Por que os contactores sempre queimam? A protecção contra sobrecarga e curto-circuito debe implementarse simultaneamente

Os contactores úsanse para abrir e pechar cargas que requiren estas operacións durante o uso normal, especialmente para actividades específicas como a iluminación pública de media tensión e os motores eléctricos industriais.

A combinación controladora de contactor de media tensión + fusible (F-C) pode controlar motores de ata 12 kV. No entanto, as controladoras de media tensión tamén son adecuadas como alimentadores para outros tipos de cargas, especialmente transformadores. Para tales cargas, os contactores suelen modificarse para incluír un cierre mecánico, de modo que o contactor non se abra automaticamente cando a tensión do sistema colapse.

Os contactores con cierre mecánico son basicamente os mesmos en estrutura que os contactores mantidos electromagnéticamente. No obstante, en vez de depender dunha bobina principal continuamente energizada para manter o contactor pechado, os contactores con cierre mecánico usan un cierre mecánico para manter o estado pechado. En esencia, os contactores con cierre mecánico simulam interruptores de circuito de media tensión. Pero debe terse en conta que hai diferenzas distintas entre contactores e interruptores de circuito.

Consideracións para os Circuitos de Control

Unha vez pechado un contactor mantido electromagnéticamente tradicional, permanece pechado mentres a bobina principal estea energizada. A fonte de alimentación de control máis común para o circuito da bobina principal é un transformador de potencia de control, que é parte integral do controlador completo. Polo tanto, para cargas de motores, cando a tensión do sistema colapse, o motor se desconectará automaticamente, evitando así danos ao motor.

En contraste, os contactores con cierre mecánico permanecen pechados cando a tensión do sistema colapse. Isto é particularmente necesario cando a carga é de un tipo que necesita ser reenergizada automaticamente cando a tensión do sistema se restaure, como os transformadores de iluminación.

Os contactores mantidos electromagnéticamente abren cando os contactos no circuito de control da bobina principal se abren. Por outro lado, os contactores con cierre mecánico desbloqueanse co peche dos contactos no circuito de cierre, permitindo que o contactor se abra. Así, o control necesario para os contactores con cierre mecánico é algo similar ao das interruptores de circuito de media tensión.

Os contactores con cierre mecánico requiren unha fonte de alimentación de control fiable para o disparo. Prefírese unha fonte de alimentación de corrente directa (batería), pero se a única fonte de alimentación de control é un transformador de potencia de control conectado á fonte de tensión primaria, un dispositivo de disparo de condensador de corrente alternativa é adecuado para o uso.

O circuito de cierre debe usar botóns de contacto momentáneo para que a bobina principal só se energice durante o período de cierre. De forma semellante, o circuito de disparo (liberación do cierre) debe usar botóns de contacto momentáneo. Para o disparo automático dos relés de protección, un contacto normalmente aberto debe conectar no circuito de disparo (liberación do cierre), e un contacto normalmente pechado do relé de protección debe conectar no circuito de cierre. O propósito do contacto normalmente pechado do relé no circuito de cierre é asegurar que o circuito da bobina principal se desenergiza durante o disparo. Tamén é deseable incluír unha función de bloqueo (86) do relé, xa sexa a través da función 86 en algúns relés multifunción de microprocesador ou mediante un relé de bloqueo separado.

É importante que o circuito de control externo do usuario non inclúa contactos de retención no circuito de cierre. Os contactores con cierre mecánico funcionan da mesma maneira que os contactores mantidos electromagnéticamente, con a adición dun cierre mecánico. Se o circuito da bobina principal está energizado continuamente, o contactor permanecerá pechado incluso se se opera o cierre de disparo.

As fontes varían nas súas estimacións da cantidade de tempo que debe permitirse entre a interrupción da falla e a subsecuente reenergización. A maioría das fontes indican que debe haber polo menos seis ciclos entre a interrupción do arco (cando se abre) e o peche de contactos na operación de cierre subsecuente.

Consideracións sobre Cortocircuitos e Sobrecargas

Os contactores usados para alimentar transformadores difiren dos usados para alimentar motores só nas características dos fusibles limitadores de corrente. Os fusibles usados para protexer circuitos de motores son fusibles de clase M, cuxas características protectoras son adecuadas para as aplicacións de motores. Para alimentadores de transformadores, os fusibles deben ser de clase T, deseñados para proporcionar protección apropiada para transformadores.

Os contactores sen fusibles teñen só capacidade limitada de interrupción. Polo tanto, os contactores deben usarse sempre en combinación con fusibles limitadores de corrente. A combinación dun contactor (que interrumpe a corrente de carga normal e a corrente de sobrecarga moderada) e un fusible limitador de corrente (que interrumpe correntes que exceden a capacidade do contactor sozinho) proporciona capacidade completa de interrupción de sobrecorrente e cortocircuito.

Deben usarse relés de sobrecorrente para proporcionar protección contra correntes de sobrecarga moderada, para evitar a operación innecesaria dos fusibles. Esta protección debe coordinarse coa capacidade de corrente continua do combinado de fusible-contactador. Como os fusibles xeran unha cantidade significativa de calor, non é inusual que os fusibles se dimensionen algo maiores que o recomendado para a corrente continua. Polo tanto, os relés de sobrecorrente proporcionan protección contra sobrecargas non só para o transformador, senón tamén para o combinado de fusible-contactador. Isto é apropiado porque a función do fusible é proporcionar protección contra cortocircuitos, non contra sobrecargas.

Protección Monofásica

Os dispositivos modernos de protección contra sobrecargas de motores xeralmente inclúen unha función de protección para desconectar automaticamente o motor cando se perde unha fase da alimentación de entrada. No entanto, para alimentadores non motores, esta "protección monofásica" pode non ser necesaria ou deseable. Por exemplo, as cargas de capacitores ou iluminación xeralmente non se danxan por condicións monofásicas. Non obstante, os usuarios deben considerar se a protección monofásica é apropiada. O método máis común para implementar esta función é proporcionar un accesorio de disparo de fusible, que se actúa mecanicamente por un pistón no fusible limitador de corrente. Con esta opción, cando calquera fusible limitador de corrente primaria se dispare, o pistón indicador no fusible actúa unha palanca de disparo, causando que o contactor se abra.

Outras Consideracións de Aplicación

Os contactores con cierre mecánico comparten moitas características de aplicación con os contactores mantidos electromagnéticamente. Ao contrario que os interruptores de circuito, os contactores están deseñados para operacións frecuentes, con 200.000 operacións eléctricas. O tamaño do transformador que pode alimentarse dende un contactor está, naturalmente, limitado polos fusibles dispoñibles (especialmente a 7,2 kV) e a capacidade de corrente continua do contactor.

Os contactores están deseñados para ter baixos requisitos de potencia de control de baixa enerxía. Polo tanto, as súas velocidades de cierre e apertura poden ser relativamente lentas. Un tempo típico de cierre é de 40 ms para 400 A e 70 ms para 720 A, mentres que o tempo de apertura é de 90 ms para 400 A e 35 ms para 720 A. Aínda que estes tempos son moito máis longos que os tempos de operación dos interruptores de circuito, xeralmente non requiren ningún tipo de consideración especial para os circuitos de control ou os procedimentos de operación do sistema. Os contactores con cierre mecánico están integrados no deseño dos controladores de media tensión, eliminando as seccións de transición e as grandes caixas de interruptores requeridas para os interruptores de circuito. Dado que os contactores con cierre mecánico usan fusibles para a protección contra cortocircuitos, os fusibles poden operar en caso de fallo grave. Se isto ocorre, o tempo de inactividade asociado ao cambio de fusibles é maior que o necesario cando se usan interruptores de circuito. No entanto, a experiencia demostrou que os fallos graves son relativamente raros, polo que isto é pouco probable que sexa un problema importante.

Resumo

Os contactores vínense usando para alimentar transformadores e outras cargas non motores durante décadas, e o seu uso aumentou significativamente nos últimos anos. O uso de contactores con cierre mecánico é particularmente apropiado cando os transformadores se alimentan con contactores de media tensión.