mayoría de los compradores esperan cuando leen una cotización.

La curva superior muestra una carga resistiva o ligeramente inductiva, donde la corriente cruza cero dos veces por ciclo y el arco se apaga rápidamente. La curva inferior muestra una carga de motor, donde la corriente de entrada es de cinco a ocho veces la corriente de funcionamiento y el arco dura más en cada interrupción. A 5 A las dos curvas comienzan muy juntas, pero a 40 A la curva resistiva es aproximadamente cuatro veces mayor que la curva del motor. Esa brecha es la razón por la cual un marco de contactor puede tener dos números muy diferentes en su etiqueta, y por qué un dispositivo de 40 A vendido para servicio de calefacción solo puede estar aprobado para aproximadamente 25 A de servicio de motor. Cuando compare cotizaciones, compare la categoría de utilización así como la corriente, porque una unidad especificada para cargas resistivas no sobrevivirá a un arrancador de motor por mucho tiempo.

Lo que falla en el campo

Los retornos de campo son una verificación cruzada útil, porque la combinación de fallas dice más sobre los datos de instalación y carga que sobre la familia de contactores en sí.

La falla de la bobina domina la lista y, en la mayoría de los casos, la bobina es el mensajero más que la causa: una subtensión sostenida, una temperatura ambiente alta o un atasco mecánico terminan en una bobina quemada. Luego vienen los contactos soldados o muy picados, y generalmente indican una corriente de irrupción mayor que la que permite la clasificación del contacto, o demasiadas operaciones por hora. El desgaste mecánico de la armadura y del varillaje es la falla lenta y predecible que aparece después de años de servicio. Los terminales sueltos u oxidados y la contaminación por polvo y humedad son problemas de instalación y envolvente, y en conjunto representan aproximadamente una cuarta parte de las devoluciones. Es más barato prevenir las cinco causas en la etapa de especificación que repararlas en el campo, por lo que unos datos de carga precisos y una cifra ambiental realista merecen la hora extra de trabajo.

Una tabla de selección y una lista de verificación

La siguiente tabla es un punto de partida para paneles industriales en general. No sustituye a la hoja de datos, pero reduce la lista rápidamente.

Analice la siguiente lista antes de solicitar una cotización:

1. Confirme la corriente de carga y la categoría de utilización, no solo los amperios de la placa de identificación del motor.
2. Mida o estime el ambiente dentro del recinto con la puerta cerrada.
3. Tenga en cuenta el voltaje de control disponible y cuánto puede caer durante un arranque.
4. Cuente las operaciones esperadas por hora y por año.
5. Decide qué debe hacer el dispositivo después de un corte de energía: abrirse, permanecer cerrado o mantener su último estado.
6. Compruebe si el panel necesita un espacio de aire físico para un aislamiento seguro.
7. Confirme el tamaño del terminal, el riel de montaje y los bloques de accesorios antes de realizar el pedido.

Contactor o relé, donde se encuentra la línea

La línea entre un contactor y un relé no es un solo número. Es una combinación de intención actual, deber y de diseño. Los relés generalmente conmutan corrientes más bajas y están diseñados para lógica de control y rutas de señal, mientras que los contactores están diseñados para conmutación de carga con una cámara de arco y un mecanismo más pesado. Sin embargo, la superposición es real: un relé electromagnético de alta corriente puede conmutar de 30 A a 40 A, lo que cubre bombas pequeñas, calentadores y circuitos de iluminación donde un marco de contactor completo sería sobredimensionado.

En esos casos, un módulo de montaje en riel simplifica el reemplazo y mantiene el cableado ordenado, porque el dispositivo se puede cambiar sin alterar el cableado del panel.

Módulo de relé M41F, módulo de relé de riel 41F, circuito de protección del módulo de relé delgado 41F 6A. El módulo de relé M41F es un módulo de relé montado en riel que ofrece varias configuraciones de canales, desde uno hasta 32 canales, y cuenta con circuitos de protección incorporados... Ver producto →

De dónde vienen las piezas

Cada especificación anterior depende del dispositivo que se le construye. Ningbo Chengyuan Chuangke Electronics fabrica relés y componentes de control en Ningbo desde 1996, y su catálogo cubre relés electromagnéticos de uso general, relés de láminas, relés de enclavamiento magnético y módulos de control industrial de montaje en riel. Ese rango se alinea estrechamente con las familias de contactores analizadas aquí, lo que ayuda cuando un panel necesita un conjunto combinado de dispositivos de conmutación de una fuente en lugar de tres proveedores. Puedes leer más sobre el fabricante y la rutina de producción y calidad detrás de estas piezas, o envíe los datos de carga y la cifra ambiental y deje que el equipo confirme el tamaño de bastidor y el voltaje de la bobina correctos.

Elija primero la familia, luego el tamaño del marco y luego el voltaje de la bobina. Un contactor de propósito definido para un acondicionador de aire, una unidad de cierre magnético para un medidor remoto y un dispositivo de estado sólido para un calentador de ciclo rápido son todas respuestas correctas, y cada una de ellas sería un error en una de las otras dos posiciones.

Vale la pena anotar las cuatro preguntas del comienzo de esta guía en el banco de trabajo: corriente, velocidad del ciclo, tipo de carga en el momento del corte y comportamiento de la bobina después de un corte de energía. Cuando llega una cotización sin una categoría de utilización o una clasificación ambiental, ese es el momento de preguntar, porque esos dos números deciden si el contactor en la caja seguirá funcionando dentro de cinco años.