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Mensaje Original
Autor: Depto. Técnico
Asunto: Protección de motores con Relé de Sobrecarga.
Fecha: 10/3/2006

Protección de motores con Relé de Sobrecarga.

Los relés de sobrecarga se emplean para proteger equipos como motores o transformadores de sobrecalentamientos inadmisibles.
Un sistema clásico de protección es el de relés con Bimetales, donde un arrollamiento calefactor conectado en serie con el circuito, genera una temperatura que depende de la corriente, y esta temperatura a su vez deforma unas cintas bimetálicas que accionan el mecanismo de disparo. Es decir que el relé no mide la temperatura de los bobinados del equipo en forma directa, sino que lo hace a través del censado de la corriente representando la temperatura que supuestamente tienen los bobinados, por ello estos relés se denominan de IMAGEN TÉRMICA.
Los relés térmicos TR1 son bimetálicos y están diseñados para proteger a los motores en prácticamente todas las condiciones de funcionamiento.
El mecanismo de disparo de los relés TR1, está compuesto principalmente por un juego de 3 bimetales que, al deformarse con la temperatura, provocan el disparo del relé. Los bimetales son láminas compuestas por 2 metales soldados entre si, como estos metales unidos tienen diferentes coeficientes de dilatación, al calentarse, el metal que más se deforma con la temperatura arrastra al otro provocando una deformación. La temperatura que deforma los bimetales, es generada por arrollamientos calefactores diseñados a tal fin, por los cuales circula la corriente del motor.

La deformación de los bimetales desplaza todo el conjunto de peines interno, y por lo tanto la palanca de disparo hace girar proporcionalmente al gatillo de disparo. Cuando el gatillo de disparo gira lo suficiente para alcanzar el resorte de posición, se produce el disparo que conmuta la posición del contacto móvil desde NC a NA (el contacto 95-96 pasa de cerrado a abierto y el 97-98 pasa de abierto a cerrado). Si este contacto NC 95-96 estaba accionando la bobina de un contactor asociado en el momento del disparo, al conmutar esa posición la bobina dejará de recibir alimentación y el contactor abrirá el circuito. Es decir que el relé térmico no es capaz de interrumpir el circuito de potencia por sí mismo, sino que NECESITA de un contactor que cumpla esa función.

Una vez que el relé disparó, y las láminas bimetálicas se enfriaron en un determinado grado, con el pulsador de Reset podremos llevar el contacto nuevamente a su posición original. Si el pulsador de reset esta en posición automático, este retorno a la posición original se produce automáticamente, conectando nuevamente el contactor asociado, por lo que debe tenerse muy en cuenta el PELIGRO que esto implica, utilizando únicamente este modo en circuitos con pulsadores, donde se demande un nuevo pulsado para que el circuito arranque. En general se recomienda siempre utilizar el modo Manual. De fábrica todos los relés TR1 salen seteados en esa posición. El pulsador Test sirve para simular un disparo y verificar si todo el circuito funciona correctamente, en este caso, el contacto NC 95-96, conmutará a abierto y quedará en esa posición, por lo que para que retorne a la posición de trabajo, deberá presionarse el pulsador Reset. Los relés termicos TR1 cuentan con un indicador de disparo color verde que informa al usuario si el relé disparó o no.
Los relés TR1 son diferenciales para reducir los tiempos de respuesta ante la falta de fase y lograr una protección segura del motor.
En el caso de que falte una fase en un motor se producen 2 efectos:
1-Aumento de corriente en las otras 2 fases
2-Aumento de pérdidas en el hierro
Como se detalló anteriormente, el relé térmico, es capaz de detectar el aumento de corriente en las fases que están actuando, pero no el aumento de pérdidas en el hierro. Para solucionar este inconveniente, los térmicos TR1, están provistos de un sistema mecánico diferencial, que acelera el tiempo de repuesta en casos de falta de fase, cubriendo con TOTAL SEGURIDAD ambos efectos.

En el grafico se visualiza el efecto que se produce ante la falta de fase, en este caso la fase 3. Al no
circular corriente por esa fase, el bimetal se enfría y se desplaza hacia la derecha, empujando el peine
inferior hacia ese lado. El peine hace girar la palanca de disparo aumentando a su vez el giro en el gatillo
de disparo. El efecto diferencial SUMA el desplazamiento por sobrecorriente en las fases 1 y 2 + el desplazamiento por falta de fase en la fase 3, acelerando la respuesta con una reducción de tiempo de disparo 50% menos que en el caso de falla trifásica simétrica (Las fases 1 y 2 arrastran hacia un lado y la fase 3 arrastra hacia otro).

En general, para protección de motores, se utilizan relés bimetálicos.
Los relevos térmicos TR1, funcionan bajo este principio, y como su funcionamiento depende únicamente de la corriente que circula por el mismo, que a su vez es la misma corriente que está consumiendo el motor, es útil analizar cuales son las causas que producen sobrecorriente en un motor, estas son :
Una sobrecarga en su eje.
Bloqueo total de su eje.
Asimetría de la red de alimentación.
Falta de una fase de la red de alimentación.
Pérdida de aislamiento del bobinado por sobrecalentamientos anteriores.
Envejecimiento natural del bobinado.
En todos estos casos, el motor consumirá una corriente superior a la de diseño, y los relés térmicos TR1 son capaces de detectarla y cortar el funcionamiento en el tiempo adecuado para proteger los bobinados del motor. Sin embargo, ningún relé bimetálico, de ningún fabricante, es capaz de detectar sobretemperatura en bobinados que no provenga de un aumento de la corriente, por ejemplo, en la obstrucción del aire de ventilación propia del motor, falta de agua en bombas sumergibles
o por sobretemperaturas que provienen de fuentes de calor externas cercanas al motor como sala de calderas, hornos, etc.
En estos casos, para realizar una protección adecuada debe recurrirse a la utilización de PTC, capaces de medir en forma directa y efectiva la temperatura real de los bobinados del motor.

Para que los relevos térmicos respondan correctamente a todas las especificaciones de diseño que incluyen la curva característica, la compensación de temperatura, el aceleramiento de respuesta diferencial por falta de fase, etc., es fundamental que la calibración del relé con el motor, se realice en forma precisa. No deben tomarse los datos de chapa del motor, si no medir con un instrumento adecuado y con el motor a plena carga el valor real de la corriente. Una vez obtenido este valor, debe regularse el mismo en el dial de calibración.

-Por el funcionamiento diferencial, que acelera la respuesta del relé ante falta de fase, es fundamental que los 3 polos del relé estén conectados. En caso de motores monofásicos también debe aplicarse este criterio, (ver circuito), si se conectan solo 2 fases, el relé interpretara falta de fase y reducirá los tiempos de respuesta 50% en forma errónea.



Es indispensable la utilización de fusibles adecuados.
En los circuitos que incluyen contactor y térmico, es vital la incorporación de fusibles particulares para el conjunto. En estos casos el calibre del fusible siempre está determinado por el modelo del relé térmico. La etiqueta de los relés TR1 indica cuál es el fusible adecuado de protección para cada modelo.
Lamentablemente en la práctica se encuentra una gran cantidad de casos donde el conjunto contactor+térmico se instala sin fusibles particulares, en estos casos, si ocurriera un cortocircuito, los alambres calefactores del relé actuarán como fusibles fundiéndose inevitablemente, dañando el relé térmico en forma irreversible. Este caso está fuera de garantía por instalación inadecuada. La siguiente tabla especifica los fusibles adecuados para protección de cada modelo de relé térmico TR1. La relación fusible-relé térmico no tiene que ver con el tamaño sino con el rango de regulación del relé.

Mayormente tomamos a los aparatos de maniobra como culpables de paradas de línea, cuando estos, solo reflejan las anomalías que allí ocurren. Si tomamos todos los recaudos preventivos, verificando nuestras cargas e instalación, podremos contar con la vida útil del aparato utilizado tal cual lo declarado por su fabricante.

Departamento Técnico.
Gustavo Gavilani.
MONTERO S.A.


Respuestas
Autor: Augusto G
Asunto: Re: Protección de motores con Relé de Sobrecarga.
Fecha: 11/3/2010
#565

como se realiza el calculo para calibrar un termico de un motor trifacico de 150 HP.

Gracias,

Autor: Carlos Molina
Asunto: Re: Protección de motores con Relé de Sobrecarga.
Fecha: 16/3/2010
#682

Estimado Sr Augusto
El calculo para un motor trifasico de jaula de ardilla arranque directo es el siguiente
150HP x 746 / 1,73 x 380 x 0,85 x 0,95 = 211A
Donde
746 es la conversion de HP a Kw
1,73 es la raiz cuadrada de 3 ( por los sistemas trifasicos )
380 la tension de linea
0,85 coseno fi aproximado del motor
0,95 rendimiento tipico del motor
Esto quiere decir que si efectivamente el motor en condiciones normales de carga y tension toma 211A, el termico deberia regularse a esa corriente
SIN EMBARGO
esto es totalmente teorico y lo aconsejable siempre es MEDIR con pinza amperometrica cual es la corriente real de la maquina en las condiciones reales de trabajo y con ESE VALOR calibrar el termico.
Si en lugar de arranque directo el motor estaria en conexion estrella triangulo la corriente teorica seria = 121A.
PERO tambien tendria que verificarse en la practica
Cualquier otra consulta no dude en comunicarse con nuestro departamento tecnico

Carlos Molina
Depto I+D

Autor: marco
Asunto: Re: Protección de motores con Relé de Sobrecarga.
Fecha: 29/6/2014
#1198

quisiera saber los amperajes de motores desde 1 hp hasta 250 hp , con su regulación de térmicos,

 
 






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