Per què els contactors es queman sempre? Cal implementar simultàniament la protecció contra sobrecàrrega i curtcircuït

Els contactors s'utilitzen per tancar i obrir càrregues que requereixen aquestes operacions durant l'ús normal, especialment per activitats específiques com l'enllumenat públic de mitja tensió i els motors elèctrics industrials.

La combinació controlador de contactor de mitja tensió + fusible (F-C) pot controlar motors fins a 12 kV. No obstant això, els controladors de mitja tensió també són adequats com alimentadors d'altres tipus de càrregues, especialment transformadors. Per a aquestes càrregues, els contactors solen ser modificats per incloure un enganxament mecànic, de manera que el contactor no es tanqui automàticament quan la tensió del sistema es col·lapsi.

Els contactors amb enganxament mecànic són bàsicament iguals en estructura als contactors mantenuts electromagnèticament. No obstant això, en comptes de depenre d'una bobina principal continuament energitzada per mantenir el contactor tancat, els contactors amb enganxament mecànic utilitzen un enganxament mecànic per mantenir l'estat tancat. En essència, els contactors amb enganxament mecànic simulen els interrumptors de mitja tensió. Tanmateix, cal tenir present que hi ha diferències nítides entre els contactors i els interrumptors.

Consideracions per a circuits de control

Un cop un contactor tradicional mantenit electromagnèticament està tancat, roman tancat mentre la bobina principal estigui energitzada. Més sovint, la font d'alimentació de control per al circuit de la bobina principal és un transformador de potència de control, que és una part integral de tot el controlador. Per tant, per a les càrregues de motor, quan la tensió del sistema es col·lapsi, el motor es desconnectarà automàticament, prevenint així danys al motor.

En canvi, els contactors amb enganxament mecànic romangut tancats quan la tensió del sistema es col·lapsi. Això és particularment necessari quan la càrrega és d'un tipus que necessita ser re-energitzada automàticament quan la tensió del sistema es restableixi, com ara els transformadors d'enllumenat.

Els contactors mantenits electromagnèticament s'obre quan els contactes al circuit de control de la bobina principal s'obre. D'altra banda, els contactors amb enganxament mecànic es desenganxen pel tancament dels contactes al circuit d'enganxament, permetent que el contactor s'obre. Així, el control requerit per als contactors amb enganxament mecànic és una mica similar al dels interrumptors de mitja tensió.

Els contactors amb enganxament mecànic requereixen una font d'alimentació de control fiable per a la tripulació. Es prefereix una font d'alimentació de corrent contínua (bateria), però si l'única font d'alimentació de control és un transformador de potència de control connectat a la font de tensió primària, un dispositiu de tripulació de condensador de corrent alternada és adequat per a l'ús.

El circuit de tancament hauria de fer servir botons de contacte momentani perquè la bobina principal només s'energitzarà durant el període de tancament. De manera similar, el circuit de tripulació (lliure d'enganxament) hauria de fer servir botons de contacte momentani. Per a la tripulació automàtica dels relés de protecció, s'hauria de connectar un contacte normalment obert al circuit de tripulació (lliure d'enganxament), i un contacte normalment tancat del relé de protecció al circuit de tancament. El propòsit del contacte de relé normalment tancat al circuit de tancament és assegurar-se que el circuit de la bobina principal es desenergitzarà durant la tripulació. També és desitjable incloure una funció de bloqueig (86) de relé, ja sigui a través de la funció 86 en alguns relés multifuncionals de microprocessador o via un relé de bloqueig separat.

Importantment, el circuit de control extern de l'usuari no hauria de incloure contactes de manteniment al circuit de tancament. Els contactors amb enganxament mecànic funcionen de la mateixa manera que els contactors mantenits electromagnèticament, amb l'afegit d'un enganxament mecànic. Si el circuit de la bobina principal s'energitzarà continuament, el contactor romandrà tancat encara que s'operi el lliure d'enganxament.

Les fonts varien en les seves estimacions de la quantitat de temps que s'ha de permetre entre la interrupció de l'error i la re-energització posterior. La majoria de les fonts indiquen que ha d'haver-hi com a mínim sis cicles entre la interrupció de l'arc (quan s'obre) i el tancament del contacte en l'operació de tancament posterior.

Consideracions de curcuit i sobrecàrrega

Els contactors utilitzats per alimentar transformadors difereixen d'aquells utilitzats per alimentar motors només en les característiques dels fusibles limitadors de corrent. Els fusibles utilitzats per protegir circuits de motor són fusibles de classe M, les característiques de protecció dels quals són adequades per a les exigències d'aplicació dels motors. Per a alimentadors de transformadors, els fusibles haurien de ser de classe T, dissenyats per proporcionar una protecció adequada per a transformadors.

Els contactors sense fusibles tenen només una capacitat limitada d'interrupció. Per tant, els contactors sempre han de ser utilitzats en combinació amb fusibles limitadors de corrent. La combinació d'un contactor (que interromp la corrent de càrrega normal i la corrent de sobrecàrrega moderada) i un fusible limitador de corrent (que interromp les corrents que superen la capacitat del contactor sol) proporciona una capacitat completa d'interrupció de sobrecorrent i curcuit.

S'haurien d'utilitzar relés de sobrecorrent per proporcionar protecció contra corrents de sobrecàrrega moderades, per tal d'evitar l'operació innecessària dels fusibles. Aquesta protecció ha de coordinar-se amb la capacitat de portar corrent contínua de la combinació de fusible-contactor. Com que els fusibles generen una quantitat significativa de calor, no és inusual que els fusibles siguin més grans que els recomanats per la corrent contínua. Per tant, els relés de sobrecorrent proporcionen protecció de sobrecàrrega no només per al transformador sinó també per a la combinació de fusible-contactor. Això és apropiat perquè la funció del fusible és proporcionar protecció de curcuit, no de sobrecàrrega.

Protecció monofàsica

Els dispositius moderns de protecció de sobrecàrrega de motor solen incloure una funció de protecció per desconectar el motor automàticament quan es perdi una fase de la potència d'entrada. No obstant això, per a alimentadors no motors, aquesta "protecció monofàsica" pot no ser necessària o desitjable. Per exemple, les càrregues de condensadors o d'enllumenat generalment no es veuen afectades per condicions monofàsiques. No obstant això, els usuaris haurien de considerar si la protecció monofàsica és adequada. El mètode més comú per implementar aquesta funció és proporcionar un accessorit tripulador de fusible, que s'activa mecànicament per un pistó del fusible limitador de corrent. Amb aquesta opció, quan qualsevol fusible limitador de corrent primari opera, el pistó indicador del fusible actua un mànec de tripulació, fent que el contactor s'obre.

Altres consideracions d'aplicació

Els contactors amb enganxament mecànic comparteixen moltes característiques d'aplicació amb els contactors mantenits electromagnèticament. A diferència dels interrumptors, els contactors estan dissenyats per a operacions freqüents, amb 200.000 operacions elèctriques. La mida del transformador que pot ser alimentat per un contactor, és, naturalment, limitada pels fusibles disponibles (especialment a 7,2 kV) i la capacitat de corrent contínua del contactor.

Els contactors estan dissenyats per tenir requisits de potència de control d'energia baixa. Per tant, les seves velocitats de tancament i obertura poden ser relativament lentes. Un temps típic de tancament és de 40 ms per 400 A i 70 ms per 720 A, mentre que el temps d'obertura és de 90 ms per 400 A i 35 ms per 720 A. Tot i que aquests temps són molt més llargs que els temps d'operació dels interrumptors, generalment no requereixen cap consideració especial per als circuits de control o procediments d'operació del sistema. Els contactors amb enganxament s'integren al disseny dels controladors de mitja tensió, eliminant les seccions de transició i les grandes armadures d'interruptores necessàries per als interrumptors. Com que els contactors amb enganxament mecànic fan servir fusibles per a la protecció de curcuit, els fusibles poden operar en cas de falla greu. Si això ocorre, el temps d'atur associat a la substitució dels fusibles és més llarg que el necessari quan s'utilitzen interrumptors. No obstant això, l'experiència ha demostrat que les falles greus són relativament rares, així que això no és probable que sigui un problema important.

Resum

Els contactors s'han utilitzat per alimentar transformadors i altres càrregues no motors durant dècades, i el seu ús ha augmentat significativament en els últims anys. L'ús de contactors amb enganxament mecànic és particularment adequat quan els transformadors són alimentats per contactors de mitja tensió.