Proteccion de Motores Parte 2

5.- Relé de sobrecarga magnético, de acción retardada

La figura 1-2 b muestra el mismo relé con la adición de un amortiguación para retardar el movimiento de la armadura. El amortiguador contiene aceite o un fluido especial de viscosidad adecuada para producir el retardo necesario. Unido a la armadura ¡, existe un pistón en varios agujeros por los cuales pasa el fluido. El pistón asciende cuando la f.m.m. de la bobina es suficiente para ejercer una tracción sobre la armadura. Para regular el tiempo de retardo del relé, el tamaño de las aberturas de los agujeros se puede modificar sacando la cubeta y girando un disco obturador sobre el pistón. El dispositivo produce una característica de retraso tiempo inverso ( ver figura 1-2). Cuando la sobrecarga aumenta, la fuerza que hace subir al pistón es mayor y la armadura se levanta en mas breve tiempo para abrir los contactos normalmente cerrados.

La ventaja del relé magnético de acción retardada, diferente del tipo instantáneo, es que las sobrecargas súbitas o momentáneas son insuficientes para ocasionar la desconexion del motor. Sin embargo, si la sobrecarga continua durante el periodo dado, el pistón se levanta lentamente, debido a la acción del liquido, para desplazar los contactos cerrados.

Se observara que, cuando la armadura se levanta, la reluctancia magnética disminuye ( entrehierro menor) y la tracción sobre la armadura aumenta.

Los relés magnéticos contra sobrecargas tienen la ventaja de procurar un ajuste preciso de retardo del tiempo de disparo para cada motor.

6.- Relés de sobrecarga, térmicos, de aleación fusible

Un relé térmico, concretamente proyectado para el reenganche manual y que se muestra en la figura 1-3a , es el relétérmico de aleación fusible. Como se observa en el esquema, se conecta un calefactor eléctrico de alta potencia en el circuito de carga ( de un motor de c.c. o de c.a.. Bajo condiciones de sobrecargas el calor es suficiente para fundir la aleación fusible a baja temperatura y hacer que el muelle arrastre al cierre y haga girar el contacto móvil fuera de los contactos fijos. Al principio podría parecer que, comparado con el relé magnético de máxima, el tipo de aleación fusible es un dispositivo complicado sin necesidad. Realmente, es un relé de máxima practico y muy popular.

7.- Relés de sobrecarga, térmicos bimetalicos

Las ventajas de la utilización de un calefactor separado ( indicado en la sección precedente) para accionar los contactos de máxima normalmente cerrados, animó al desarrollo de otros dispositivos mas sencillos y menos caros tales como el relé térmico bimetalico mostrado en la figura 1-3b. Una tira rectangular bimetalica corriente que se curvara al calentarse debido a la diferente dilatación de los dos metales. Este tipo de desviación es lento, por lo que podría quemar los contactos al interrumpir una corriente elevada del circuito muy inducido de un motor. El dispositivo mostrado en la figura 1-3b emplea un disco circular bimetalico cuya cara superior tiene un elevado coeficiente de dilatación. A causa del calor, las fuerzas desarrolladas en el disco, debidas a la distinta, son tales que el disco debe invertir su convexidad con rapidez en vez de gradualmente. El disparo de acción rápida que aparece en el instante de la inversión tiene fuerza suficiente para abrir los contactos fijos a y b tal como se muestra en la posición desplazada de la figura 1-3b. El tiempo de desplazamiento del relé térmico bimetalico de máxima es inversamente proporcional a la magnitud de la corriente de sobrecarga sostenida. De la misma forma que los relés de fusión térmica y acción retardada, permite sobrecargas de breve duración sin desconectar el motor de la línea.

El relé bimetalico posee dos ventajas que no presentan los tipos de aleación fusible y puede retornar automáticamente y por medio de un elemento de compensación, se pueden realizar ajustes según las variaciones de la temperatura ambiente.

8.- Relé de sobrecarga, térmico, inductivo de aleación fusible

Uno de los inconvenientes de los relés de máxima de aleación fusible y térmicos bimetalicos, mostrados en las figuras 1-3a y b, es que el uso de un calefactor separado sólo puede permitir ajustes de sobrecarga en incrementos discretos, según los calibres disponibles de calefactores de corrientes. Por estar ( algunas veces ) al alcance los calefactores de repuesto, ya que las piezas de recambio se suministran normalmente con el arrancador, es costumbre tener a mano un surtido de calefactores de valores superiores e inferiores al valor de ajuste de la corriente de sobrecarga a la que el calefactor esta calibrado. Para un servicio determinado del motor a veces se desea ajustar un poco mas elevado el valor nominal de la sobrecarga durante una marcha determinada o un funcionamiento particular. Un dispositivo que lo permite es el relé de sobrecarga inductivo de aleación fusible ( el tipo llamado inductotermico), mostrado en la figura 1-3c. Este relé se acciona según el principio de la inducción de corrientes de Foucault en un cilindro de aleación de cobre y en la aleación fusible a baja temperatura que esta en el interior del mismo. El relé solo funciona en corriente continua y se utiliza exclusivamente para la protección de sobrecargas en motores de c.a. Como el calor producido en la aleación fusible es proporcional a la densidad de flujo creada por la corriente en la bobina de inducción, se produce una característica de tiempo inverso.

Sus ventajas son (1) para una bobina de una determinada capacidad de corriente, el ajuste de disparo de máxima es regulable sin limitación, y (2) en unión con transformadores de varias tomas de corrientes (fig. 1-4b), el mismo relé de máxima puede ser utilizado para una amplia diversidad de motores de c.a, de superior o inferior valor nominal de la corriente de sobrecargas, con las mismas ventajas de ajuste indicadas en (1)

9.- Relé de sobrecargas, térmico, inductivo, bimetalico

La ampliación de la gama de ajuste de sobrecargas de una determinada bobina de máxima también es posible en los relés bimetalicos de la figura 1-3d , la cual ilustra un relé térmico inductivo bimetalico contra sobrecargas. Este relé contiene un núcleo de hierro que generalmente es fijo( aunque han aparecido unos cuanto modelos que también permiten variación), inserto en un manguito de cobre o de latón al que ha sido soldada una armadura bimetalica en palanca. Las corrientes de Focault generadas en el tubo de cobre calientan la palanca bimetalica. Una corriente de sobrecarga produce el calor suficiente para curvar la armadura bimetalica y desplazar los contactos del circuito de carga normalmente cerrados. Generalmente este relé es de reposición automática; pero puede disponerse una reconexion manual como se describió en la sección 1-7. Las ventajas de este relé son las mismas que las indicadas en el párrafo precedente con la ventaja añadida de que es un mecanismo mas simple y compacto.

10.- Dispositivos térmicos auxiliares

El principio bimetalico también se utiliza en un dispositivo denominado termotático o disco térmico, que se muestra 1-3e. Los contactos del disco están normalmente cerrados a la temperatura usual, y el aparato puede remacharse o soldarse al bastidor o soporte. En el caso de un incremento de la temperatura ambiente a causa de una ventilación deficiente, de una tensión de línea anormal . El disco térmico bimetalico no utiliza ningún tipo de bobinas, pero sus contactos deben ser lo suficientemente grandes en motores pequeños, para interrumpir la corriente de la línea o de inducido.

11.- Relé diferencial

Como el principio de inducción funciona por medio de un equilibrio de la f.m.m y de la corriente en las bobinas principales y en cuadratura del relé, este principio puede emplearse para detectar ligeros desequilibrios en los circuitos de c.a. Las dos bobinas principales inferiores son una bobina de suma y una diferencia, respectivamente, a la vez que las bobinas en cuadratura superiores también son una bobina de suma y una de diferencia. La corriente en las bobinas de suma se compensa con la corriente de las bobinas de diferencia. Si las corrientes son equilibradas e iguales, no se produce ningún campo resultante y el disco no girara. El relé diferencial funciona como un relé para cada fase y esta conectado para detectar solo un desequilibrio en el interior de la misma maquina, en vez de detectar un desequilibrio de la corriente de la línea o del sistema