El contactor de media tensión es un aparato de maniobra de vacío hecho para muchas operaciones: arranca y para motores, conecta condensadores y reactores. No está hecho para cortar cortocircuitos, así que se combina con fusibles limitadores que despejan las fallas grandes mientras el relé de motor y el contactor se encargan de las sobrecargas. La norma que lo cubre es IEC 62271-106.
Qué es y dónde se ubica
El contactor de media tensión es un aparato de maniobra electromecánico con una sola posición de reposo, que abre y cierra corrientes normales y de sobrecarga con muy alta frecuencia de operación, pero con una capacidad limitada de cierre y corte en cortocircuito. IEC 62271-106 lo cubre, junto con los arrancadores y los controladores basados en contactor, para tensiones de más de 1 kV hasta 24 kV.
Se instala en centros de control de motores y celdas de media tensión de plantas industriales: bombas, compresores, ventiladores, trituradoras. Aguas arriba queda la barra; luego vienen el seccionador o la conexión extraíble, los fusibles limitadores, el contactor y el cable al motor. El transformador de corriente (CT) de fase y el CT toroidal de tierra alimentan el relé de motor, y un transformador de tensión (PT) le da la tensión cuando hay funciones de tensión o de potencia. Es el pariente para maniobras frecuentes del interruptor de media tensión en vacío.
Partes principales
- Botellas de vacío por polo, más pequeñas que las de un interruptor, con contactos diseñados para bajo corte de corriente y alta durabilidad.
- Actuador: electroimán o actuador magnético que cierra el contactor y lo mantiene cerrado con poca potencia de retención.
- Enganche mecánico, opcional, con bobina de apertura y disparo manual de emergencia.
- Fusibles limitadores (HRC) por fase, con percutor que abre el contactor si se funde un fusible.
- Contactos auxiliares y, en versión extraíble, carro con contactos de posición.
- Electrónica de control, en los diseños de actuador magnético.
Cómo funciona
Al energizar el actuador, este cierra los contactos de vacío. En la versión de retención eléctrica el contactor queda cerrado mientras haya tensión de control y abre en cuanto se quita. En la de enganche mecánico un pestillo lo traba al final del cierre y el actuador pasa a reposo; para abrir hace falta la bobina de apertura o el disparo manual.
La interrupción ocurre en vacío, igual que en el interruptor: el arco vive en el vapor metálico y se apaga en el cero de corriente. Como los contactos se diseñan para bajo corte de corriente, el contactor puede maniobrar motores en marcha y transformadores en vacío sin sobretensiones peligrosas; Siemens, por ejemplo, declara 3 A o menos. Cuando se para un motor durante el arranque, con corrientes bajas e inductivas, pueden aparecer sobretensiones por corte virtual o reencendidos múltiples, y el fabricante recomienda limitadores de sobretensión junto a las terminales del cable.
Ante un cortocircuito, el fusible limitador corta antes de que la corriente alcance su pico y deja pasar solo la corriente limitada. Si se funde, su percutor abre el contactor para que el motor no quede en dos fases. Para sobrecargas menores que la corriente mínima de corte del fusible, quien abre es el contactor, por orden del relé.
Variantes y diferencias con otros niveles
- Retención eléctrica o enganche mecánico, según si el motor debe soltarse o no con un hueco de tensión.
- Fijo o extraíble, en CCM o en celda.
- Para condensadores, con capacidad de corte capacitivo sin reencendidos declarada por el fabricante y conexión espalda con espalda.
La diferencia con el interruptor de media tensión es de propósito: el contactor está hecho para muchas operaciones, del orden de un millón de maniobras según el modelo (Siemens declara de 1 a 3 millones para sus botellas de contactor), y no para cortar cortocircuitos. En baja tensión el equivalente es el contactor de IEC 60947-4-1, coordinado con un interruptor de baja tensión. La norma de contactores llega hasta 24 kV; en alta y extra alta tensión los reactores y condensadores se maniobran con interruptores, a veces con maniobra sincronizada. La coordinación con los fusibles se detalla en el artículo de fusibles de media tensión.
Datos nominales y placa
Según IEC 62271-106: tensión asignada (por ejemplo 7,2 o 12 kV), niveles de aislamiento (60 y 20 kV, o 75 y 28 kV, a impulso y a frecuencia industrial en un catálogo), corriente asignada de empleo por categoría de utilización (AC-1 a AC-4), corriente de corte del contactor (un catálogo declara 5 kA), corriente de corta duración, corriente de corte de condensadores, durabilidad mecánica y eléctrica, tensión del actuador y tipo de retención. La combinación con fusibles tiene además la corriente de cortocircuito limitada que soporta.
Integración con protección y control
El relé de motor recibe los CT y el PT y da las órdenes de cierre y apertura. Sus funciones típicas son la sobrecarga térmica 49, el arranque prolongado y el rotor bloqueado, la secuencia negativa 46, la falla a tierra y, en motores grandes, la diferencial 87M. La regla clave: el relé debe bloquear la apertura del contactor para corrientes mayores que su capacidad de corte y dejar que actúe el fusible. Si el fabricante lo pide, el contactor tiene un retardo de apertura para no abrir antes de que el fusible despeje.
- ¿La corriente supera la capacidad de corte del contactor?
- SíEl relé bloquea la apertura del contactor; despeja el fusible limitador y su percutor abre el contactor
- NoAbre el contactor por orden del relé, por ejemplo ante una sobrecarga menor que la corriente mínima de corte del fusible
En IEC 61850 las funciones del relé de motor tienen nodos propios, como PTTR (sobrecarga térmica), PMRI (inhibición de rearranque) y PMSS (supervisión del tiempo de arranque), que terminan en PTRC. Cómo se modela el contactor como aparato de maniobra varía según el fabricante del relé.
Pruebas de puesta en servicio y mantenimiento
- Resistencia de contactos y de aislamiento.
- Integridad del vacío con tensión a través de los contactos abiertos.
- Tensiones de cierre, retención y apertura del actuador, y tiempos.
- Enganche mecánico, bobina de apertura y disparo manual.
- Percutor de los fusibles y su acción sobre el contactor.
- Lógica del relé de motor por inyección secundaria, incluido el bloqueo de apertura por alta corriente.
- Pruebas al motor que maniobra el contactor: vea qué se mide en un motor de media tensión y por qué.
Fallas comunes y qué revisar primero
- El contactor se abre solo: hueco de tensión en la alimentación del actuador si es de retención eléctrica.
- Fusible fundido sin falla aparente: fusible mal seleccionado para la corriente y el tiempo de arranque, o arranques demasiado frecuentes.
- Motor en dos fases: percutor o su enlace con el contactor.
- Contactor dañado tras una falla: abrió por encima de su capacidad de corte; revise el bloqueo del relé.
- Fallas de aislamiento del motor: sobretensiones de maniobra en arranques interrumpidos.
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Referencias
- IEC 62271-106, Contactores, controladores basados en contactor y arrancadores de motor de corriente alterna.
- IEC 60282-1, Fusibles de alta tensión limitadores de corriente.
- IEC 62271-1, Aparamenta de alta tensión: especificaciones comunes.
- IEC 60947-4-1, Contactores y arrancadores de motor de baja tensión.
- IEC 61850-7-4, Clases de nodos lógicos compatibles.
- IEEE C37.96, Guía para la protección de motores de corriente alterna.
Preguntas frecuentes
¿Por qué el relé de motor no debe abrir el contactor con una corriente de cortocircuito?
Porque el contactor tiene una capacidad de corte limitada. Si abre con una corriente mayor que la que puede cortar, puede destruirse. El relé bloquea la apertura del contactor por encima de ese valor y deja que el fusible despeje la falla.
¿Qué diferencia hay entre un contactor de retención eléctrica y uno con enganche mecánico?
El de retención eléctrica se mantiene cerrado mientras su actuador está alimentado y abre si se pierde la tensión de control. El de enganche mecánico queda trabado al cerrar y necesita una bobina de apertura o un disparo manual para abrir, así que no se suelta con un hueco de tensión.
¿Cuándo conviene un contactor y cuándo un interruptor para un motor de media tensión?
El contactor con fusibles conviene para motores con arranques frecuentes y corrientes de falla que los fusibles pueden limitar. Para motores muy grandes o donde la corriente nominal supera lo que admiten los fusibles disponibles, se usa un interruptor con relé de motor.