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Protección con sondas térmicas Los sobrecalentamientos son la causa principal del deterioro de los motores eléctricos. Todo motor eléctrico genera una cierta cantidad de calor debido al efecto joule, y alcanza, por ello, temperaturas diversas. En la actualidad se ocupan las sondas térmicas. Su destino fundamental es la protección frente al calentamiento de máquinas en general. La protección con sondas térmicas constituye un magnifico sistema de protección contra las sobre cargas térmicas suaves y prolongadas. La sonda es como un termómetro que mide de forma directa la temperatura del arroyamiento del motor acusando también la influencia de factores externos, tales como la temperatura ambiente excesiva o una refrigeración insuficiente Estas sondas son colocadas producto de que las demás protecciones de temperatura suelen ser afectadas por la temperatura ambiente además de trabajar con la intensidad nominal por lo que se recurre a controlar directamente la temperatura de los devanados mediante detectores adecuados. Las sondas térmicas son unas pequeñas pastillas que se introducen entre los devanados, cuya resistencia aumenta rápidamente cuando la temperatura supera ciertos límites (entre 85 C y 60 C). Aunque hay varios tipos de sondas las más utilizadas son las de coeficiente de temperatura positivo (PTC) o termistancias. Las sondas PTC (coeficiente de temperatura positivo) por debajo temperatura nominal de funcionamiento (TNF) presenta un valor óhmico bajo y por encima de la temperatura nominal de funcionamiento presenta un valor óhmico alto.

Se intercalan 3 de ellas entre los devanados y se conectan en serie. Sus extremos T1 y T2, se hacen llegar a la caja de bornes del motor.

Las bornas T1 y T2 de la termistancia se hacen llegar a un relé electrónico (amplificadorregulador) en el que se gradúa la temperatura límite. Alcanzada ésta, provoca el disparo del relé de maniobra y se activan dos contactos NC y NO o un contacto de 3 bornes.

Como las sondas miden exclusivamente la temperatura del punto en que hacen contacto, es necesario colocarlas en los puntos más críticos del arrollamiento del motor; generalmente en el

fondo de las ranuras o en las cabezas de bobina del lado de salida del aire. Esto obliga a efectuar su montaje de forma cuidadosa durante la fase de bobinado del motor para asegurar un buen contacto térmico. Las sondas instaladas en los arrollamientos de la máquina seconectan en serie y son recorridas por una pequeña corriente de vigilancia contra roturas de los cables de conexión. La resistencia de la cadena así formada es vigilada constantemente, de manera que cuando una de las sondas supera su temperatura de reacción, la resistencia de la cadena aumenta bruscamente, siendo detectada por el sistema de vigilancia que desconecta el relé de salida. Su número habitual es de tres.

Como las sondas térmicas sólo pueden detectar calentamientos con un cierto retardo, no suministran una protección rápida, como sería de desear, en los casos contra fallos de fase, bloqueo del motor, cortocircuito entre fases, y defectos o derivaciones con respecto a tierra. Tampoco las sondas térmicas protegen a los conductores de alimentación, por lo que su empleo sólo es aconsejable en combinación con otros sistemas de protección. Además de los problemas que lleva la colocación de la sonda hay otro factor que condiciona decisivamente este sistema de protección. A pesar de su pequeña masa (como una cabeza de cerilla), la sonda reacciona con un cierto retardo definido por su constante de tiempo térmica, que en la práctica suele ser del orden de 8 a 10 segundos. Esta inercia térmica, normalmente olvidada, es un factor muy importante a tener en cuenta sobre todo en casos de sobrecargas bruscas o bloqueo del rotor.

Funcionamiento La resistencia de estos componentes estáticos aumenta bruscamente cuando la temperatura alcanza el umbral llamado Temperatura Nominal de Funcionamiento (TNF), Un dispositivo electrónico, alimentado en corriente alterna o continua, que mide permanentemente la resistencia de las sondas asociadas, detecta el fuerte aumento del valor de la resistencia que se produce cuando se alcanza laTNF y ordena el cambio de estado de los contactos de salida. En función del tipo de sondas, este modo de protección puede activar una alarma sin detener la máquina (TNF de las sondas inferior a la temperatura máxima especificada para el elemento protegido), o detener la máquina (la TNF coincide con la temperatura máxima especificada).

Disparo del relé de sonda El disparo se activa con los siguientes fallos: – se ha superado la TNF, – corte de las sondas o de la línea sondas-relés, – cortocircuito de las sondas o de la línea sondas-relés, – ausencia de la tensión de alimentación del relé. Están las sondas termopar, termistores o ptc

Las cubiertas con diámetros pequeños tienen mejor tiempo de respuesta; las cubiertas con diámetros más grandes tienen una vida más larga y son mejores para medir altas temperaturas. Tipos de relés de sonda Existen dos tipos de relés de sondas: • de rearme automático, cuando la temperatura de las sondas tiene un valor inferior a la TNF, • de rearme manual local o a distancia, ya que el pulsador de rearme no resulta efectivo mientras la temperatura sea superior a la TNF

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Eléctricos Termocuplas Las termocuplas son los sensores de temperatura eléctricos más utilizados en la industria. Una termocupla se hace con dós alambres de distinto material unidos en un extremo, al aplicar temperatura en la unión de los metales se genera un voltaje muy pequeño, del orden de los milivolts el cual aumenta con la temperatura. Termorresistencias

Termistores Mucho más económicos que las RTD son los termistores, aunque no son lineales son mucho más sensibles, compuestos de una mezcla sintetizada de óxidos metálicos, el termistor es esencialmente un semiconductor que se comporta como un "resistor térmico". Se pueden encontrar en el mercado con la denominación NTC (Negative Temperature Coeficient ) habiendo casos especiales de coeficiente positivo cuando su resistencia aumenta con la temperatura y se los denomina PTC (Positive Temperature Coeficient)