02. automatismos eléctricos.

Control Automático
Ing. Roberto Rocha MSc.
UNIVERSIDAD TECNICA DEL NORTE
FACULTAD EN CIENCIAS APLICADAS
CARRERA DE INGENIERIA TEXTIL

AUTOMATISMOS.
Control Automático
¿QUÉ ES UN AUTOMATISMO?
En electricidad se denomina automatismo al circuito que es capaz de realizar secuencias lógicas sin la
intervención del hombre.
• Se utilizan tanto en el sector industrial como en el doméstico, para operaciones tan dispares como
arranque y control de maquinaria, gestión de energía, subida y bajada de persianas, riego automático,
etc.
• Dependiendo de la tecnología utilizada, los automatismos pueden ser cableados o programados. En la
primera, el funcionamiento lo define la conexión lógica, mediante cables, entre los diferentes elementos
del sistema. En la segunda, es un programa el que procesa en la memoria de un dispositivo electrónico,
la información que transmiten los diversos elementos que se le conectan.
INTRODUCCIÓN.

AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS RELÉS Y CONTACTORES.
Control Automático
Es sabida la importancia de la automatización eléctrica y la
necesidad, cada vez mas patente de controlar ciertas
maquinas y procesos a distancia. Es lo que tratan de
resolver los circuitos de automatismos eléctricos.
Los circuitos de automatismos requieren de ciertos aparatos
que aprovechando sus propiedades físicas, sirvan para estas
funciones especificas. Entre ellos están: los contactores,
relés, temporizadores, y elementos de señalización. En este
tema, se explicaran sus tipos, funciones, como y donde
utilizarlos, etc.
Dada la importancia de los contactores, pues son uno de los
elementos de mando mas utilizados, se expondrán en este
tema a modo de ejemplo una serie de circuitos que se
pueden realizar con ellos, como interpretarlos y cuales son los
elementos utilizados en los mismos; siempre desde una
perspectiva general ya que se pueden encontrar múltiples
aplicaciones de estos elementos para solucionar muchos de
los problemas de maniobra y mando de motores.
Fig. Automatismos eléctricos.
INTRODUCCIÓN.

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Básicamente los circuitos de automatismos
eléctricos están compuestos por todos los aparatos
y los conductores, con el objeto de mandar y
proteger bajo unas condiciones prefijadas los
receptores como por ejemplo: motores, generadores,
transformadores, instalaciones de alumbrado, etc.
Representando dicho circuito en un esquema
eléctrico mediante símbolos gráficos normalizados.
Fig. Motor, generador y un transformador.
PARTES CONSTITUTIVAS DE LOS CIRCUITOS DE AUTOMATIZACIÓN
ELÉCTRICOS.

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ESQUEMAS ELÉCTRICOS.
El esquema eléctrico se divide en:
ELÉCTRICOS.
• Esquema de mando o control: es la parte de control del automatismo en el que
se representan los elementos de mando, regulación, medida, señalización, etc.
• Esquema de potencia: es la parte encargada de suministrar la energía eléctrica a
los receptores eléctricos.

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La representación de los esquemas pude ser del tipo multifilar
topográfico (esquema A) que en la actualidad prácticamente no se usa
porque presenta los siguientes inconvenientes:
• Incomodidad de interpretación
• Precisan abundante trabajo de delineación.
• Se presta a que con facilidad se cometan errores.
Elementos eléctricos del esquema.
Q = Seccionador con fusibles incorporados.
KM1 = Contactor tripolar que dispone de un contacto auxiliar (NC).
M = Motor trifásico asincrónico.
S1 = Pulsador de paro.
S2 = Pulsador de marcha.
Fig. Esquema multifilar topográfico.
ELÉCTRICOS.

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FUNCIONAMIENTO.
El motor se podrá pone en funcionamiento si previamente se conecta Q
(seccionador de fusibles) a la red.
Al accionar S2 se exista la bobina de KM1 cambiando de posición
todos sus contactos, al cerrarse los contactos de potencia el motor
empieza su funcionamiento y continuara así aunque dejemos de
accionar S2 ya que se autoalimenta mediante el contacto auxiliar del
contactor.
El motor se parar al accionar S1.
Fig. Esquema multifilar topográfico.
ELÉCTRICOS.

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Actualmente los esquemas de automatismos eléctricos
se suelen representar por separado: por una parte el
esquema de potencia y por otra el de mando (esquema
B), lo que lleva consigo las siguientes ventajas:
• Es fácilmente interpretable.
• Es mas fácil su montaje y por tanto se presta menos
a errores.
• El trabajo de delineación es menor que en el sistema
de representación anterior.
Se observa en el esquema B que tiene ventajas sobre el
esquema A, las cuales son:
• Se interpreta con mas facilidad.
• Es mas fácil su montaje y por tanto se presta a
menos errores.
• El trabajo de delineación es menor.
Fig. Esquema de potencia y de mando separados.
ELÉCTRICOS.

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El contactor se puede definir como un aparato que, mediante
unos mecanismos, puede abrir o cerrar un circuito eléctrico
a determinada distancia. En el podemos distinguir dos estado:
• Trabajo: estado en el que actúan unas fuerzas que
provocan sus funcionamiento (cerrar).
• Reposo: es el estado en el que las fuerzas dejan de actuar
(abrir).
Una de las principales aplicaciones del contactor se realiza
en el control de los circuitos de alimentación de todo tipo
de motores eléctricos, pero también se utiliza para alimentar
otro tipo de receptores, como sistemas de resistencias,
líneas de luminarias, etc. Fig. Contactor.
CONTACTORES.

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CLASIFICACIÓN DE LOS CONTACTORES.
Se pueden establecer diversas clasificaciones de los
contactores , como:
1. Por el tipo de accionamiento.
2. Por la disposición de los contactos.
3. Por los limites de tensión.
4. Por la clase de corriente.
Fig. Contactor.
CONTACTORES.

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1. POR EL TIPO DE ACCIONAMIENTO.
• Contactores neumáticos: su principio de funcionamiento esta basado en la presión que ejerce un gas.
• Contactores mecánicos y electromecánicos: en estos contactores su activación se origina por medio de
procesos mecánicos, en ellos la orden para que los medios mecánicos realicen una función determinada se da
a distancia por medios eléctricos o electromagnéticos como son los electroimanes.
• Contactores hidráulicos: se accionan por la presión de un liquido. Disponen de accionamientos por
electroválvulas, por lo que se podrían denominar contactores electrohidráulicos.
• Contactores electromagnéticos: son aquellos e los que su accionamiento se realiza a través de un
electroimán. Son actualmente los mas usados.
CONTACTORES.

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2. POR LA DISPOSICIÓN DE LOS CONTACTOS.
• Contactores al aire libre: en ellos la ruptura se produce en el seno del aire.
• Contactores al aceite: en este caso la ruptura e realiza dentro de aceite. Los de baja tensión y potencia están
en desuso pero aun podemos encontrar algunos ruptores de media tensión que realizan la ruptura en medios
aceitosos.
• Contactores en ambiente gaseoso: la ruptura en estos contactores se produce en ambientes gaseosos. Se
aconseja su empleo para elevadas tensiones.
CONTACTORES.

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3. POR LOS LIMITES DE TENSIÓN.
Los limites de tensión son los limites que pueden aguantar sus contactos. Los hay de dos tipos:
• Contactores de alta tensión: son los que sus contactos son capaces de soportar tensiones superiores a los
1000V.
• Contactores de baja tensión: en este caso sus contactos son capaces de soportar como máximo hasta
tensiones de 1000V.
CONTACTORES.

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4. POR LA CLASE DE CORRIENTE.
Solo tienen cabida en esta clasificación los contactores del tipo electromagnético, y son los siguientes:
• Contactores de corriente alterna: la bobina del circuito es alimentada con corriente alterna.
• Contactores de corriente continua: la bobina de su circuito magnético se alimenta con corriente continua.
CONTACTORES.

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PARTES DE UN CONTACTOR.
1. BOBINA:
• Es el órgano del contactor que puede ser controlado a
distancia cuando se aplica tensión a sus bornes.
• Está formada por hilo esmaltado de pequeño diámetro y
muchas espiras bobinadas sobre un carrete aislante.
• Sus bornes están etiquetados como A1 y A2.
• Se fabrican bobinas para diferentes tensiones de trabajo
(12v, 24v, 48v, 230v, etc.) tanto para corriente alterna
como corriente continua.
CONTACTORES.
Fig. Partes de un contactor.
Fig. Bobina de un contactor.

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2. CIRCUITO MAGNÉTICO:
• Consta de 2 partes, la culata y el martillo. La culata es la parte fija y en
ella se aloja la bobina del contactor. El martillo es la parte móvil.
• Ambas partes se mantienen separadas en reposo debido a un dispositivo
de resorte que tira de la parte móvil.
• Cuando la bobina se alimenta con la tensión adecuada, la culata se imanta
atrayendo al martillo hacia ella.
Electroimán: esta constituido por un circuito magnético que a su vez se
compone de una bobina y un núcleo magnético. Cuando se aplica una tensión
a la bobina, esta crea un campo magnético que transcurre a través del núcleo,
realizando así un circuito magnético cerrado que es capaz de atraer materiales
ferromagnéticos.
CONTACTORES.
Fig. Circuito magnético.

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3. CONTACTOS ELÉCTRICOS:
• Están unidos mecánicamente a la parte móvil del circuito
magnético. De esta forma, cuando el martillo se desplaza, también lo
hacen los contactos, abriendo los que están cerrados y cerrando los
que están abiertos.
• Existen 2 tipos de contactos: de fuerza y de mando (contactos
auxiliares).
• Los de fuerza está preparados para un mayor poder de corte y se
encargan de controlar las cargas de potencia. Los de mando se utilizan
para tareas auxiliares o de control.
• Desde el exterior del contactor, unos contactos se identifican de otros,
ya que los bornes de los de fuerza están etiquetados con números de
unas sola cifra (1-2, 3-4, 5-6) y son normalmente abiertos. Los de
mando tienen números 2 cifras (13-14, 21-22) y pueden ser abiertos o
cerrados.
CONTACTORES.
Fig. Contactos de fuerza y de mando
(auxiliares).

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SIMBOLOGÍA Y REFERENCIADO.
Los bornes de conexión de los contactores se referencian mediante códigos de cifras y letras, o simplemente con
cifras, lo que ayuda a identificarlos, facilitando en gran medida, el cableado posterior de los esquemas.
CONTACTORES.
Fig. Referenciado de bobina y de los contactos
principales de un contactor.
Contactos de fuerza o principales:
Se referencian con un solo número, del 1 al 6 según la figura:
1,3,5 para los bornes de entrada.
2,4,6 para los bornes de salida.
Bobinas:
Este elemento del contactor se referencia con letras A1 y A2.
Contactor en general:
Se designa en un esquema con las siglas KM, seguidas de u numero,
que sirva para diferenciar la existencia de diferentes contactores:

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SIMBOLOGÍA Y REFERENCIADO.
CONTACTORES.
Fig. Referenciado de contactos auxiliares de dos contactores.
Contactos auxiliares.
Tienen una combinación en una cifra de dos números, en los cuales, el primer número del referenciado de los
contactos auxiliares nos muestra el número del contacto, pues puede haber en un contactor mas de un contacto
auxiliar. El segundo número nos indica el tipo de contacto de la forma que se indica en la figura:
• 1 y 2, contacto normalmente cerrado (NC).
• 3 y 4, contacto normalmente abierto (NA).
La figura muestra los contactos
auxiliares de un contactor, el
representado en la izquierda esta
dotado de un contacto abierto y
dos cerrado y el de la derecha de
dos abiertos y dos cerrados.

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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL CONTACTOR ELECTROMAGNÉTICO.
CONTACTORES.
Fig. Constitución de un contactor.
Un contactor lo podemos definir como un interruptor gobernado a distancia por la acción de algún medio exterior
(generalmente pulsadores) como se ha dicho anteriormente.
Consta de un circuito magnético compuesto de una parte fija (núcleo) y otra móvil (armadura); en la fija se
encuentra generalmente la bobina que, cuando se le suministra tensión, atrae a la móvil siempre y cuando la
fuerza magneto-motriz que se crea sea superior a la fuerza de repulsión del muelle (resorte) antagonista que lleva
incorporado.
La parte móvil lleva solidarios unos contactos
cuyos polos son los encargados de abrir o cerrar
circuitos. Cuando esta fuerza de atracción cesa,
el resorte se encarga de llevar la parte móvil del
contactor a posición de reposo, quedando este
listo para otra maniobra.

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ELECCIÓN DE UN CONTACTOR ELECTROMAGNÉTICO.
CONTACTORES.
Fig. Diferentes modelos de contactores electromagnéticos.
Podemos establecer muchos criterios a la hora de elegir un contactor electromagnético, pero normalmente su
elección se hará en función de la naturaleza de la tensión de red, de las características de la carga y de las
exigencias del servicio deseado. Aunque existen otros criterios es este el que vamos a exponer. A este lo
llamaremos criterio de utilización. A continuación se explican los pasos para elegir un contactor.

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CONTACTORES.
Tabla. Categoría de servicio de los contactores en función de las aplicaciones.
1. Se determina la intensidad nominal (In).
2. Se deduce la categoría de servicio en función de la naturaleza y uso del receptor mediante la tabla adjunta.
CATEGORÍA
DE SERVICIO
CARGA APLICACIONES
AC1 Cargas puramente resistivas
Hornos de resistencias,
calefacciones …
AC2
Motores asincrónicos de anillos con inversión
de marcha
Centrifugadoras, hormigoneras …
AC3 Motores asincrónicos de jaula de ardilla Ventiladores, compresores …
AC4
Motores asincrónicos con inversión en
marcha y marcha a intermitencias
Maquinas elevadoras …

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CONTACTORES.
Tabla. Cálculo de intensidad cortada.
3. Una vez determinada la categoría de servicio y elegido el contactor (utilizando la tabla anterior) se determina
la Intensidad cortada (Ic) mediante la siguiente tabla.
CATEGORÍA
DE SERVICIO
Ic/In
(A)
Cos. φ
AC1 1 0,95
AC2 2,5 0,65
AC3 6 0,35
AC4 6 0,35

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CONTACTORES.
Tabla. Calibres de contactores.
4. Mediante tablas facilitadas por el propio fabricante del contactor se determina el calibre de los mismos
entrando en dichas tablas con valor de la intensidad cortada deducida en el paso anterior.
Siempre se ha de elegir un calibre de contactor que sea inmediato superior al valor de la intensidad cortada
como se indica en la siguiente tabla.
5. Finalmente se determina el contactor en función de la tensión nominal.
Calibre
AC3 9 12 18 25 32 40 50 65 80
AC2
AC4
30 40 45 75 80 110 140 160 200
AC1 18 25 32 40 50 60 80 80 125

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CONTACTORES.
Ejemplo:
Elegir el contactor mas adecuado para el arranque de un motor asincrónico de una máquina mezcladora de
material de las siguientes características: tensión de la red trifásica 400 V, potencia 12 KW, y factor de potencia
0,65.
Solución:
Empezaremos averiguando la intensidad de corriente nominal.
𝑰 𝒏 =
𝑷
𝟑 × 𝑽 × 𝐜𝐨𝐬 φ
𝐼 𝑛 =
12000
3 × 400 × 0,65
= 26,64 𝐴
La corriente cortada es:
𝑰 𝑪
𝑰 𝒏
= 𝟐, 𝟓 𝐼𝑐 = 2,5 × 𝐼 𝑛 𝐼𝑐 = 2,5 × 26,64 = 66,60 𝐴
Al ser el receptor inductivo con un factor
de potencia de 0,65 la categoría de
servicio que se elige es AC2 (Tabla.
Calculo de intensidad cortada).
La intensidad nominal del contactor será:
75 A, según la tabla de calibres de
contactores.

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CONTACTORES.
Ejemplo:
Elegir el contactor mas adecuado para un circuito de calefacción formado por resistencias, de las siguientes
características: tensión de la red trifásica 230 V, potencia 17 KW, y factor de potencia 0,97 inductivo.
Solución:
En primer lugar averiguaremos la corriente nominal de la forma:
𝑰 𝒏 =
𝑷
𝟑 × 𝑽 × 𝐜𝐨𝐬 φ
𝐼 𝑛 =
17000
3 × 230 × 0,97
= 43,99 𝐴
Al ser el receptor resistivo y su factor de potencia casi nulo la categoría de servicio es AC1 y su tensión 230V.
La corriente cortada es igual a la de servicio por lo que el calibre del contactor a elegir es 50 A, según la tabla de
calibres de contactores.

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CONTACTORES.
Ejemplo:
Diseñar el esquema de mando o control mediante pulsadores de paro y marcha para el mando de un contactor de
potencia que a su vez conecta a la red una instalación de alumbrado de 220V.
Solución:

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RELÉS DE MANDO.
También llamados contactores auxiliares. Los relés de mando en
realidad son contactores de baja potencia, no disponen de cámaras
apagachispas ni de bobinas de soplado y su principio de
funcionamiento es similar al de los contactores.
La simbología y su referenciado también es parecida a la de los
contactores, con la única diferencia de que a las bobinas de los relés
de mando se les denomina con las letras K o KA seguidas de un
numero de orden.
Las figuras clarifican lo explicado y se representan en ellas diversas
posibilidades de disposición de contactos.
Se utilizan donde se requieran controlar corrientes muy débiles:
• En el tratamiento de ordenes exteriores.
• En el mando de cargas de bajo consumo como: micromotores,
señalización acústica y luminosa, etc.
Fig. Simbología y referenciado de un relé
auxiliar provisto de dos contactos abiertos
y dos contactos normalmente cerrados.
RELÉS.
Fig. Simbología y referenciado de un relé
auxiliar provisto de un contacto abierto y
dos contactos normalmente cerrados.

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RELÉS TEMPORIZADORES.
Son unos componentes que se utilizan en los circuitos de mando y
cuya misión es abrir o cerrar contactos transcurrido un tiempo
desde que son activados o desactivados.
Los temporizadores se pueden clasificar por su forma de tratar el
tiempo de temporización:
• Temporizados a la conexión.
• Temporizados a la desconexión.
• Temporizados a la conexión y desconexión.
• Temporizadores especiales.
Fig. Temporizador electrónico comercial.
RELÉS.

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Temporizado a la conexión (o al trabajo).
Son los que retardan el cierre o la apertura de un
contacto a partir de activarse el temporizador por una
señal de mando (tensión aplicada a su bobina). Cuando la
bobina no se encuentra alimentada por la tensión los
contactos vuelven a su posición de reposo.
Fig. Simbología y referenciado de un temporizador al
trabajo.
RELÉS.

Control Automático
Temporizado a la conexión (o al trabajo).
Ejemplo:
Dibujar el circuito de mando de tal forma que una
instalación de alumbrado compuesta por tres lámparas
en paralelo se enciendan transcurrido un cierto tiempo
desde que se activa la bobina del temporizador.
Fig. Circuito temporizado a la conexión.
RELÉS.

Control Automático
Temporizado a la desconexión (o al reposo).
Los contactos de estos temporizadores cambian la posición
de los contactos de forma instantánea al activar el
mando. Cuando se desactiva el mando es cuando empieza
el proceso de temporización, manteniendo los contactos
activados hasta que a transcurrido el tiempo programado
en que volverán de nuevo a su posición de reposo.
Fig. Simbología y referenciado de un temporizador al
reposo.
RELÉS.

Control Automático
Temporizado a la desconexión (o al reposo).
Ejemplo:
Dibujar el circuito de mando de tal forma que una
instalación de alumbrado compuesta por tres lámparas en
paralelo se enciendan inmediatamente al accionar
cualquiera de dos pulsadores y que se apaguen
transcurrido un cierto tiempo desde que se desactiva la
bobina del temporizador.
Fig. Circuito temporizado a la desconexión.
RELÉS.

Control Automático
Temporizados a la conexión y desconexión.
Son los que retardan el cierre o la apertura de sus contactos a
partir de un tiempo desde que se activa el temporizador,
manteniendo esa posición un tiempo después de la
desactivación del mismo.
Temporizadores especiales.
Estos módulos disponen entre otras funciones las de
temporizar a la conexión, a la desconexión y a la conexión
desconexión. Se utiliza en tareas de control. Dispone de un
indicador de texto en la pantalla, reloj programador y se puede
programar desde el mismo aparato a través de un PC.
Fig. Temporizadores especiales.
RELÉS.

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RELÉS TÉRMICO.
Se le define como un dispositivo de
protección que tienen la capacidad para
detectar las intensidades no admisibles,
sin actuar cuando esta sea admisible. Por
si solo no es capaz de eliminar la avería
sino que necesita de otro elemento que
realice la desconexión de los receptores
supuestamente causantes de la avería
(contactor).
Fig. Relé térmico.
RELÉS.

Control Automático
RELÉS TÉRMICO.
El principio de funcionamiento de un
relé térmico se basa en la dilatación que
experimenta un bimetal al curvarse y
desplazar una reglilla normalmente de
baquelita y esta a su vez unos contactos
abiertos y cerrados para cambiarlos de
su estado de reposo (el contacto cerrado
se encargara de cortar el circuito y el
contacto normalmente abierto cerrara otro
circuito que suele cerrar un lámpara de
señalización que indicara que el relé
térmico ha actuado debido a una
sobreintensidad no admisible).
Mediante un tornillo se puede regular la
posición de la reglilla de baquelita y por
tanto indirectamente la sobreintensidad
admisible.
Fig. Constitución de un relé térmico.
RELÉS.

Control Automático
RELÉS TÉRMICO.
Simbología y referenciado:
Los contactos principales (bimetales) se referencian
con una solo cifra del 1 al 6, entradas impares, salidas
pares.
Los contactos auxiliares son numerados como:
normalmente abiertos (NA) con 97 y 98, los
normalmente cerrados (NC) con 95 y 96.
Fig. Simbología y referenciado
de los relés térmicos.
RELÉS.

Control Automático

Control Automático
Se vera específicamente a efectos de mantenimiento y de revisión las
posibles averías de un contactor.
Las actuaciones mas corrientes son las siguientes:
En el electroimán del contactor.
Si el circuito magnético hace ruido, comprobar:
• La tensión de la red alimentación. Un electroimán vibra cuando
esta alimentado por una tensión alterna inferior que aquella para
la que ha sido diseñado.
• Que no se ha introducido ningún cuerpo extraño entre las partes
fija y móvil del circuito magnético.
• La limpieza de la superficies rectificadas; nunca se deben pintar
rascar o limar.
• Si están sucias, limpiarlas con gasolina o tricloretileno.
LOCALIZACIÓN Y REPARACIÓN DE AVERÍAS.
Fig. Superficies rectificadas,
armadura y el núcleo.

Control Automático
En la bobina del contactor.
El deterioro de la bobina puede ser causado por:
• El cierre incompleto del circuito magnético tras un incidente mecánico o una
tensión del circuito de control inferior al 85% del valor nominal.
• Un circuito de control mal adaptado.
• Una tensión de alimentación superior al 110% del valor nominal.
En los polos del contactor.
Los polos de un contactor no requieren mantenimiento. Únicamente sustituirlos
cuando han superado la vida útil.
Contactos auxiliares del contactor.
No requieren ningún mantenimiento, excepto la duración de la temporización en
los contactos auxiliares temporizados si los posee.
Lo que nunca hay que hacer: Limar o engrasar los contactos; y, modificar una
pieza o sustituirla por una pieza de recambio inadecuada.
LOCALIZACIÓN Y REPARACIÓN DE AVERÍAS.
Fig. Bobina de un contactor.

Bibliografía.
 Moreno, Z. F., & Zubiaurre, L. J. (2014). Automatismos y cuadros eléctricos (2a. ed.). Barcelona, ES: Cano
Pina. Recuperado de: [http://www.ebrary.com].
 Fundación laboral de la contrición de Aragón. (s.f.). ¿Qué es un automatismo?. Recuperado de:
[http://www.climaelec.net/content/cats/45/06Automatismos.pdf]
Control Automático

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