Descargue nuestro Catálogo de productos 2025 para obtener planos detallados y parámetros técnicos de todos los componentes de los equipos de conmutación.
Obtener catálogo Descargue nuestro Catálogo de productos 2025 para obtener planos detallados y parámetros técnicos de todos los componentes de los equipos de conmutación.
Obtener catálogo
Un contactor de vacío es un dispositivo de conmutación electromagnética de media tensión que abre y cierra circuitos eléctricos en condiciones de carga utilizando la tecnología de interruptores de vacío. Estos dispositivos, que funcionan dentro de cámaras selladas en las que la presión permanece por debajo de 10-³ Pa, consiguen un rendimiento superior de apagado del arco y una vida útil prolongada que los contactores de aire o aceite simplemente no pueden igualar.
En el rango de 1 kV a 12 kV, los contactores de vacío son la solución preferida para aplicaciones de conmutación repetitiva. El dispositivo combina la simplicidad mecánica con la eficacia de la extinción del arco de vacío, lo que lo diferencia fundamentalmente de los contactores de aire y de los disyuntores de vacío. Comprender esta distinción evita costosas aplicaciones erróneas en centros de control de motores, baterías de condensadores y alimentadores de transformadores.
El contactor de vacío funciona según un sencillo principio electromagnético. Cuando la bobina de control recibe tensión, genera un campo magnético que atrae el conjunto de contactos móviles hacia los contactos fijos, cerrando el circuito. La diferencia fundamental con otras tecnologías de conmutación radica en lo que ocurre durante la separación de los contactos: el arco que se forma se extingue rápidamente porque el vapor metálico no puede mantener la ionización en el entorno de vacío.
La rigidez dieléctrica dentro de la cámara de vacío alcanza aproximadamente 40 kV/mm, unas cuatro veces superior a la del aire atmosférico. Esto permite distancias entre contactos de solo 2-4 mm para aplicaciones de 7,2 kV, lo que permite diseños compactos con requisitos de energía de funcionamiento reducidos.
Según la norma IEC 62271-106 (Contactores de corriente alterna, controladores basados en contactores y arrancadores de motor), los contactores de vacío deben demostrar una resistencia mecánica superior a 1 millón de operaciones y una resistencia eléctrica de al menos 500.000 operaciones a corriente nominal. Estas cifras superan con creces las de los contactores sumergidos en aceite o de ruptura por aire, que suelen alcanzar entre 50.000 y 100.000 maniobras eléctricas.
Los datos de campo de los centros de control de motores en explotaciones mineras muestran que los contactores de vacío alcanzan índices de erosión de los contactos 80% inferiores a los de las alternativas de SF₆ en condiciones de conmutación idénticas. La construcción sellada también elimina los problemas de contaminación ambiental, un factor cada vez más importante en el marco de la normativa medioambiental actual.
[Visión experta: Observaciones sobre el rendimiento sobre el terreno]
- Los contactores de vacío de los centros de control de motores mineros superan habitualmente los 2 millones de operaciones eléctricas a la corriente nominal, cuatro veces la vida útil de los diseños de ruptura de aire equivalentes.
- Las mediciones de erosión por contacto realizadas en más de 200 instalaciones muestran una pérdida de material de 0,05-0,1 mm por cada 100.000 operaciones en condiciones de trabajo AC-3.
- La construcción de vacío sellado elimina los programas de limpieza mensuales necesarios para los contactores al aire libre en entornos polvorientos.
Cuando se produce la separación de los contactos bajo carga, el interruptor de vacío crea las condiciones para una rápida extinción del arco. El vacío casi perfecto (presión inferior a 10-³ Pa) garantiza que el vapor metálico de los contactos de CuCr se difunda inmediatamente en lugar de mantener la ionización. La duración del arco suele ser de sólo 8-15 milisegundos antes de que la corriente pase naturalmente por cero.
Con corriente cero, el hueco de vacío recupera la rigidez dieléctrica en microsegundos. Esta velocidad de recuperación -aproximadamente 20-30 kV/mm en 10-20 μs- evita los fenómenos de reencendido que dañan las baterías de condensadores y provocan una escalada de tensión en los dispositivos de conmutación convencionales.
El mecanismo de funcionamiento electromagnético difiere fundamentalmente de los disyuntores. Mientras que los disyuntores utilizan mecanismos cargados por resorte que requieren un bobinado manual o motorizado, los contactores de vacío emplean electroimanes de CA o CC para un funcionamiento directo. Los tiempos de cierre típicos alcanzan los 15-30 ms, con tiempos de apertura de 20-40 ms.
La bobina electromagnética funciona con tensiones de control de 24 V CC a 230 V CA, consumiendo de 30 a 80 VA durante el cierre y sólo de 5 a 15 VA para la retención. Esta baja potencia de retención permite un funcionamiento frecuente sin generación excesiva de calor, un factor crítico cuando las frecuencias de conmutación alcanzan las 1.200 operaciones por hora.
El retorno por muelle proporciona una apertura a prueba de fallos cuando la bobina se desenergiza. No existe ningún mecanismo de energía almacenada que mantener o inspeccionar. Esta simplicidad se traduce directamente en fiabilidad.
Cinco subsistemas principales funcionan de forma coordinada: el conjunto del interruptor en vacío, el mecanismo de funcionamiento electromagnético, la estructura de aislamiento, los contactos auxiliares y las conexiones de los terminales.
El interruptor en vacío sirve como elemento de conmutación central donde se produce el apagado del arco. Cada interruptor contiene contactos de aleación de CuCr (cobre-cromo), normalmente de 25-40 mm de diámetro dependiendo de la corriente nominal. La distancia entre los contactos oscila entre 3 y 6 mm para contactores de hasta 12 kV, significativamente menor que la de los disyuntores de vacío, que requieren distancias de entre 8 y 12 mm para tareas de interrupción de fallos.
La envoltura de cerámica o vidrio proporciona tanto soporte mecánico como capacidad de inspección visual. Los fuelles metálicos permiten el movimiento axial de los contactos a la vez que mantienen el cierre hermético esencial para la integridad del vacío durante 20 años.
El encapsulado de resina epoxi proporciona un aislamiento fase-fase y fase-tierra con valores nominales BIL (Nivel de aislamiento básico) de 75-95 kV en clase 7,2 kV. La estructura compacta del aislamiento contribuye a que el contactor ocupe menos espacio que las alternativas rellenas de aceite.
Los contactos auxiliares, normalmente 2-4 combinaciones NA/NC, permiten el enclavamiento del circuito de control y la indicación de estado. Estos contactos sólo transportan corrientes de nivel de señal, pero deben mantener la coordinación con la temporización del contacto principal.
| Componente | Función | Especificación típica |
|---|---|---|
| Interruptor de vacío | Cámara de extinción de arco | <10-³ Pa de presión interna |
| Contactos de CuCr | Conducción de corriente, resistencia al arco | 25-40 mm de diámetro |
| Fuelles metálicos | Cierre hermético con movimiento axial | Acero inoxidable, soldado |
| Bobina electromagnética | Generación de fuerza de cierre | 30-80 VA de cierre, 5-15 VA de mantenimiento |
| Carcasa de epoxi | Aislamiento de fase | 75-95 kV BIL a 7,2 kV clase |
| Contactos auxiliares | Interfaz del circuito de control | 2-4 combinaciones NO/NC |
La función principal de un contactor de vacío es controlar la corriente de carga en condiciones normales de funcionamiento. Tres funciones principales dominan las aplicaciones industriales:
Arranque y parada del motor - Energización y desenergización de motores de inducción con potencias nominales de 200 kW a 5.000 kW a 3,3 kV-12 kV. Las corrientes de arranque alcanzan de 6 a 8 veces la corriente nominal durante el arranque.
Conmutación de baterías de condensadores - Conexión y desconexión de bancos de corrección del factor de potencia con corrientes de irrupción que alcanzan 20 veces la nominal. Los escenarios de conmutación consecutiva producen corrientes de pico de hasta 20 kA a frecuencias cercanas a los 4.000 Hz.
Energización del transformador - Conmutación de primarios de transformadores de media tensión en vacío, donde la irrupción magnetizante puede alcanzar 8-12 veces la corriente nominal.
Según la norma IEC 60947-4-1 (contactores y arrancadores de motor), los contactores de vacío deben demostrar una resistencia mecánica de ≥1 × 106 operaciones y resistencia eléctrica de ≥3 × 105 en servicio AC-3 (arranque del motor). Estos requisitos superan con creces las especificaciones de los disyuntores, que normalmente exigen sólo entre 2.000 y 10.000 operaciones mecánicas.
| Categoría de servicio | Solicitud | Actualización | Rompiendo la corriente |
|---|---|---|---|
| AC-3 | Arranque del motor, carga en funcionamiento | Hasta 6× Ie | ≤ Ie |
| AC-4 | Taconeo, taponamiento e inversión del motor | Hasta 6× Ie | Hasta 6× Ie |
| AC-6a | Conmutación del transformador | Hasta 12× Ie de irrupción | Sin carga / carga ligera |
| AC-6b | Conmutación de baterías de condensadores | Alta irrupción | Corriente capacitiva |
Las pruebas realizadas en aplicaciones mineras con frecuentes conmutaciones de carga revelaron que los contactores de vacío alcanzan tiempos de cierre de 30-50 ms y tiempos de apertura de 25-40 ms. Esta velocidad ofrece ventajas de coordinación en los esquemas de protección de motores, al tiempo que minimiza la erosión de los contactos durante los eventos de corriente de irrupción.
XBRELE Contactores de vacío serie JCZ están diseñados específicamente para tareas de conmutación de motores AC-3 y AC-4 en entornos industriales exigentes.
[Expert Insight: Rendimiento de la conmutación de condensadores]
- La recuperación dieléctrica del interruptor de vacío restablece toda la potencia en 10-20 μs después del cero de corriente: crítico para evitar el reencendido del condensador.
- Las instalaciones de condensadores espalda con espalda requieren resistencias de preinserción cuando el pico de irrupción supera la capacidad de cierre del contactor.
- La vida útil de los contactos en servicio AC-6b suele alcanzar las 100.000 operaciones, frente a las más de 300.000 operaciones en servicio AC-3, debido al mayor esfuerzo transitorio.
La distinción entre contactores de vacío y interruptores automáticos de vacío se centra en una cuestión fundamental: ¿quién se encarga de la corriente de defecto?
Los contactores de vacío gestionan corrientes nominales de hasta 400-800 A con una capacidad de corriente de defecto limitada, por lo que suelen requerir dispositivos de protección aguas arriba para eliminar el defecto. El valor típico de resistencia al cortocircuito es de 25 kA durante 1 segundo: el contactor sobrevive al fallo, pero no lo interrumpe.
Los disyuntores de vacío, por el contrario, tienen una capacidad de interrupción de cortocircuitos de 25-50 kA, con relés de protección integrados que detectan y eliminan los fallos de forma independiente.
| Parámetro | Contactor de vacío | Disyuntor de vacío |
|---|---|---|
| Función principal | Conmutación frecuente de la carga | Interrupción de fallo + conmutación de carga |
| Interrupción de cortocircuitos | 2-5 kA (requiere fusible de reserva) | 25-50 kA (independiente) |
| Vida mecánica | 500.000-1.000.000+ operaciones | 10.000-30.000 operaciones |
| Vida eléctrica | 300.000+ en Ie | 50-100 en caso de avería |
| Relé de protección | Externo (dispositivo independiente) | Integral |
| Coordinación de fusibles | Requerido | No es necesario |
| Contactar con Gap | 3-6 mm | 8-12 mm |
La diferencia de coste refleja estas diferencias de capacidad. Un contactor de vacío cuesta mucho menos que un disyuntor, pero requiere un fusible de alta tensión coordinado para la protección contra fallos. En los centros de control de motores, la combinación contactor-fusible sigue siendo económica cuando la frecuencia de conmutación justifica la prima de resistencia.
Guía de selección: especifique combinaciones contactor-fusible para aplicaciones de conmutación de cargas de alto ciclo. Especifique disyuntores de vacío cuando el dispositivo deba despejar corrientes de defecto de forma independiente sin coordinación aguas arriba.
Comprender las limitaciones evita fallos costosos. Los contactores de vacío destacan en aplicaciones específicas, pero una aplicación incorrecta puede tener graves consecuencias.
Un contactor de vacío NO es un dispositivo de protección. Su capacidad de interrupción oscila normalmente entre 2 y 5 kA solamente. Intentar interrumpir un fallo de 25 kA sin una protección por fusible aguas arriba provoca la destrucción del contactor, un posible arco eléctrico y un tiempo de inactividad prolongado.
Toda instalación de contactores en vacío requiere un fusible HRC de alta tensión coordinado aguas arriba. El fusible se encarga de las corrientes de defecto; el contactor, de la conmutación de la carga. Confundir estas funciones crea riesgos.
Si la frecuencia de conmutación cae por debajo de 5-10 operaciones al día, se desperdicia la especificación de alta resistencia del contactor. Un interruptor-seccionador o un disyuntor pueden resultar más rentables para tareas de conmutación poco frecuentes. La propuesta de valor del contactor de vacío depende del funcionamiento frecuente.
La irrupción del transformador alcanza 8-12 veces la corriente nominal. Sólo los contactores clasificados explícitamente para servicio AC-6a deben energizar los primarios del transformador. El uso de un contactor con clasificación AC-3 para la conmutación de transformadores provoca una erosión excesiva de los contactos y posibles soldaduras. Verifique las especificaciones del fabricante antes de la aplicación.
La energización consecutiva de baterías de condensadores produce corrientes de pico de entrada extremas de hasta 20 kA a frecuencias cercanas a los 4.000 Hz. Sin resistencias de preinserción ni reactancias limitadoras de corriente, los contactores sufren:
El Contactores de vacío serie CKG incluyen disposiciones para aplicaciones de conmutación de condensadores, pero la limitación de corriente a nivel de sistema sigue siendo esencial para las configuraciones back-to-back.
Por encima de los 1.000 m de altitud, la resistencia del aislamiento del aire exterior disminuye. Las distancias de fuga pueden requerir una reducción de potencia o diseños de aisladores ampliados. La niebla salina costera y la contaminación industrial (polvo de cemento, partículas metálicas, gases corrosivos) superan la capacidad de aislamiento estándar de los contactores. Especifique diseños cerrados o sellados para entornos difíciles.
Los contactores en vacío demuestran un rendimiento excepcional en entornos que requieren operaciones de conmutación frecuentes, superando habitualmente el millón de operaciones mecánicas a lo largo de su vida útil.
Las operaciones mineras controlan motores de alta potencia que van de 200 kW a 3.000 kW a niveles de tensión de entre 3,3 kV y 7,2 kV. Los sistemas de cintas transportadoras y los equipos de trituración requieren entre 30 y 50 ciclos de arranque y parada por hora. El interruptor en vacío gestiona las corrientes de irrupción sin una erosión significativa de los contactos.
La vida útil de los contactos en las plantas de procesamiento de minerales suele superar los 2 millones de operaciones eléctricas a la corriente nominal, cuatro veces la vida útil de los diseños de ruptura de aire equivalentes. Esta longevidad reduce directamente los costes de mantenimiento en instalaciones remotas donde el acceso de los técnicos es limitado.
Las tareas de conmutación de condensadores de hasta 400 A a 7,2 kV dependen de los contactores de vacío para la conexión y desconexión diarias de las baterías de corrección del factor de potencia. La velocidad de recuperación dieléctrica evita la reconexión durante la energización del condensador, protegiendo tanto al contactor como a la batería de condensadores de daños transitorios.
Los hornos de arco eléctrico y los sistemas de calentamiento por inducción requieren dispositivos de conmutación capaces de soportar transitorios de alta frecuencia. Los ciclos de trabajo de los hornos a menudo exigen más de 500 operaciones diarias con corrientes de carga de hasta 630 A. El entorno de vacío sellado elimina los problemas de contaminación presentes en las atmósferas de las acerías.
XBRELE gama de productos de contactores de vacío abarca estas aplicaciones industriales con series optimizadas para categorías de servicio y condiciones ambientales específicas.
XBRELE fabrica contactores de vacío de varias series -JCZ, CKG y configuraciones especializadas- diseñados para el control de motores, la conmutación de condensadores y aplicaciones de transformadores de 3,3 kV a 12 kV.
El soporte de ingeniería incluye la revisión de aplicaciones, el análisis de coordinación de fusibles y la verificación del ciclo de trabajo. Las configuraciones personalizadas abordan tensiones de control específicas, requisitos de líneas de fuga ampliadas y disposiciones de contactos auxiliares.
Para consultas técnicas o presupuesto de productos, póngase en contacto con nuestro equipo de fabricación de contactores de vacío directamente.
P: ¿Cuánto dura un contactor de vacío en un servicio industrial típico?
R: En servicio de conmutación de motores AC-3, los contactores de vacío suelen alcanzar entre 300.000 y 500.000 operaciones eléctricas antes de que sea necesario sustituir los contactos. La vida mecánica suele superar el millón de operaciones. La vida útil real depende de la frecuencia de conmutación, la magnitud de la corriente y las condiciones ambientales.
P: ¿Puede un contactor de vacío sustituir a un disyuntor para la protección del motor?
R: No. Los contactores de vacío requieren fusibles coordinados aguas arriba para la protección contra cortocircuitos porque su capacidad de interrupción está limitada a 2-5 kA. Los disyuntores proporcionan una interrupción de fallo independiente a 25-50 kA sin coordinación de fusibles.
P: ¿Qué mantenimiento requiere un contactor de vacío?
R: Los contactores en vacío no requieren mantenimiento debido a la construcción sellada del interruptor. La inspección periódica se centra en los contactos auxiliares, los terminales de la bobina de control y las conexiones mecánicas. Los intervalos de sustitución de los contactos dependen de las operaciones de conmutación acumuladas y de la severidad del servicio.
P: ¿Por qué las aplicaciones de baterías de condensadores requieren valores nominales especiales de los contactores de vacío?
R: La energización de los condensadores produce corrientes de irrupción 20 veces superiores a la nominal, con transitorios de alta frecuencia cercanos a los 4.000 Hz. Sólo los contactores con clasificación para servicio AC-6b pueden soportar estas tensiones sin que se suelden los contactos o se produzca un fallo prematuro del interruptor.
P: ¿Cuál es la diferencia entre los índices de servicio AC-3 y AC-4?
R: El servicio AC-3 implica la interrupción de la corriente de funcionamiento normal a aproximadamente el valor nominal, típico de las aplicaciones de arranque-parada del motor. El servicio AC-4 requiere la interrupción durante la marcha lenta o inversa del motor cuando la corriente se mantiene al 6× del valor nominal, lo que es significativamente más grave para la erosión de los contactos.
P: ¿Funcionan los contactores de vacío a gran altitud?
R: Los contactores en vacío estándar están diseñados para altitudes de hasta 1.000 m. Por encima de esta altitud, la resistencia del aislamiento del aire exterior disminuye, lo que requiere una reducción de la potencia o contactores con mayores distancias de fuga. El propio interruptor en vacío no se ve afectado por la altitud, ya que funciona en un entorno sellado.
P: ¿Qué diferencia hay entre la distancia entre contactos de los contactores y la de los disyuntores?
R: Los contactores de vacío utilizan separaciones de contacto de 3-6 mm para tensiones de hasta 12 kV, mientras que los disyuntores de vacío requieren separaciones de 8-12 mm para tareas de interrupción de fallos. La menor separación permite un funcionamiento más rápido y una menor energía del actuador en los diseños de contactores.
