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Contactores

Enviado por jhon_h



  1. El contactor
  2. Elementos de protección
  3. Motor trifásico
  4. Circuito integrado lm 555
  5. Flip-flops
  6. Conclusiones

MARCO TEORICO

EL CONTACTOR

El contactor es un interruptor accionado a distancia por medio de un electroimán.

Partes del contactor:

Carcaza:

Es el soporte fabricado en material no conductor, con un alto grado de rigidez y rigidez al calor, sobre el cual se fijan todos los componentes conductores del contactor.

Electroimán:

Es el elemento motor del contactor. Esta compuesto por una serie de elementos cuya finalidad es transformar la energía eléctrica en magnetismo, generando un campo magnético muy intenso, el cual a su vez producirá un movimiento mecánico.

Bobina:

Es un arrollamiento de alambre de cobre muy delgado y un gran numero de espiras, que al aplicársele tensión genera un campo magnético.

El flujo magnético produce un electromagnético, superior al par resistente de los muelles (resortes) que separan la armadura del núcleo, de manera que estas dos partes pueden juntarse estrechamente.

Cuando una bobina se energía con A.C la intensidad absorbida por esta, denominada corriente de llamada, es relativamente elevada, debido a que en el circuito prácticamente solo se tiene la resistencia del conductor. Esta corriente elevada genera un campo magnético intenso, de manera que el núcleo puede atraer a la armadura, a pesar del gran entrehierro y la resistencia mecánica del resorte o muelle que los mantiene separados en estado de reposo. Una vez que se cierra el circuito magnético, al juntarse el núcleo con la armadura, aumenta la impedancia de la bobina, de tal manera que la corriente de llamada se reduce considerablemente, obteniendo de esta manera una corriente de mantenimiento o trabajo mucho más baja.

Núcleo:

Es una parte metálica, de material ferromagnetico, generalmente en forma de E, que va fijo en la carcaza. Su función es concentrar y aumentar el flujo magnético que genera la bobina (colocada en la columna central del núcleo), para atraer con mayor eficiencia la armadura.

Armadura:

Elemento móvil, cuya construcción se parece a la del núcleo, pero sin espiras de sombra, Su función es cerrar el circuito magnético una vez energizada la bobina, ya que en este estado de reposo debe estar separado del núcleo, por acción de un muelle. Este espacio de separación se denomina entre hierro o cota de llamada.

Las características del muelle permiten que, tanto el cierre como la apertura del circuito magnético, se realizan en forma muy rápida (solo unos 10 milisegundos). Cuando el par resistente del muelle es mayor que el par electromagnético, el núcleo no lograra atraer la armadura o lo hará con mucha dificultad. Por el contrario, si el par resistente del muelle es demasiado débil, la separación de la armadura no se producirá con la rapidez necesaria.

Contactos:

Son elementos conductores que tienen por objeto establecer o interrumpir el paso de corriente, tanto en el circuito de potencia como en circuito de mando, tan pronto se energice la bobina, por lo que se denominan contactos instantáneos.

Todo contacto esta compuesto por tres elementos: dos partes fijas ubicadas en la coraza y una parte móvil colocada en la armadura, para establecer o interrumpir el de la corriente entre las partes fijas. El contacto móvil lleva un resorte que grantiza la presión y por consiguiente la unión de las tres partes.

Contactos principales: Su función especifica es establecer o interrumpir el circuito principal, permitiendo o no que la corriente se transporte desde la red a la carga.

Contactos auxiliares. Contactos cuya función especifica es permitir o interrumpir el paso de la corriente a las bobinas de los contactares o los elementos de señalización, por lo cual están dimencionados únicamente para intensidades muy pequeñas.

ELEMENTOS DE PROTECCION

Son dispositivos cuya finalidad es proteger una carga. Se dice que un conductor o un motor están sobrecargados cuando la corriente que circula por ellos es superior al valor para el cual fueron diseñados.

Relés térmicos:

Son elementos de protección únicamente contra sobrecargas, cuyo principio de funcionamiento se basa en la deformación de ciertos elementos (bimetales) bajo el efecto del calor, para accionar, cuando este alcanza ciertos valores, unos contactos auxiliares que desenergicen todo el circuito y energicen al mismo tiempo un elemento de señalización.

El bimetal esta formado por dos metales de diferente coeficiente debilitación y unidos firmemente entre sí, regularmente mediante soldadura de punto. El calor necesario para curvar o reflexionar la lamina bimetalica es producida por una resistencia, arrollada alrededor del bimetal, que esta cubierto con un material de asbesto, a través de la cual circula la corriente que va de la red al motor. Se ubica en el circuito de potencia.

Los bimetales comienzan a curvarse cuando la corriente sobrepasa el valor nominal para el cual han sido dimencionados, empujando una placa de fibra hasta que se produce el cambio de estado de los contactos auxiliares que lleva. El tiempo de desconexión depende de la intensidad de la corriente que circule por las resistencias.

MOTOR TRIFASICO

El motor trifasico se compone fundamentalmente de un rotor y un estator. Ambas partes están formadas por un gran numero de laminas ferromagneticas, que disponen de ranuras, en las cuales se alojan los devanados estatoricos y rotoricos respectivamente. Al alimentar el bobinado trifasico del estator, con un sistema de tensiones trifasicas, se crea un campo magnético giratorio, el cual induce en las espiras del rotor una fuera electromagnética, y como todas las espiras forman un circuito cerrado, circula por ellas una corriente, obligando al rotor a girar en el mismo sentido que el campo giratorio del estator.

Partes del motor giratorio:

- Estator:

Es la parte fija del motor y se compone de:

Carcaza: Parte que sirve de soporte al núcleo magnético. Se construye con hierro fundido o acero laminado.

Núcleo Magnético: Es un apilado de laminas ferromagneticas de pequeño espesor, aisladas entre si por medio de barnices.

Bobinado estatorico: Bobinas que tienen la función de producir el campo magnético. Están alojadas en las ranuras (abiertas o semicerradas) que tienen el núcleo.

Barnera: Conjunto de bornes situado en la parte frontal de la carcaza, que sirve para conectar la red a los terminales del bobinado estatorico. Los bornes a los cuales se conectan los principios de las bobinas, se identifican en la actualidad normalmente con U1, V1, W1 y los finales U2, V2 y W2.

  • Rotor:

Básicamente esta formado por un eje y un paquete de laminas ferromagneticas, que llevan en la periferia unas ranuras para alojar las bobinas rotoricas.

Los extremos del eje se introducen en unos bujes o rodamientos, que deben ofrecer el mínimo de rozamiento, de modo que no influyan para producir un aumento de la corriente absorbida por el motor.

Según se coloquen los conductores del rotor, en cortocircuito coformando un bobinado, tenemos dos tipos de motores asincronos: motores con rotor bobinado y el que utilizamos en nuestro laboratorio motor con rotor en cortocircuito o jaula de ardilla.

Motores con rotor jaula de ardilla:

Son aquellos cuyo rotor esta integrado por un paquete de laminas ferromagneticas de espesores muy pequeños, aislados entre sí. Este conjunto se comprime y se encaja en el eje, haciendo tope sobre unas hendiduras que lleva, de forma que no pueden salirse.

El bobinado del rotor esta formado por un conjunto de conductores desnudos, de cobre o aluminio, y puestos en cortocircuito, al soldarlos a dos anillos frontales del mismo material. Por el parecido que tienen con una jaula de ardilla recibe ese nombre.

Cuando se energizan estos motores absorben una corriente muy grande, pudiendo provocar, si la línea de alimentación es insuficiente, una caída de tensión apreciable, capaz de producir perturbaciones en otros receptores y aparatos de iluminación, por lo cual, cuando superen cierta potencia, el arranque ya no debe ser directo.

CIRCUITO INTEGRADO LM 555

El 555 es un circuito integrado que incorpora dentro de si dos comparadores de voltaje, un flip flop, una etapa de salida de corriente, divisor de voltaje resistor y un transistor de descarga. Dependiendo de como se interconecten estas funciones utilizando componentes externos es posible conseguir que dicho circuito realiza un gran numero de funciones tales como la del multivibrador astable y la del circuito monoestable.

Este integrado se puede aplicar a diversas aplicaciones, tales como:

· Control de sistemas secuenciales

· Generación de tiempos de retraso

· Divisor de frecuencias

· Modulación por anchura de pulsos

· Repetición de pulsos

· Generación de pulsos controlados por tensión, etc.

Algunas especificaciones que se deben de considerar cuando se use el 555 son:

· El valor del capacitor externo contiene únicamente las limitaciones proporcionadas por su fabricante.

· La temperatura máxima que soporta cuando se están soldando sus terminales es de 330 centígrados durante 19 segundos.

· La disipación de potencia o transferencia de energía que se pierde en la terminal de salida por medio de calor es de 600 mW.

Diagrama interno del CI 555 y funcionamiento:

Se alimenta de una fuente externa conectada entre sus terminales (8) positiva y (1) tierra; el valor de la fuente de alimentación se extiende desde 4.5 Volts hasta 16.0 Volts de corriente continua, la misma fuente exterior se conecta a un circuito pasivo RC exterior, que proporciona por medio de la descarga de su capacitor una señal de voltaje que esta en función del tiempo, esta señal de tensión es de 1/3 de Vcc y se compara contra el voltaje aplicado externamente sobre la terminal (2) que es la entrada de un comparador.

La terminal (6) se ofrece como la entrada de otro comparador, en la cual se compara a 2/3 de la Vcc contra la amplitud de señal externa que le sirve de disparo.

La terminal (5) se dispone para producir modulación por anchura de pulsos, la descarga del condensador exterior se hace por medio de la terminal (7), se descarga cuando el transistor (NPN) T1, se encuentra en saturación, se puede descargar prematuramente el capacitor por medio de la polarización del transistor (PNP) T2.

Se dispone de la base de T2 en la terminal (4) del circuito integrado 555, si no se desea descargar antes de que se termine el periodo, esta terminal debe conectarse directamente a Vcc, con esto se logra mantener cortado al transistor T2 de otro modo se puede poner a cero la salida involuntariamente, aun cuando no se desee.

La salida esta provista en la terminal (3) del microcircuito y es además la salida de un amplificador de corriente (buffer), este hecho le da más versatilidad al circuito de tiempo 555, ya que la corriente máxima que se puede obtener cuando la terminal (3) sea conecta directamente al nivel de tierra es de 200 mA.

La salida del comparador "A" y la salida del comparador "B" están conectadas al Reset y Set del FF tipo SR respectivamente, la salida del FF-SR actúa como señal de entrada para el amplificador de corriente (Buffer), mientras que en la terminal (6) el nivel de tensión sea más pequeño que el nivel de voltaje contra el que se compara la entrada Reset del FF-SR no se activará, por otra parte mientras que el nivel de tensión presente en la terminal 2 sea más grande que el nivel de tensión contra el que se compara la entrada Set del FF-SR no se activará.

Multivibrador astable: Este tipo de funcionamiento se caracteriza por una salida con forma de onda cuadrada (o rectangular) continua de ancho predefinido por el diseñador del circuito. El esquema de conexión es el que se muestra. La señal, de salida tiene un nivel alto por un tiempo T1 y en un nivel bajo un tiempo T2. Los tiempos de duración dependen de los valores de R1 y R2.

T1 = 0.693(R1+R2)C1 y T2 = 0.693 x R2 x C1

La frecuencia con que la señal de salida oscila está dada por la fórmula:

f = 1/(0.693 x C1 x (R1 + 2 x R2))

y el período es simplemente = 1 / f

Recuerda que el período es el tiempo que dura la señal
hasta que ésta se vuelve a repetir.

Circuito monoestable: En este caso el circuito entrega a su salida un sólo pulso de un ancho establecido por el diseñador (tiempo de duración). El esquema de conexión es el que se muestra. La Fórmula para calcular el tiempo de duración (tiempo que la salida esta en nivel alto) es: T = 1.1 x R1 x C1 (en segundos). Observa que es necesario que la señal de disparo, sea de nivel bajo y de muy corta duración en el PIN # 2 del C.I. para iniciar la señal de salida.

FLIP-FLOPS

Un circuito flip-flop puede mantener un estado binario indefinidamente (Siempre y cuando se le este suministrando potencia al circuito) hasta que se cambie por una señal de entrada para cambiar estados. La principal diferencia entre varios tipos de flip-flops es él numero de entradas que poseen y la manera en la cual las entradas afecten el estado binario.

Circuito básico de un flip-flop

Se menciono que un circuito flip-flop puede estar formado por dos compuertas NAND o dos compuertas NOR. Estas construcciones se muestran en los diagramas lógicos de las figuras. Cada circuito forma un flip-flop básico del cual se pueden construir uno mas complicado. La conexión de acoplamiento intercruzado de la salida de una compuerta a la entrada de la otra constituye un camino de retroalimentación. Por esta razón, los circuitos se clasifican como circuitos secuenciales asincrónicos. Cada flip-flop tiene dos salidas, Q y Q´ y dos entradas S (set) y R (reset). Este tipo de flip-flop se llama Flip-Flop RS acoplado directamente o bloqueador SR (SR latch). Las letras R y S son las iniciales de los nombres en inglés de las entradas (reset, set).

Circuito flip-flop básico con compuertas NAND

El circuito básico NAND de la figura anterior opera con ambas entradas normalmente en 1 a no ser que el estado del flip-flop tenga que cambiarse. La aplicación de un 0 momentáneo a la entrada de puesta a uno, causará que Q vaya a 1 y Q´ vaya a 0, llevando el flip-flop al estado de puesta a uno. Después que la entrada de puesta a uno vuelva a 1, un 0 momentáneo en la entrada de puesta a cero causará la transición al estado de borrado (clear). Cuando ambas entradas vayan a 0, ambas salidas irán a 1; esta condición se evita en la operación normal de un flip-flop.

MATERIALES

  1. PROBLEMA
  • Contactor
  • Térmico
  • Motor trifasico
  • Relé
  • CI 555
  • Condensador varios valores
  • Resistencias
  • Pulsadores pequeños

2. PROBLEMA

  • Contactor
  • Térmico
  • Motor trifasico
  • Relé
  • CI 555
  • Condensador varios valores
  • Resistencias
  • Pulsadores pequeños
  • Compuertas Nand

OBJETIVOS

Diseñar un circuito electrónico que pueda manejar una carga de alta potencia (motor trifasico), utilizando circuitos integrados de baja potencia.

Implementar con flip-flops un circuito que reemplace los pulsadores de pare y arranque que utilizamos en los autómatas eléctricos.

Diseñar un circuito monoestable y un circuito astable con el 555 para aplicaciones de potencia utilizando relés mecánicos.

CONCLUSIONES

  • El circuito monoestable es un circuito regatillable, es decir, si el pin 2 permanece conectado a tierra el terminal 3 o cae a 0 voltios, cuando este terminal (el pin 2) se desconecta de masa el ciclo de temporizacion empieza.
  • Cuando el tiempo de On en un circuito astable es más pequeño que el tiempo de Off, se hace necesario colocar un diodo entre los pines de comparación (6) y de descarga del condensador (7) para independizar los tiempos.
  • Las cargas inductivas presentan problemas a la hora de conectarlas con los circuitos electrónicos, y si se tratan de motores trifasicos mucho más. Por esta razón se hace necesario colocar en el pin 4 (reset del 555) un condensador a tierra de 10µF y un condensador de 2200µF de VCC a tierra.
  • Para que el circuito monoestable cumpla con el tiempo diseñado en cada ciclo se hace necesario que el condensador sea descargado.

 

jhon hurtado


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