La regla fundamental: no seleccione únicamente por los kW del motor
La potencia del motor es solo el punto de partida. Para seleccionar correctamente un contactor, un relé de sobrecarga y un interruptor automático, primero convierta la potencia del motor a corriente a plena carga (FLC) del motor, luego verifique el voltaje del motor, el método de arranque, la categoría de utilización, el ciclo de trabajo, el nivel de cortocircuito, la protección contra sobrecarga y la coordinación entre dispositivos.
Para la mayoría de los cuadros de motores de baja tensión:
- El contactor enciende y apaga el motor.
- El relé de sobrecarga protege el motor contra sobrecargas sostenidas.
- El MCB, MCCB, fusible o MPCB proporciona protección contra cortocircuitos y protección de alimentadores.
- Un arrancador de motor es el ensamblaje coordinado de estos dispositivos.
El mayor error es seleccionar un contactor y un disyuntor directamente a partir de los kW con un multiplicador simple. Un motor de 7.5 kW en una bomba, una trituradora y un elevador reversible puede requerir diferentes ciclos de conmutación, clase de sobrecarga y protección contra cortocircuitos.
Si necesita primero una comparación básica de los dispositivos, consulte Contactor vs arrancador de motor. Esta guía se centra en la selección práctica.
Componentes de control de motores y sus funciones
| Dispositivo | Función principal | Base de selección | Error común |
|---|---|---|---|
| Contactor | Conecta/desconecta la alimentación del motor | Clasificación de motor AC-3 o AC-4, tensión, ciclo de trabajo, tensión de bobina | Selección según la corriente nominal resistiva AC-1 |
| Relé de sobrecarga térmico/electrónico | Protege al motor contra sobrecargas sostenidas | Corriente a plena carga (FLC) de la placa de características del motor, clase de disparo, modo de rearme | Omitir la protección contra sobrecarga debido a la instalación de un interruptor automático |
| MPCB | Protección contra sobrecarga y cortocircuito del motor en un solo dispositivo | Rango de corriente del motor, capacidad de ruptura, coordinación | Tratarlo como un MCB general |
| MCB/MCCB | Protección de alimentadores y contra cortocircuitos | PSCC, sección del cable, curva/ajustes de disparo, coordinación | Ajuste de disparo instantáneo demasiado bajo para el arranque del motor |
| Fusible | Protección contra cortocircuitos, a menudo con alta capacidad de limitación de corriente | Clase de fusible, capacidad de ruptura, coordinación | Uso de una categoría de fusible incorrecta para servicio de motor |
Un contactor no es un dispositivo de protección contra sobrecargas. Un relé de sobrecarga básico no es un dispositivo de protección contra cortocircuitos. Un MCB general no es automáticamente un dispositivo de protección de motores. Esos límites son importantes.
Paso 1: Convertir la potencia del motor a corriente a plena carga
Para un motor trifásico, una primera estimación de la corriente de línea es:
I = P / (sqrt(3) x V x FP x eta)Donde:
Yo= corriente del motor en amperiosP= potencia de entrada o salida del motor en vatios, dependiendo de los datos disponiblesV= tensión entre fases (tensión línea a línea)FP= factor de potenciaeta= eficiencia
Si solo conoce la potencia de salida del motor en kW, utilice la fórmula como estimación y luego verifique con la placa de características del motor. La selección final debe utilizar la corriente a plena carga de la placa de características, no solo la corriente calculada.
Ejemplo:
Un motor trifásico de 7.5 kW, 400 V con un factor de potencia estimado de 0.85 y una eficiencia de 0.90:
I = 7500 / (1.732 x 400 x 0.85 x 0.90)I ≈ 14.2 AEsta estimación le ayuda a comenzar. La corriente nominal real de la placa de características puede diferir. El diseño del motor, la clase de eficiencia, la frecuencia, el factor de servicio, las condiciones ambientales y el diseño del fabricante afectan el valor real.
Para fórmulas de baja tensión más amplias, consulte Fórmulas eléctricas para el diseño y mantenimiento de cuadros de baja tensión.
Paso 2: Seleccione el contactor según el servicio AC-3 o AC-4
Para el control de motores según la norma IEC, los contactores no se seleccionan únicamente por un amperaje genérico. La categoría de utilización es importante.
| Categoría de utilización | Servicio típico | Qué significa para la selección |
|---|---|---|
| AC-1 | No inductivas o ligeramente inductivas cargas | Cargas resistivas, sin servicio de arranque normal de motor |
| AC-3 | Arranque de motor de jaula de ardilla y desconexión tras alcanzar la velocidad de régimen | Servicio común para bombas, ventiladores, compresores y cintas transportadoras |
| AC-4 | Arranque, frenado a contracorriente, paso a paso e inversión de marcha | Mucho más severo que AC-3; el contactor puede requerir un tamaño mayor |
| AC-15 | Control de cargas electromagnéticas de CA | Contactos auxiliares/de control, no contactos principales de potencia del motor |
Para el arranque directo estándar de motores, la categoría AC-3 suele ser la clasificación clave del contactor. Para aplicaciones de inversión, marcha a impulsos (jogging), frenado por contracorriente (plugging), grúas, polipastos o maniobras frecuentes, se debe verificar la categoría AC-4 o una condición de servicio más severa.
No seleccione un contactor de motor basándose únicamente en la corriente AC-1 impresa en el dispositivo. AC-1 es para cargas resistivas o ligeramente inductivas. Un contactor con una clasificación AC-1 alta puede tener una clasificación de motor mucho menor bajo AC-3 o AC-4.
Para la evaluación del producto VIOX, consulte el Contactor de la CA página del producto.
Paso 3: Verificar el voltaje del contactor, los polos y el voltaje de la bobina
Después de elegir la clasificación de servicio del motor, confirme:
- número de polos
- voltaje operacional nominal
- la corriente del motor o la potencia en kW al voltaje real
- Clasificación AC-3 o AC-4
- Capacidad de cierre y corte
- Resistencia eléctrica para el ciclo de trabajo
- Resistencia mecánica
- Necesidades de contactos auxiliares
- Tensión de la bobina y tipo de circuito de control
La tensión de la bobina es un error frecuente en campo. El motor puede ser de 400 VCA, pero el circuito de control puede ser de 24 VCC, 110 VCA o 230 VCA. La bobina del contactor debe coincidir con el circuito de control, no con el circuito de potencia del motor.
Compruebe también el ciclo de trabajo de la aplicación:
- arranque/parada estándar de bomba o ventilador
- ciclos frecuentes
- operación de avance/retroceso
- arrancador estrella-triángulo
- bypass de arrancador suave
- contactor de entrada o bypass de variador de frecuencia (VFD)
- conmutación de condensadores, si aplica
Cada servicio puede modificar la selección adecuada del contactor.
Paso 4: Seleccionar el relé de sobrecarga
Los motores necesitan protección contra sobrecarga porque pueden sobrecalentarse bajo condiciones de sobrecarga sostenida, rotor bloqueado, pérdida de fase o problemas de carga mecánica.
Un relé de sobrecarga se selecciona generalmente por:
- corriente a plena carga de la placa de características del motor
- rango de corriente ajustable del relé de sobrecarga
- clase de viaje
- modo de rearme manual o automático
- sensibilidad a la pérdida de fase, si es necesario
- compatibilidad con el contactor
- compensación de temperatura ambiente, si procede
El ajuste de sobrecarga debe basarse normalmente en la corriente de la placa de características del motor y en las normas locales aplicables o en las directrices del fabricante.
La clase de disparo es importante
La clase de disparo indica la rapidez con la que el relé de sobrecarga se dispara bajo condiciones de sobrecarga especificadas. Las clases comunes incluyen Clase 10, Clase 20 y Clase 30 en muchos contextos de control de motores.
| Clase de disparo | Uso típico |
|---|---|
| Clase 10 | Motores estándar con tiempo de arranque normal |
| Clase 20 | Cargas con mayor tiempo de aceleración |
| Clase 30 | Cargas de arranque pesado que requieren una aceleración más prolongada |
No elija una clase de disparo superior simplemente para evitar disparos molestos. Si el motor no puede arrancar sin una clase de disparo alta, verifique el método de arranque, la inercia de la carga, la caída de tensión, la carga mecánica y la idoneidad del motor.
Para una guía más detallada, consulte Guía de selección de relés de sobrecarga térmica y Guía de relés de sobrecarga: Clase 20 NEMA frente a Clase 10 IEC.
Paso 5: Decidir entre relé de sobrecarga y MPCB
Un MPCB, o disyuntor de protección de motor, combina la protección contra sobrecarga del motor y la protección contra cortocircuitos en un solo dispositivo, dependiendo del diseño y las especificaciones del producto. A menudo se utiliza en paneles de arranque de motor compactos.
| Opción | Mejor opción | Punto de observación |
|---|---|---|
| Contactor + relé de sobrecarga + fusible/MCB/MCCB | Arrancador de motor tradicional, coordinación flexible | Requiere un dispositivo de protección contra cortocircuitos independiente |
| MPCB + contactor | Alimentadores de motor compactos, paneles de máquinas, arrancadores modulares | El MPCB debe coincidir con el rango de corriente del motor y el nivel de falla |
| MCCB + contactor + relé de sobrecarga | Motores más grandes, alimentadores con niveles de falla más altos | Los ajustes del MCCB deben coordinarse con la corriente de arranque y el relé de sobrecarga |
| Fusible + contactor + relé de sobrecarga | Alta limitación de corriente de falla y coordinación robusta | Se requiere una clase de fusible correcta y una disciplina de reemplazo adecuada |
Si está eligiendo entre un relé de sobrecarga y un MPCB, consulte Relé de sobrecarga térmica frente a MPCB.
Paso 6: Seleccione el dispositivo de protección contra cortocircuitos
La protección contra cortocircuitos es diferente de la protección contra sobrecargas.
El dispositivo de protección contra cortocircuitos puede ser:
- MCB
- MCCB
- MPCB
- fusible
- seccionador con fusibles
Debe seleccionarse en función de:
- tensión de alimentación
- corriente de cortocircuito presunta en el punto de instalación
- sección del cable y método de instalación
- corriente de arranque de motor
- curva de disparo o ajustes de disparo
- coordinación con contactor y relé de sobrecarga
- norma aplicable y código local
La regla clave es:
Capacidad de ruptura >= corriente de cortocircuito presuntaSi la corriente de falla disponible en el tablero es de 10 kA, un interruptor con solo 6 kA de capacidad de ruptura no es adecuado en ese punto.
Para los límites de selección de MCB/MCCB, consulte Capacidad de ruptura de MCB: 6kA vs 10kA y Clasificaciones de interruptores automáticos Icu frente a Ics frente a Icw frente a Icm.
Paso 7: No ajuste el disparo instantáneo a un valor demasiado bajo
La corriente de arranque del motor suele ser varias veces la corriente a plena carga. Para el arranque directo en línea, una estimación aproximada en campo suele ser:
Iarranque ≈ 5 a 8 x FLC del motorLa corriente de arranque exacta depende del diseño del motor, la tensión de alimentación, la inercia de la carga y el método de arranque.
Es por esto que ajustar el disparo instantáneo a un múltiplo fijo bajo de la corriente a plena carga puede ser peligroso para los circuitos de motores. Puede causar un disparo inmediato durante el arranque.
El enfoque correcto es:
- Determinar la corriente de arranque y el tiempo de arranque del motor.
- Seleccionar un interruptor automático o fusible que permita el arranque normal.
- Confirme que todavía despeja cortocircuitos de forma segura.
- Coordínelo con el relé de sobrecarga y el contactor.
- Utilice las curvas de disparo y las tablas de coordinación del fabricante cuando estén disponibles.
Para circuitos de motores pequeños, los MCB de curva C o curva D pueden aparecer en algunos diseños, pero la elección final debe basarse en la corriente de irrupción, la protección del cable, el nivel de falla y la normativa local. Los motores más grandes a menudo requieren MCCB, MPCB o fusibles en lugar de los MCB de circuito final ordinarios.
Paso 8: Verificar la coordinación entre dispositivos
La coordinación del arrancador de motor significa que el dispositivo de protección contra cortocircuitos, el contactor y el relé de sobrecarga funcionan juntos de forma segura bajo condiciones de falla.
Las preguntas sobre coordinación incluyen:
- ¿El interruptor o fusible despejará un cortocircuito antes de que ocurra un daño peligroso?
- ¿Puede el contactor soportar la corriente y la energía pasante?
- ¿Protegerá el relé de sobrecarga el motor sin disparos intempestivos?
- ¿La combinación seleccionada coincide con una tabla de coordinación probada por el fabricante?
- ¿Está el tablero diseñado para la corriente de falla disponible?
En contextos de arrancadores de motor IEC, la coordinación se discute a menudo utilizando tipos de coordinación. No declare un tipo de coordinación a menos que esté respaldado por los datos del fabricante para la combinación exacta de dispositivos.
Para una arquitectura de arrancador de motor más amplia, consulte Guía de selección de tipos de arrancadores de motor.
Paso 9: Ejemplo de selección para un motor de 7.5 kW
Suponga:
- potencia del motor: 7.5 kW
- tensión: 400 V trifásica
- FLC estimada: aproximadamente 14-16 A, a confirmar según la placa de características
- aplicación: bomba estándar
- método de arranque: arranque directo
- servicio: arranque/parada normal, sin maniobras de impulsos (jogging)
Contactor
Elija un contactor con una categoría de empleo AC-3 adecuada para la potencia/corriente del motor a 400 V. No utilice la categoría AC-1 como base para la selección.
Relé de sobrecarga
Elija un relé de sobrecarga cuyo rango ajustable cubra la corriente real de la placa de características del motor. Ajuste según la corriente de la placa del motor y las normas aplicables. Si la bomba tiene un tiempo de arranque normal, una clase de disparo estándar puede ser adecuada; verifique con el tiempo de arranque real.
Protección contra cortocircuitos
Elija un MCB, MCCB, MPCB o fusible basándose en:
- corriente de cortocircuito disponible
- tamaño del cable
- corriente de arranque
- coordinación con contactor y relé de sobrecarga
- norma del tablero y código de instalación local
No elija el interruptor simplemente porque tenga el mismo valor de amperaje que la corriente del motor. El interruptor debe permitir el arranque del motor y, al mismo tiempo, proteger el cable y el circuito en condiciones de falla.
Tensión de la bobina
Si el circuito de control es de 24 VCC, elija una bobina de contactor de 24 VCC aunque el motor sea de 400 VCA. El voltaje de la bobina y el voltaje del motor son selecciones independientes.
Lista de verificación de selección rápida
| Paso | Qué comprobar | Por qué es importante |
|---|---|---|
| 1 | Corriente a plena carga de la placa de características del motor | Más preciso que la estimación en kW |
| 2 | Tensión y frecuencia de alimentación | Afecta a la corriente y a la capacidad nominal del producto |
| 3 | Método de arranque | Directo (DOL), estrella-triángulo, arrancador suave, variador de frecuencia (VFD) |
| 4 | Categoría del contactor | AC-3 para servicio normal de motor, AC-4 para servicio severo |
| 5 | Rango del relé de sobrecarga | Debe cubrir la corriente a plena carga (FLC) del motor |
| 6 | Clase de disparo | Debe adecuarse al tiempo de arranque y a la protección del motor |
| 7 | Dispositivo de cortocircuito | Debe coincidir con la corriente de cortocircuito prospectiva (PSCC) y la protección del cable |
| 8 | Coordinación | Los dispositivos deben funcionar de forma segura como un sistema |
| 9 | Tensión de la bobina | Debe coincidir con el circuito de control |
| 10 | Envolvente y entorno | El calor, el polvo, la vibración y el espacio en el panel afectan la fiabilidad |
Errores comunes de selección
Error 1: Seleccionar el contactor basándose en la corriente AC-1
AC-1 no es la categoría normal de conmutación de motores. Para la mayoría de las aplicaciones de motores de jaula de ardilla, verifique AC-3. Para inversión, marcha a impulsos o frenado por contracorriente, verifique AC-4 o las recomendaciones del fabricante.
Error 2: Usar la potencia en kW del motor sin verificar la corriente de placa
Los kW son útiles para una estimación. La corriente de placa es la mejor base para el ajuste del relé de sobrecarga y la selección final.
Error 3: Asumir que el interruptor automático protege al motor contra todas las sobrecargas
Un interruptor automático puede proteger contra cortocircuitos y sobrecargas en la línea de alimentación, pero la protección térmica contra sobrecarga del motor a menudo requiere un relé de sobrecarga, una protección electrónica o un guardamotor (MPCB).
Error 4: Ajustar el disparo por cortocircuito demasiado bajo
La corriente de arranque del motor puede ser varias veces la corriente a plena carga. Si el ajuste instantáneo o la curva de disparo son demasiado sensibles, el motor puede dispararse durante un arranque normal.
Error 5: Ignorar el ciclo de trabajo
Una bomba que arranca pocas veces al día es diferente a un polipasto, grúa, transportador reversible o máquina de avance paso a paso. El ciclo de maniobras afecta la selección del contactor.
Error 6: Ignorar el nivel de falla
Un interruptor con la corriente nominal correcta puede no ser adecuado si su capacidad de ruptura es inferior a la corriente de cortocircuito prospectiva.
Error 7: Mezclar tensión de control y tensión de potencia
El motor puede ser de 400 VCA, mientras que la bobina del contactor puede ser de 24 VCC o 230 VCA. Verifique siempre el circuito de control.
PREGUNTAS FRECUENTES
¿Puedo seleccionar un contactor solo por los kW del motor?
No. Los kW del motor ofrecen un punto de partida, pero la selección final debe utilizar la corriente a plena carga del motor, la tensión, la categoría de utilización como AC-3 o AC-4, el ciclo de trabajo y las tablas de clasificación del fabricante.
¿Qué es la categoría de empleo AC-3 para contactores?
AC-3 es una categoría de empleo según la norma IEC utilizada habitualmente para el arranque de motores de jaula de ardilla y su desconexión una vez que el motor ha alcanzado su velocidad de régimen. Es la clasificación clave para muchas aplicaciones estándar de contactores de motor.
¿Qué es la categoría de empleo AC-4 para contactores?
AC-4 cubre servicios de motor más severos, tales como el funcionamiento a impulsos (inching), el frenado a contracorriente (plugging) y la inversión de marcha. Un contactor adecuado para AC-3 puede no serlo para AC-4 con la misma potencia de motor.
¿Necesito un relé de sobrecarga si ya tengo un interruptor automático?
A menudo sí. Un interruptor automático general proporciona protección contra cortocircuitos y protección de línea, pero la protección contra sobrecarga del motor generalmente requiere un relé de sobrecarga, un relé de sobrecarga electrónico o un MPCB seleccionado según la corriente del motor.
¿Cuál es la diferencia entre un MPCB y un relé de sobrecarga?
Un relé de sobrecarga protege contra sobrecargas sostenidas del motor, pero generalmente requiere una protección contra cortocircuitos independiente. Un MPCB puede proporcionar protección contra sobrecarga y cortocircuito del motor en un solo dispositivo, si se selecciona y dimensiona correctamente.
¿Puede un MCB proteger un motor?
Un MCB puede utilizarse en algunos circuitos de motores pequeños como parte del esquema de protección, pero no constituye automáticamente una solución completa de protección para motores. Se deben verificar la corriente de arranque, la curva de disparo, la protección del cable, la capacidad de cortocircuito y la protección contra sobrecargas.
¿Cómo elijo el tamaño del interruptor para un motor?
Comience con la corriente a plena carga del motor, el tamaño del cable, la corriente de arranque y la corriente de cortocircuito prospectiva. Luego, seleccione un interruptor, MPCB, MCCB o fusible que permita un arranque normal, proteja el cable y tenga suficiente capacidad de ruptura.
¿Por qué se dispara el interruptor de mi motor durante el arranque?
Las causas comunes incluyen una corriente de arranque superior a la curva de disparo, bajo voltaje, inercia de carga excesiva, tipo de interruptor incorrecto, ajuste instantáneo incorrecto, caída de tensión, sobrecarga mecánica o un método de arranque inadecuado.
¿Puedo usar un interruptor más grande para detener los disparos molestos?
No sin verificar la protección del cable, la protección del motor y el despeje de fallas. Sobredimensionar el interruptor puede ocultar el síntoma mientras deja el cable o el motor sin la protección adecuada.
¿Cuál es la forma más segura de seleccionar un arrancador de motor?
Utilice la corriente de placa del motor, el ciclo de servicio de la aplicación, el método de arranque, el nivel de cortocircuito, el ajuste del relé de sobrecarga, la categoría de utilización del contactor y las tablas de coordinación del fabricante para la combinación de dispositivos seleccionada.
Resumen
La potencia del motor es útil, pero no es suficiente. Una selección fiable del arrancador de motor comienza con la corriente a plena carga, y luego verifica el ciclo de servicio del contactor, la protección contra sobrecarga, la protección contra cortocircuitos, la coordinación y la tensión de control.
Para la mayoría de los cuadros de motores de baja tensión:
- seleccione el contactor según el ciclo de servicio del motor AC-3 o AC-4, no por la corriente AC-1
- ajuste la protección contra sobrecarga a partir de la corriente de placa del motor
- elija el dispositivo de protección contra cortocircuitos basándose en el nivel de falla, el tamaño del cable, la corriente de arranque y la coordinación
- verifique la combinación completa del arrancador, no solo cada dispositivo de forma aislada
Para la selección del control de motor VIOX, revise el Contactor de la CA, Relé De Sobrecarga Térmica, y las guías de soporte en contactor frente a arrancador de motor, Selección de relé de sobrecarga térmica, Relé de sobrecarga térmica frente a MPCBy Contactor frente a disyuntor.
Fuentes Utilizadas
- Página actual de VIOX: Cómo seleccionar contactores y disyuntores según la potencia del motor
- Descripción general de contactores y categorías de utilización IEC
- Descripción general de las categorías de utilización IEC
- VIOX: Contactor frente a arrancador de motor
- VIOX: Guía de selección de relé de sobrecarga térmica
