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Protección térmica de motores eléctricos

La protección térmica se efectúa por medio de termorresistencias (resistencia calibrada), termistores, termostatos o protectores térmicos. Los tipos de detectores a ser utilizados son determinados en función de la clase de temperatura del aislante empleado, de cada tipo de máquina y de la exigencia del cliente.


Termorresistores


Son elementos cuya operación se basa en la característica de variación de la resistencia con la temperatura intrínseca a algunos materiales (generalmente platino, niquel y cobre). Poseen resistencia calibrada que varía linealmente con la temperatura posibilitanto un seguimiento continuo del proceso de calentamiento del motor por el display del controlador, con alto grado de precisión y sensibilidad de respuesta. Su aplicación es amplia en los diversos sectores de técnicas de medición y automatización de temperatura en la industria. Generalmente, se aplica en instalaciones de gran responsabilidad como por ejemplo en régimen intermitente muy irregular. Un mismo detector puede servir para alarma y para desconexión.


Desventaja: los elementos sensores y el circuito de control poseen un alto costo.


Termistores (PTC y NTC)


Son detectores térmicos compuestos de sensores semiconductores que varían su resistencia bruscamente al alcanzar una determinada temperatura.


PTC - Coeficiente de temperatura positivo.

NTC - Coeficiente de temperatura negativo.


El tipo "PTC" es un termistor cuya resistencia aumenta bruscamente para un valor bien definido de temperatura, especificado para cada tipo. Esa variación brusca en la resistencia interrumpe la corriente del PTC, accionando un relé de salida, el cual desconecta el circuito principal. También puede ser utilizado para sistemas de alarma o alarma y desconexión (2 por fase).


Para el termistor "NTC" sucede lo contrario al PTC, por lo tanto, su aplicación no es normal en motores eléctricos, pues los circuitos electrónicos de control disponibles generalmente son para el PTC.


Los termistores tienen tamaño reducido, no sufren desgastes mecánicos y tienen una respuesta más rápida en relación a los otros detectores, aunque no permitan un seguimiento continuo del proceso de calentamiento del motor.


Los termistores con sus respectivos circuitos electrónicos de control ofrecen protección completa contra sobrecalentamiento producido por falta de fase, sobrecarga, sub o sobretensiones o frecuentes operaciones de inversión o conexión-desconexión. Tienen un bajo costo, en relación al Pt-100, pero necesitan un relé para comando de la actuación de la alarma u operación.


Termostatos


Son detectores térmicos de tipo bimetálicos con contactos de plata normalmente cerrados que se abren cuando ocurre determinada elevación de temperatura. Cuando la temperatura del bimetálico baja, este vuelve a su forma original instantáneamente, permitiendo el cierre de los contactos nuevamente.


Los termostatos pueden ser destinados a sistemas de alarma, desconexión o ambos (alarma y desconexión) de motores eléctricos trifásicos cuando sea solicitado por el cliente.


Son conectados en serie con la bobina del contactor. Dependiendo del grado de seguridad y de la especificación del cliente, pueden ser utilizados a tres termostatos (uno por fase) o seis termostatos (grupos de dos por fase).


Para operar en alarma y desconexión (dos termostatos por fase), los termostatos de alarma deben ser apropiados para actuación en elevación de temperatura prevista del motor, en cuanto que los termostatos de desconexión deberán actuar en la temperatura máxima del material aislante.


Los termostatos también son utilizados en aplicaciones especiales de motores monofásicos. En estas aplicaciones, el termostato puede ser conectado en serie con la alimentación, siempre que la corriente del motor no sobrepase la máxima corriente admisible del termostato. En caso que esto ocurra, se conecta el termostato en serie con la bobina del contactor. Los termostatos son instalados en las cabezas de bobinas de fase diferentes.


Protectores térmicos


Son del tipo bimetálico con contactos normalmente cerrados. Utilizados principalmente para protección contra sobrecalentamientos en motores de inducción monofásicos, provocados por sobrecargas, trabamiento del rotor, caídas de tensión, etc. Se aplican cuando son especificados por el cliente. El protector térmico consiste básicamente en un disco bimetálico que posee dos contactos móviles, una resistencia y un par de contactos fijos.


El protector se conecta en serie con la alimentación y, debido a la disipación térmica causada por el pasaje de la corriente a través de la resistencia interna de éste, ocurre una deformación del disco tal que los contactos se abren y la alimentación del motor se interrumpe. Después de alcanzar una temperatura inferior a la especificada, el protector debe reconectar. En función de la reconexión, puede haber dos tipos de protectores:


Protección con reconexión automática, en que el rearme se realiza automáticamente.


Protector con reconexión manual, en que el rearme se realiza a través de un dispositivo manual.


El protector térmico también tiene aplicación en motores trifásicos aunque sólo en motores con conexión Y.

Ventajas:

- Combinación de protector sensible a corriente y temperatura.
- Posibilidad de reconexión automática.


Desventajas:
- Limitación de la corriente por estar el protector conectado directamente a la bobina del motor monofásico.
- Aplicación para motores trifásicos solamente en el centro de la conexión Y.

 Fuente: UTN – Facultad regional de San Francisco, Córdoba. CIDEME, centro de investigación, desarrollo y ensayo de máquinas eléctricas.

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