103 IEC Starters

103 Guía de selección de arrancadores IEC

Descripción general de los arrancadores de motor IEC

Los arrancadores IEC son interruptores operados eléctricamente que arrancan y detienen motores eléctricos de forma segura. Al igual que los relés, los arrancadores de motor encienden y apagan la alimentación del motor, pero a diferencia de los relés, pueden invertir la dirección del motor y proporcionar protección contra sobrecorriente y bajo voltaje.

Los arrancadores de motor estilo IEC son modulares y más flexibles. Incluyen una unidad de control y base de potencia en formato modular y un conjunto de relé de sobrecarga ajustable. En general, los arrancadores con clasificación IEC son más pequeños, menos costosos y más específicos de la aplicación que los arrancadores de motor con clasificación NEMA, que son más grandes, más caros y de diseño más robusto. Por lo general, un arrancador estilo IEC tiene casi la mitad del tamaño de un arrancador estilo NEMA con la misma clasificación de corriente. Sin embargo, para clasificaciones de corriente superiores a 100 amperios, las diferencias físicas entre los arrancadores NEMA e IEC son insignificantes.

Además, la mayoría de los tamaños de arrancadores IEC permiten a los usuarios adaptar cómodamente el arrancador a una aplicación particular. A diferencia de los arrancadores estilo NEMA, disponibles en tamaños estándar en toda la industria, las clasificaciones de tamaño de los arrancadores IEC varían según el fabricante. Este artículo actúa como una guía detallada para seleccionar el arrancador de motor Allen-Bradley 103 IEC adecuado para cualquier aplicación. Pero primero, hagamos un repaso rápido de los tipos, componentes, modo de operación y funciones fundamentales de los arrancadores de motor.

Tipos de arrancadores de motor

Los arrancadores de motor se pueden clasificar de varias maneras, por ejemplo, técnicas de arranque, número de componentes, mecanismo de conmutación (manual o automático), tipo de gabinete (abierto o cerrado), etc. Pero los dos tipos más básicos de arrancadores de motor son:

A) Arrancadores manuales

Estos dispositivos electromecánicos cuentan con un relé de sobrecarga y un interruptor mecánico ON/OFF. Incluyen un botón pulsador, un interruptor de palanca o un botón giratorio montado directamente en el motor de arranque. El motor conectado se enciende o apaga presionando el botón o girando la perilla/interruptor de palanca. Las conexiones mecánicas del interruptor/botón de palanca o del mando giratorio fuerzan a los contactos de la unidad de arranque a cerrarse y abrirse, activando o interrumpiendo así el circuito de alimentación del arrancador para arrancar o detener el motor conectado.

Los arrancadores manuales permiten a los usuarios encender y apagar motores eléctricos manualmente. También brindan protección sin fusibles contra condiciones de sobrecarga, fallas de fase y fallas de cortocircuito. Sin embargo, en caso de un corte de energía, estos arrancadores no interrumpen el circuito de control del motor. Por tanto, pueden ser peligrosos en sistemas críticos porque el motor controlado se reinicia automáticamente cuando se restablece el suministro eléctrico. Los arrancadores manuales están disponibles en configuraciones estilo IEC y NEMA y en tamaños estándar NEMA.

B) Arrancadores magnéticos

Los arrancadores magnéticos están disponibles con certificación IEC o NEMA y en tamaños estándar NEMA.

Analicemos los componentes, el modo de funcionamiento y los ejemplos de arrancadores magnéticos porque son los tipos más comunes de arrancadores utilizados en aplicaciones de motores eléctricos para iniciar/detener el funcionamiento y proporcionar protección contra sobrecargas de forma segura.

Componentes de un arrancador de motor magnético

Todos los arrancadores de motor magnéticos incluyen dos elementos principales que se complementan para controlar y proteger el motor conectado. Los dos componentes son:

• Contactor: Este es un interruptor controlado eléctricamente cuya función principal es permitir o restringir el flujo de corriente a un motor eléctrico. Enciende o apaga la tensión de alimentación del motor. El contactor incluye una bobina electromagnética y diferentes tipos de contactos, concretamente contactos de potencia, resortes de contacto y contactos auxiliares, cada uno con una función individual. Por ejemplo, los contactos de potencia conducen una corriente eléctrica al motor controlado por arranque. La bobina electromagnética proporciona la fuerza impulsora (es decir, la fuerza electromagnética) necesaria para cerrar los contactos de potencia. Un recinto protector alberga la bobina electromagnética y múltiples contactos.
• Relé de sobrecarga (OLR): Este es un interruptor de relé que abre el circuito de potencia de un motor eléctrico en caso de una sobrecarga térmica, eléctrica o de energía. Al hacerlo, evita que el motor consuma corriente excesiva o se sobrecaliente, protegiéndolo en consecuencia contra posibles daños resultantes de ambos escenarios. Los relés de sobrecarga utilizados en arrancadores de motores incluyen un elemento calefactor y un conjunto de contactos normalmente cerrados (NC), que solo se abren cuando experimentan una condición de sobrecarga. El componente calentador está conectado en serie con la línea de alimentación principal a un motor eléctrico. Como tal, toda la corriente que consume el motor pasa a través del calentador. En los arrancadores magnéticos, los contactos normalmente cerrados del OLR están conectados en serie con la bobina electromagnética del contactor. En los arrancadores manuales, esos contactos están conectados en serie, con la línea de alimentación principal alimentando el motor.

Modo de operación

Un arrancador de motor magnético típico tiene dos circuitos, que son:

• Circuito de alimentación: El circuito de alimentación de un arrancador magnético transmite el voltaje de línea al motor conectado a través del relé de sobrecarga y los contactos principales del contactor.
• Circuito de control: Este circuito opera la bobina electromagnética del contactor, energizándola o desenergizándola. Como se mencionó anteriormente, los contactos de alimentación primarios del contactor se encargan de permitir o restringir el flujo de corriente hacia el motor. Para lograr esto, los contactos de alimentación deben estar en posición Cerrado o Abierto. El circuito de control del motor de arranque proporciona un voltaje de control que energiza la bobina electromagnética para crear un campo electromagnético. El campo electromagnético generado lleva los contactos de potencia del contactor a una posición cerrada. Esto completa el circuito de alimentación entre la línea de suministro principal y el motor conectado, permitiendo que la corriente fluya hacia el motor. Cuando se elimina el voltaje de control, la bobina electromagnética se desactiva y los contactos de alimentación del contactor vuelven a una posición abierta. Esto interrumpe el circuito de alimentación, desconectando el motor de la línea eléctrica.

Ejemplos de arrancadores de motores magnéticos

A) Arrancadores no reversibles de pleno voltaje

Los arrancadores de voltaje total no reversibles (FVNR) operan motores eléctricos a través de la línea de alimentación principal para el voltaje aplicado en una sola dirección de rotación. Permiten aplicar toda la tensión de línea al motor conectado. Por lo tanto, se los puede considerar como arrancadores magnéticos Across-the-Line (ATL).

Estos arrancadores de motor constan de un contactor magnético, un dispositivo de protección contra sobrecargas, un transformador de circuito de control con fusibles, operadores de arranque/parada y luces indicadoras de funcionamiento/fallo. Utilizan dispositivos piloto de contacto de corta duración como pulsadores, interruptores de flotador, interruptores selectores, finales de carrera, etc., conectados a la bobina electromagnética del contactor para ejecutar las funciones de arranque y parada. El transformador de potencia de control reduce el voltaje de la línea entrante a un voltaje más bajo y más seguro para el circuito de control.

Tenga en cuenta que los arrancadores de motor FVNR requieren un reinicio después de que una condición de bajo voltaje o falla de energía hace que el contactor magnético se caiga. Un ejemplo de un arrancador magnético sin inversión de voltaje total es el arrancador directo en línea (DOL) que se describe a continuación: Arrancador directo en línea (DOL) El arrancador DOL incluye un relé de sobrecarga, un disyuntor y un contactor con una bobina electromagnética. El circuito de control de este arrancador incluye dos botones de arranque y parada separados, pero se pueden usar otros tipos de controles, como un interruptor de flotador, un interruptor de límite, un interruptor selector, etc.

Al presionar el botón de inicio se energiza la bobina del contactor para cerrar los contactos principales del contactor, completando así el circuito de alimentación entre la línea de suministro principal y el motor conectado. Esto permite que la corriente de suministro fluya hacia el motor y lo encienda. El botón Stop Push se proporciona para apagar el motor.

Para proteger el motor conectado contra condiciones de sobrecalentamiento y sobrecorriente, el circuito de control del arrancador DOL está cableado a través de un contacto auxiliar normalmente cerrado (NC) del relé de sobrecarga del arrancador. Cuando ocurre una sobrecarga del motor, el relé de sobrecarga (OLR) se dispara, abriendo el contacto auxiliar Normalmente Cerrado (NC), que interrumpe el circuito de control del arrancador, desenergizando la bobina electromagnética del contactor. Esto abre los contactos principales del contactor, interrumpiendo el flujo de corriente al motor.

Los arrancadores directos en línea están diseñados para controlar motores eléctricos de 5 HP (caballos de fuerza) o menos porque dichos arrancadores no tienen un mecanismo de reducción de voltaje para arrancar un motor de alta potencia de manera segura.

B) Arrancadores reversibles

Los arrancadores inversores incorporan dos contactores magnéticos entrelazados mecánica y eléctricamente: contactores directos e inversos. Estos contactores proporcionan cables invertidos al motor conectado, lo que le permite girar hacia adelante o hacia atrás. Los enclavamientos mecánicos y eléctricos impiden que los dos contactores se cierren simultáneamente.

C) Arrancadores de tensión reducida

Estos arrancadores están diseñados para controlar y limitar los efectos de altas corrientes de irrupción durante el arranque de motores de voltaje grande y medio que se someten a arranques de voltaje de línea completo. Están disponibles en configuraciones electrónicas y electromecánicas. Los arrancadores de motor de voltaje reducido típicos incluyen:

• Arrancadores estrella-triángulo/estrella-triángulo : estos arrancadores logran una reducción de voltaje durante el arranque del motor reconfigurando físicamente los devanados del motor. Cuando el motor arranca, los devanados se conectan en una configuración estrella/estrella. Esto da como resultado un voltaje reducido en cada devanado del motor.
• Arrancadores suaves: Los arrancadores suaves utilizan tiristores (dispositivos semiconductores de estado sólido utilizados en aplicaciones de control de corriente/alto voltaje) como rectificadores controlados por silicio (SCR) para limitar el voltaje entrante del motor a una cantidad más manejable. Esto protege el motor controlado por arranque de altas corrientes de arranque que podrían dañarlo.

D) Arrancadores combinados

Los arrancadores combinados son dispositivos de control de motores que incorporan elementos de protección contra cortocircuitos (como disyuntores o fusibles) e interruptores de desconexión junto con los componentes de un arrancador de motor (contactor y relé de sobrecarga) en un solo gabinete. Este tipo de arrancadores proporcionan funciones de control de motores, protección contra sobrecargas y un medio de desconexión para motores eléctricos en diversas aplicaciones. Ofrecen funcionalidad mejorada, compacidad y espacio total reducido en los sistemas de control de motores.

Los arrancadores combinados IEC de Allen-Bradley incluyen modos de funcionamiento de inversión, dos velocidades y directo en línea. Son de accionamiento giratorio y además integran dispositivos de indicación y mando de 22,5 mm.

Funciones de los arrancadores de motor

Las funciones principales de los arrancadores de motor se pueden resumir en:

• Control del motor: Esta función es ejecutada por el elemento contactor del arrancador. Implica controlar el encendido y apagado del circuito de potencia del motor. La conmutación se realiza mediante los contactos principales (polos) del contactor. En los arrancadores magnéticos, la bobina electromagnética del contactor se activa o desactiva para cerrar o abrir los contactos de alimentación. La bobina tiene un voltaje de control nominal, que puede ser voltaje CC o CA.
• Protección contra sobrecarga: una condición de sobrecarga ocurre cuando un motor eléctrico consume más corriente que su capacidad diseñada. El objetivo principal del relé de sobrecarga del motor de arranque es detectar un consumo excesivo de corriente. Al detectar un consumo excesivo de corriente, el relé de sobrecarga (OLR) se dispara, abriendo un contacto auxiliar normalmente cerrado (NC), que interrumpe el circuito de control del arrancador y desenergiza la bobina electromagnética del contactor. Esto interrumpe el flujo de corriente al motor, evitando así que se sobrecaliente o se queme.
• Protección contra cortocircuitos: Siempre que ocurre una falla de cortocircuito, pueden fluir más de 100,000 amperios de corriente al equipo dentro del circuito. Tales cantidades de corriente pueden causar daños importantes al equipo, dado que la corriente de carga normal incluso de equipos industriales de servicio pesado oscila hasta unos pocos miles de amperios. Por esta razón, se incluyen fusibles o disyuntores en las unidades de arranque de motor para brindar protección contra cortocircuitos al desconectar de forma segura el motor del suministro principal en caso de una falla de cortocircuito.
• Desconexión y corte del circuito de alimentación: Para evitar que un motor se reinicie involuntariamente, por ejemplo, después de una pérdida de alimentación o una condición de bajo voltaje, el motor debe desconectarse del circuito de alimentación principal cuando se produzcan tales condiciones. Además, para realizar de forma segura el mantenimiento preventivo de un motor o de su arrancador, debería ser posible apagar el motor y aislarlo de la fuente de alimentación. Un disyuntor proporciona funciones tales como un interruptor de desconexión en un arrancador de motor combinado.
• Cambio de dirección del motor: Hay arrancadores de motor con funciones adicionales para ajustar la dirección de rotación del motor eléctrico conectado.
• Variación de la velocidad del motor: algunos arrancadores incluyen características adicionales que les permiten variar la velocidad de rotación (velocidad RPM) de un motor eléctrico. Dichos arrancadores incluyen arrancadores de CC de cuatro puntos y arrancadores de CC de tres puntos.

Selección del arrancador IEC 103 adecuado

Antes de analizar los pasos a seguir al seleccionar un arrancador IEC Boletín 103, hay algunos puntos que se deben tener en cuenta:

• Todos los arrancadores utilizados para controlar motores eléctricos comparten varias funciones de control de potencia. Están clasificados por caballos de fuerza (Hp) o corriente en amperios (A), incluidos dispositivos de protección contra sobrecarga del motor y un circuito de control ON/OFF. También incluyen funciones de jogging y plug-in que cortan o crean una corriente rápidamente.
• Los arrancadores de estilo IEC normalmente se clasifican según su corriente térmica, corriente operativa máxima, potencia nominal (Hp) y potencia de salida en kW.
• Los arrancadores de motor estilo IEC están disponibles como arrancadores de marco abierto o cerrados y generalmente se venden como componentes modulares que constan de un contactor, un relé de sobrecarga y un bloque de contactos auxiliares. Los componentes modulares pueden encajarse fácilmente en carriles DIN de hasta 75 mm o pueden montarse en panel, lo que permite a los usuarios montar ellos mismos la unidad inicial. Todo lo que necesita es seleccionar los accesorios adecuados para un montaje completo.
• Los arrancadores Allen-Bradley IEC Open Frame incluyen modos de funcionamiento directo en línea, velocidad variable e inversión. Presentan una corriente máxima de funcionamiento de hasta 97 Amperios. Mientras que los arrancadores combinados cerrados IEC de Allen-Bradley incluyen modos de funcionamiento de inversión, dos velocidades y directo en línea. Los arrancadores combinados están disponibles con corriente operativa máxima y potencia nominal de hasta 300 A (amperios) y 250 HP, respectivamente.

Siga los pasos a continuación para seleccionar el arrancador IEC Boletín 103 adecuado para su aplicación.

1. Revise el voltaje de línea y el tamaño del contactor

Consulte la placa de identificación del motor que desea controlar utilizando un arrancador IEC Boletín 103 para verificar su amperaje de carga completa (FLA) especificado en el voltaje de línea que planea proporcionar. Confirme si el voltaje de línea al motor es monofásico o trifásico. Después de hacerlo, seleccione un arrancador IEC Boletín 103 cuya corriente operativa máxima sea mayor que el amperaje de carga total de su motor al voltaje de línea que espera usar.

2. Especificar el rango de funcionamiento del relé de sobrecarga

Es importante seleccionar un arrancador IEC Boletín 103 cuyo rango operativo del relé de sobrecarga coincida mejor con el amperaje nominal de su motor. Para hacerlo, debe seleccionar un arrancador IEC Boletín 103 cuyo rango de corriente de funcionamiento especificado contenga el amperaje de carga total del motor que desea controlar, como se explica en el Paso 1.

3. Elija el voltaje de control de la bobina de CA

Los arrancadores Allen-Bradley 103 IEC son arrancadores de motor magnéticos que incluyen un contactor con una bobina electromagnética, que es operada por un circuito de control. Como tal, deberá elegir un voltaje de control apropiado que pueda energizar la bobina electromagnética para crear un campo electromagnético apropiado para cerrar los contactos principales del contactor.

Nota: Si se utilizará un arrancador IEC 103 Directo en línea (DOL), la alimentación de línea se conectará directamente al contactor del arrancador y, por lo tanto, se utilizará como alimentación de control. Por lo tanto, se debe elegir un voltaje de control separado cuando se selecciona otro tipo de arrancador que no sea un arrancador directo en línea porque, en tales casos, el voltaje de línea no será el mismo que el voltaje de control.

Además, si el arrancador IEC Boletín 103 seleccionado requiere activación desde un interruptor externo, se necesitarán terminales adicionales para aceptar la entrada de voltaje de control desde el interruptor externo. Los terminales agregados se denominan “terminales de arranque remoto”. En dicha configuración de arranque, se supone que el voltaje de control y el voltaje de línea son los mismos. Pero todavía es posible otra configuración de arranque, en la que se utilizan los terminales de arranque remoto. Sin embargo, se aplica un voltaje diferente para el control y la alimentación de línea; esa configuración se conoce como “terminales de arranque remoto + voltaje de control separado”.

Por lo tanto, según los criterios anteriores, puede seleccionar una configuración de arrancador IEC Boletín 103 que se adapte a sus preferencias.

4. Seleccione un recinto apropiado

Los arrancadores en gabinete Boletín 103 IEC se ofrecen en tipos de gabinete metálico y no metálico, lo que los hace adecuados para los entornos industriales interiores y exteriores más exigentes. Por lo tanto, asegúrese de que la carcasa del arrancador IEC 103 que desea seleccionar esté diseñada para soportar las condiciones del entorno de trabajo previsto. Algunos de los tipos de gabinetes disponibles con los arrancadores en gabinete Allen-Bradley 103 IEC incluyen:

• Cajas de plástico IP66, tipo 4X/4/12K
• Cajas Metálicas IP66, Tipo 12/4/3

Disponibles 103 arrancadores IEC

Los arrancadores IEC 103 de Allen-Bradley ofrecen varias opciones de control de motores para abordar aplicaciones de tipo industrial de uso liviano y espacio crítico. Los 103 arrancadores IEC disponibles incluyen:

A) 103S-BSKF3-DC16C

El 103S-BSKF3-DC16C es un arrancador de motor combinado de 2 componentes con clasificación IEC Boletín 103S, directo en línea (DOL) que presenta lo siguiente:

• Contactor con clasificación IEC: tamaño 100-C12
• Rango de corriente de funcionamiento: 0,1 a 90 A
• Modo de funcionamiento sin inversión y voltaje total
• Un disyuntor de protección del motor (MPCB) con un rango de corriente de 10…16 A
• Clasificación de voltaje de bobina de 230 voltios CA, a 50/60 Hz (Hercios)
• Preconfigurado para ser montado en el sistema de montaje de barra colectora MCS (sistema de control modular) Boletín 141A
• Tamaño del marco del disyuntor con marco D
• Gabinete de tipo abierto
• cULus listado

B) 103S-GWD3-FC45C-F11

El 103S-GWD3-FC45C-F11 es un arrancador de motor combinado de 2 componentes, directo en línea (DOL), que cumple con el Boletín 103S IEC y tiene las siguientes características:

• Contactor con clasificación IEC: tamaño 100-C43
• Rango de corriente de funcionamiento: 0,1 a 90 A
• Un disyuntor de protección de motor (MPCB) Boletín 140M con un rango de corriente de 32…45 A
• Voltaje de suministro de control nominal de 110 voltios de CA (voltaje de bobina de CA) a 50 Hz
• Voltaje de suministro de control nominal de 120 voltios de CA (voltaje de bobina de CA) a 60 Hz
• Módulo de montaje en panel 141A
• Tamaño del marco F
• Gabinete de tipo abierto
• cULus listado

C) 103T-AWD2-RB25X-E1C

El 103T-AWD2-RB25X-E1C es un arrancador combinado de 3 componentes directo en línea (DOL) sin inversión que cumple con IEC Boletín 103T y que presenta lo siguiente:

• Contactor con clasificación IEC: tamaño 100-C09
• Rango de corriente de funcionamiento: 0,1 a 45 A
• Relé de sobrecarga electrónico trifásico E1 plus
• Rango de corriente del relé de sobrecarga: 3,2...16 A
• Un dispositivo de protección contra cortocircuitos (SCPD) que consta de un protector de circuito del motor (MCP) o un portafusibles 140M-D8N.
• Rango de corriente del disyuntor: 1,6 a 2,5 A
• Voltaje de bobina de 110 voltios CA a 50 Hz
• Voltaje de bobina de 120 voltios CA a 60 Hz
• Módulo de montaje en panel 141A
• Gabinete de tipo abierto
• Tamaño del marco del disyuntor: ruptura alta, 140M-C2N (marco C)
• cULus listado

D) 103T-AWD2-RB63X-E1D

El 103T-AWD2-RB63X-E1D es un arrancador combinado de 3 componentes directo en línea (DOL), sin inversión, con clasificación IEC Boletín 103T y con las siguientes características:

• Contactor con clasificación IEC: tamaño 100-C09
• Rango de corriente de funcionamiento: 0,1 a 45 A
• Un relé de sobrecarga electrónico con un rango de corriente de 3,2 … 16 A
• Un dispositivo de protección contra cortocircuitos (SCPD) que consta de un protector de circuito del motor (MCP) o un portafusibles 140M-D8N.
• Rango de corriente del disyuntor: 4 … 6,3 A
• Voltaje de bobina de 110 voltios CA a 50 Hz
• Voltaje de bobina de 120 voltios CA a 60 Hz
• Módulo de montaje en panel 141A
• Gabinete de tipo abierto
• Tamaño del marco del disyuntor: High Break Plus, 140M-D8N (marco D)
• cULus listado
• Cumple con los estándares CE, UL, IEC y CSA

E) 103C-09LB-CB16X-1M

El 103C-09LB-CB16X-1M es un arrancador combinado cerrado y sin inversión con clasificación IEC Boletín 103C. Sus características son las siguientes:

• Arranque directo en línea (DOL)
• Modo de funcionamiento sin inversión y voltaje total
• Tensión de control nominal: 480 voltios CA a 60 Hz o 440 voltios CA a 50 Hz
• Contactor con clasificación IEC: tamaño 100-C09
• Rango de corriente de funcionamiento: 0,1 a 16 A
• Disyuntores de protección de motores Boletín 140M que brindan protección contra sobrecargas y cortocircuitos
• Rango de corriente térmica del disyuntor: 1 a 1,6 A
• Tamaño del marco del disyuntor: ruptura alta, 140M-C2E (marco C)
• cULus listado
• Caja de plástico moldeado IP66, resistente a impactos, tipo 4X/4/12K
• Modificaciones: Arranque/Parada (Botón Pulsador Multifunción)
• Muy adecuado para aplicaciones en interiores y exteriores