Protecciones Eléctricas Industriales

• Relé de Sobrecarga Térmica

  Funciona como protección del motor contra sobrecargas (SC) y corrientes asimétricas. Desconecta el circuito cuando la intensidad consumida por el motor supera, durante un periodo corto, el valor permitido, evitando que el bobinado se queme. Esto se logra gracias a tres láminas bimetálicas con sus respectivas bobinas calefactoras que, al ser recorridas por una corriente, se calientan, provocando la apertura del relé.

  Se debe regular a la corriente nominal para el arranque directo.

  Elección de un Relé Térmico: Consideraciones

  • Asegurarse de que el tiempo máximo que soporta una intensidad no admisible sea adecuado.
  • Verificar que la intensidad del receptor esté comprendida dentro del rango de regulación de la intensidad del relé.

  Ventajas

  • Más económico.
  • Posee un rango de intensidad ajustable.
  • Incluye botón de testeo.

• Interruptor Magnetotérmico

  Protege la instalación y el motor abriendo el circuito ante:

  • Cortocircuito (protección magnética).
  • Sobrecarga (protección térmica).

  Elección de un Interruptor Magnetotérmico

  • Hay que seleccionar la curva de disparo adecuada.
  • Elegir el calibre cuyo valor sea inferior a la corriente permanente que consume el receptor.

• Guardamotor

  Protege motores contra sobrecargas, cortocircuitos (CC) y corrientes asimétricas. Es un elemento de protección y maniobra. Posee contactos de potencia. No es utilizable en instalaciones domiciliarias.

Métodos para Variar la Tensión en el Secundario del Transformador

Variación de Tensión de Forma Discreta

• Llaves selectoras en el primario: Permiten una menor cantidad de variación de espiras. Usadas en grandes potencias.
• Llaves selectoras en el secundario: Llaves de alta potencia, adecuadas para grandes intensidades.
• Autotransformador: Solo permite la variación de tensiones cercanas por razones de seguridad.

Variación de Tensión de Forma Continua

• Válvula de flujo: Controla el flujo del dispositivo. Regula el flujo a través de una columna en el centro del núcleo.

Otras Formas de Variación

• Variando electrónicamente.
• Saturación del núcleo.
• Transformadores especiales.

Principios Fundamentales de la Conversión Electromecánica

• Principio del Generador

  Se hace desplazar el conductor a través de los polos de un imán. Este movimiento crea líneas de compresión que dan lugar a un campo que se crea alrededor del conductor, originando una corriente que pasa por el mismo.

• Principio del Alternador

  Al girar el imán sobre su eje, se produce una variación del flujo de forma alterna. El bobinado le induce una fuerza electromotriz (FEM), la cual genera una diferencia de potencial (DDP) entre los bornes de la bobina que es alterna.

• Principio del Motor

  Se hace circular una corriente (I) por un conductor, el cual está situado entre dos polos de un imán y atraviesa un campo de inducción (B_c). Este campo se suma o se resta, resultando en un campo B resultante. Al haber más tracción que compresión de un lado que del otro, se genera un movimiento ortogonal al campo de inducción producido por el imán.

Cuantificación del Flujo Magnético

Característica de los materiales superconductores (SC) que implica que, dado un anillo SC, el flujo del campo magnético puede asumir valores enteros de una cantidad elemental. Este fenómeno es conocido como la cuantificación del flujo magnético.

Contactores y Relés: Componentes de Maniobra

Contactores

Mecanismo que cierra contactos para permitir el paso de la corriente (I) a través de ellos. Esto ocurre cuando la bobina del contactor recibe corriente eléctrica, comportándose como electroimán y atrayendo dichos contactos.

1. Contactos Principales

   Accionan circuitos de fuerza o potencia. Manejan gran corriente y son robustos.

2. Contactos Auxiliares

   Utilizados en circuitos de mando o maniobra.

3. Circuito Electromagnético

   Compuesto por núcleo, bobina y armadura.

Nota: En la bobina de un contactor se puede usar un superconductor (SC) tipo 2, ya que no hay pérdida de energía que se transforme en Energía Joule.

Elección del Contactor: Factores Clave

• Tensión de alimentación.
• Número de veces que el circuito abre y cierra (frecuencia de maniobra).
• Corriente que consume el motor de forma permanente.

Relé

Dispositivo electromagnético. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un contacto que permite abrir o cerrar otros circuitos independientes.

Bloque de Contactos Temporizados

Son contactos auxiliares temporizados que van adosados al contactor.

• Ventajas: Son más económicos que un relé temporizado independiente.
• Desventajas: Solos no funcionan, requieren estar adosados al contactor.

Diferencias Clave entre Relé y Contactor

Propiedades Magnéticas de los Materiales

• Efecto Saturación

  (Solo ocurre en materiales ferromagnéticos) Es el estado alcanzado cuando cualquier incremento posterior en un campo de magnetización externo (H) no provoca un aumento de la magnetización del material. Esto se demuestra porque el campo magnético (B) tiende a estabilizarse y es una característica particular de los materiales ferromagnéticos. Limita los máximos campos magnéticos que se pueden conseguir por medio de transformadores hasta un tope de 2 [Tesla], lo que establece las dimensiones mínimas del núcleo.

• Paramagnetismo

  Al aplicarle un campo externo (H) a un material, se genera un campo (B) cuya intensidad es mayor a la de B si estuviera en vacío. Esto se debe a que los materiales en la última capa de valencia presentan espines libres, los cuales, en presencia de un campo, tienden a alinearse de forma paralela a este, fortaleciendo el campo. Debido a esto, el campo B es mayor que el de vacío.

• Ferromagnetismo

  Posee las mismas propiedades que el paramagnetismo, pero en una escala mayor. Los espines se agrupan formando dominios magnéticos (de milésimas de mm), donde entran muchos de estos. Todos los espines del mismo dominio tienen el mismo sentido y, en presencia de un campo H, tratan de orientarse, por lo que B es mucho mayor al del vacío.

  La permeabilidad de este material no es constante porque depende del campo que se le aplique. Esto se debe a que los dominios bien orientados crecen y los que no están bien orientados decrecen, lo que genera un aumento en el enlace cuántico.

• Diamagnetismo

  Si hay un campo externo (H), se produce una magnetización opuesta dentro del material que anula parte del campo externo, por lo que la inducción magnética dentro del material es menor que la del exterior. Para aumentar este efecto, se debe aumentar el diámetro de la corriente.

  Diamagnetismo Microscópico

  Al introducir un material diamagnético en un campo magnético, por la Ley de Lenz, la nube electrónica que rodea cada átomo se mueve generando una corriente eléctrica que produce un flujo que se opone al campo magnético externo.

• Superdiamagnetismo

  Se produce como consecuencia del Efecto Meissner. Consiste en la desaparición total del flujo del campo magnético en el interior de un superconductor, por debajo de su temperatura crítica.

• Levitación Magnética con HOPG

  Para levitar un imán con Grafito Pirolítico Altamente Orientado (HOPG), se debe utilizar un imán de menor potencia que cualquier diamagnético. Las fuerzas de compresión deben ser mayores que el peso del HOPG, por lo que se coloca el HOPG sobre un solo polo, de manera que el campo de compresión genera la fuerza necesaria para levitarlo.

• Diamagnetismo Superior en Grafeno

  En el diamagnetismo normal, el movimiento de la nube electrónica genera un campo magnético que se opone al exterior. El efecto es pequeño ya que el área donde se concatena el flujo es reducida (de 1 Ångström). Para mejorarlo, se debe agrandar esa área. En el grafeno, los átomos están tan fuertemente unidos que la nube electrónica de los átomos se puede mover a lo ancho de todo un hexágono de la estructura cristalina. Al aumentar el área, el diamagnetismo del grafeno es superior.