Arranque en Secuencia de Motores CD y CA

Emmanuel fesco guerrero

Arranque en secuencia e mo!ores CD " CA

UNIVERSIDAD POLITECNICA DEL VALLE DE MEXICO

onathan Martínez Paredes

OBJETIVO DE LA PRÁCTICA  Aprenderás a realizar el circuito electrónico para conseuir retardos de tie!po en un circuito de control electrónico a "n de lorar secuencias prede"nidas # aplicarlas en siste!as de producción en serie # $unciones auto!atizadas% &ARCO TE'RICO La acti(ación retardada de dispositi(os constitu#e una de las partes  pri!ordiales de la auto!atización de procesos de control # auto!atización% )n  proceso auto!ático se caracteriza por la acti(ación # desacti(ación sus actuadores a tra(*s de las +decisiones+ del dise,o de control% Por ello se -ace necesario el uso de dispositi(os .ue proporcionen una instancia de tie!po/ estos dispositi(os son conocidos co!o te!porizadores% 0 eneral!ente en control electro!an*tico se estudian dos tipos de ellos/ el te!porizador de retardo a la descone1ión 2O3 Dela#4 # de retardo a la cone1ión 5o reto!are!os la teor6a de $unciona!iento de estos dispositi(os/ 7astará con decir .ue el Te!porizador e!pieza a +contar+ el tie!po al .ue se -a#a  prora!ado a partir .ue se des eneriza su ele!ento de control # cuando *ste tie!po se aota/ sus contactos ca!7ian de estado% El te!porizador co!ienza a contar cuando su ele!ento de control de entrada 2#a sea una 7o7ina o una entrada electrónica4 se acti(a # per!anece acti(ada durante todo el tie!po prora!ado/ cuando el tie!po desinado se aota sus contactos ca!7ian de estado% Lo anterior trae randes 7ene"cios para auto!atizar procesos # lorar secuencias +prora!adas+ para controles auto!áticos # se!iauto!áticos/ no i!portando si se encuentran en un conte1to industrial/ de !ediana escala/ o incluso de Ro7ótica # !ini Ro7ótica% El uso de Te!porizadores (an de la !ano con siste!as de producción en serie/ en donde una la7or se de7e realizar continua!ente en inter(alos de tie!po  precisos # en donde la $alta de sincron6a puede pro(ocar un resultado des$a(ora7le% Por e8e!plo en llenadoras de cual.uier tipo ensa!7la8e de  partes estandarizadas/ 7andas de producción en serie/ etc% En los siste!as de control electrónico es !ás co!9n utilizar Ti!ers con retardo a la cone1ión/ es decir/ te!porizadores .ue despu*s reci7ir una se,al de control de inicio co!ienzan un +conteo+ de tie!po para despu*s acti(ar su salida% Por *sta razón es con(eniente aprender una $or!a sencilla # de !anera electrónica de realizar retardos de tie!po para utilizarlo en un circuito de Arran.ue en :ecuencia%

PROCEDI&IE5TO A5AL;TICO<  Analizare!os co!o -acer la $unción de un TI&ER O5=DELA0 de $or!a electrónica% Pense!os%%% >?u* dispositi(o electrónico puede lorar retardos de tie!po@ )no de los C%I% !ás utilizados para realizar este tipo de arrelos es el Ti!er  en $or!a &O5OE:TABLE% A-ora/ >Có!o act9a un  !onoesta7le@  Acti(ación de la Ter!inal Trier  El !onoesta7le depende de una entrada de control 2TRIER4 .ue se acti(a con un (alor !enor a  de la tensión con .ue se ali!ente al interado/ pero  para e$ectos prácticos dire!os .ue de7e tener un ni(el lóico 7a8o/ es decir un +F+ lóico% Al acti(ar con un +F+ la entrada de Disparo 2Trier4/ la salida 2Output4 pasa in!ediata!ente a un ni(el alto/ o un ++ si -a7la!os en t*r!inos de lóica% La salida per!anecerá en el estado alto durante un tie!po dado por la siuiente ecuación< TG =R C 2ln4 ?ue para poder aplicarla con !a#or rapidez/ la considerare!os co!o< TG %FH RC Donde R # C corresponde a la red de capacitor # resistor .ue de7e conectarse al  en el circuito !onoesta7le% Despu*s del tie!po deter!inado/ la salida (ol(erá a +F+ # será necesario (ol(er a disparar al !onoesta7le% !e8or/ analiza el siuiente diara!a de tie!pos< 5OTA< Para .ue el  te!porice correcta!ente/ despu*s de -a7er disparado la entrada 2Trier4/ *sta de7e reresar a un estado ++ !ás rápido .ue el tie!po de te!porización/ para .ue se aprecie Por esa razón/ de7e!os ser cuidadosos de .ue en el circuito .ue dise,e!os/ la Ter!inal de Disparo sólo reci7a el pulso de +7a8ada+ e in!ediata!ente despu*s rerese a su estado de ni(el Alto +% Para ello usare!os un circuito .ue  produzca un +Pico de Tensión+ de 7a8ada% La Ter!inal de RE:ET 

La Ter!inal de Reset en un C%I%  no es sino una entrada de Ka7ilitación del circuito/ si se encuentra en ++/ el circuito $unciona li7re!ente/ en cual.uier $or!a de cone1ión 2!onoesta7le o asta7le / pero si se encuentra en +F+/ el  .ueda total!ente des-a7ilitado% :i dispara!os un &onoesta7le *ste dará a la salida un ++ durante un cierto tie!po/ pero/ si !anda!os a +F+ el Reset/ antes de .ue el tie!po de"nido se conclu#a la salida reresará a +F+ # será co!o si nunca lo -u7i*ra!os disparado% :i el Reset se encuentra inicial!ente en +F+/ nunca podre!os disparar al % Es co!o si el Reset +encendiera # apaara+ al % 0 esta caracter6stica nos será de ran utilidad en el circuito .ue construire!os% Di$erencias de $unciona!iento entre un Ti!er TO5 # un Ti!er  )n Ti!er  con"urado co!o &onoesta7le # un TO5 no tienen el !is!o $unciona!iento% Por eso/ (a!os analizar sus di$erencias< or!a de Acti(ación% )n  !onoesta7le necesita un pulso de +7a8ada+ en su Ter!ina 2de disparo e in!ediata!ente despu*s de7e reresar a un ++ De $or!a contraria/ el tie!po en Alto de la salida no será respetado% )n TO5 necesita .ue su Bo7ina de control se enerice durante todo el tie!po de te!porización% :alida de Control% )n  tendrá una salida te!porizada/ la cual #a -e!os (isto co!o se calcula/ .ue se !antendrá en ++ sie!pre # cuando se acti(e correcta!ente # concluido el tie!po deter!inado/ la salida reresa a un +F+ # se !antendrá as6 todo el tie!po/ -asta .ue se dispare nue(a!ente% )n TO5 no tiene una se,al de salida co!o tal/ si!ple!ente/ cuando se acti(a correcta!ente/ e!pieza un +conteo de tie!po+/ durante el cual los contactos .ue controla se !antienen en su posición nor!al 25%C% o 5%A%4 # cuando el tie!po se conclu#e los contactos ca!7ian de estado para per!anecer as6 todo el tie!po -asta .ue el TO5 se desacti(e% or!a de Desacti(ación% :e puede considerar .ue un  !onoesta7le se desacti(a de dos !aneras< %= Cuando se conclu#e el tie!po deter!inado para la acti(ación de la salida/ *sta per!anece en +F+ todo el tie!po/ por lo .ue el  no presenta ninuna acción% M%= :i la se,al de salida se encuentra en ++/ es decir a9n no se conclu#e el tie!po de te!porización/ pode!os interru!pirla introduciendo un +F+ en la

Ter!inal de RE:ET% As6/ la salida to!ará un estado 7a8o/ a9n # cuando no se -a#a concluido la te!porización% :i los contactos de un TO5 #a -an ca!7iado de estado/ es decir/ su te!porización #a conclu#ó # .uere!os desacti(arlo de7e!os des enerizar la 7o7ina de control% >Có!o construi!os un TO5 electrónico a partir de un C%I% @

Para poder utilizar un  co!o si $uera un Ti!er TO5 de7ere!os realizar unos a8ustes al &onoesta7le% Pri!ero/ en la $or!a de acti(ación< 5ecesita!os arear un circuito .ue consia .ue< +AN5 C)A5DO :E &A5TE5A LA :EAL DE DI:PARO ACTIVA TODO EL TIE&PO E5 ++/ LA :ALIDA RE:PETE EL TIE&PO DE:I5ADO+% As6 .ue de7e!os conseuir .ue el diara!a de tie!pos de nuestro  !onoesta7le presente el siuiente co!porta!iento% Esto lo lorare!os con un circuito .ue per!anezca un instante de tie!po en +7a8o+ # rerese a un ++ !u# rápida!ente incluso si continua!os acti(ando la entrada% Lla!are!os a *ste circuito un +enerador de PICO DE TE5:I'5+% 0 lo construire!os con un par de resistores # un capacitor/ calculado para .ue el  pico en 7a8o dure unos cuantos !iliseundos% En la $or!a de la salida de Control< Di8i!os .ue un TO5 per!anece su tie!po de +Te!porización+ desacti(ado # concluido *ste tie!po su salida acti(a% 2Recorde!os .ue no entrea una se,al si no .ue controla sus contactos4% Para conseuir lo !is!o en un !onoesta7le colocare!os un tipo de co!puerta a la salida del / +)5A CO&P)ERTA ?)E E5 CIERTO: TIE&PO: I5VIERTA LA :EAL DE :ALIDA DEL  0 E5 OTRO: 5O+% :e trata de la co!puerta OR 2OR ECL):IVA< QL:S4% En la $or!a de desacti(ación< :erá si!ple acoplar *sta caracter6stica/ si!ple!ente pondre!os atención en el circuito .ue controle a la Ter!inal de RE:ET% Recuerda + +< Acti(a al  # +F+< Desacti(a al %

Con estos a8ustes pode!os decir .ue tene!os un Circuito TO5 ELECTR'5ICO% 0 si coloca!os un potenció!etro para (ariar el tie!po de acciona!iento/ conseuire!os tie!pos de retardo di(ersos% DE:ARROLLO DE PRÁCTICA% &ATERIAL )TILIADO%  C%I%   C%I% QL:Q  Pus- Botón 5%C%  Pus- Botón 5%A%  Potenció!etro de FFU  Transistor BC  M Transistor TIP  Q Capacitores de di$erentes W 2%/ F/ MM/ FF/ / MMF # QFF4  :Xitc !ini &otor de C%D%  !ini &otor de C%A%  Resistor de FU  Resistor de U M Resistor de F M Diodo Led  M rele(adores de V% E?)IPO E&PLEADO< PROTOBOARD: )E5TE DE ALI&E5TACI'5  ALA&BRE DE CO5EI'5 2J)&PER:4 E?)IPO DE &EDICI'5 PROCEDI&IE5TO PROCEDI&IE5TO PRÁCTICO < +TE&PORIADOR CO5 RETARDO A LA CO5EI'5 2TO54 ELECTR'5ICO+ Constru#e el circuito del siuiente diara!a electrónico%

 A partir de la ecuación de Tie!po/ calcula el (alor de R para conseuir un retardo de  seundos% A8usta el (alor del potenció!etro en tu circuito al (alor calculado Cierra el interruptor :Y # !antenlo cerrado todo el tie!po% O7ser(a el co!porta!iento del circuito % >Cuánto tie!po tarda en acti(arse la salida del circuito a partir de .ue cerraste el interruptor :Y@ RG Tardo cinco seundos partir de la se,al del :Y con un (alor de resistencia en el potenció!etro de % UZ%  A7re el interruptor # repite el procedi!iento% Pero esta (ez a8usta el  potenció!etro para conseuir un retardo de  seundos 2el (alor de la resistencia es de QMQ%MQ UZ4% Por 9lti!a ocasión repite el procedi!iento pero a8ustando el potenció!etro  para o7tener un retardo de M seundos 2el (alor de la resistencia es de %FH &Z4% El circuito anterior es un TE&PORIADOR ELECTR'5ICO CO5 RETARDO A LA CO5EIO5 de tie!po (aria7le% DE:ARROLLO A5AL;TICO < +CALC)LO DE TIE&PO DE RETARDO+ Co!pleta la siuiente Ta7la calculando el (alor en el .ue de7e colocarse el  potenció!etro para los tie!pos solicitados% Considera .ue el capacitor del Circuito &onoesta7le es IJO # tiene un (alor lFp # .ue no puedes utilizar un Potenció!etro de Valor !á1i!o !a#or a FF[ *$)*$ %& '+,)+, %& '(')(' %& #$$ %& +,+),+ %& -+,)+, %& -.-).- %& -,+),+ %&

>Para .ue son 9tiles los te!porizadores TO5@ RG Para poder dar el tie!po re.uerido de reacción al circuito con el si!ple control de un potenció!etro%

PROCEDI&IE5TO PRÁCTICO M< + CA&BIO DE RA5O DE TE&PORIACI'5+ )na de las caracter6sticas de los Te!porizadores co!erciales es .ue ade!ás de .ue pueden (ariar su tie!po de retardo/ pueden a!pliar o reducir su rano de te!porización% Por e8e!plo/ si coloca!os la perilla de un TO5 a la !itad # su rano es de 2F =F4 se% El retardo resultante será de  se% Pero/ si ca!7ia!os el rano a 2F =FF4 se%/ el retardo será de F se% De la !is!a $or!a/ si coloca!os el rano en 2F =4 se% el retardo será de F% se% Ta!7i*n pode!os ca!7iar el rano de nuestro TO5 electrónico # (a!os a -acerlo de la siuiente !anera< Constru#e el circuito del siuiente diara!a electrónico% Ca!7ia el Capacitor del circuito &onoesta7le de Fp .ue #a tienes por un capacitor de FFp%  A partir de la ecuación de Tie!po/ calcula el (alor de R para conseuir un retardo de< F s G HF%HF UZ M s G MMQ%MQ UZ F s G MQM%QM UZ F s G S%S UZ Co!prue7a los retardos calculados con tu circuito%  A-ora tienes un TO5 electrónico con el rano a!pliado con respecto al circuito del procedi!iento práctico anterior% >Cual es el Rano !á1i!o de tu circuito@ RG  seundos% >Por .u* ser6a con(eniente tener (arios ranos de te!porización@ RG Para tener !a#or (aria7ilidad en tie!pos sin tener .ue detenerse por al9n rano de tie!po% TRATA&IE5TO A5AL;TICO M< +CÁLC)LO DEL RA5O+ El rano de tie!po en *ste TO5 electrónico se o7tiene #a sea/ ca!7iando el (alor/ del Capacitor o ca!7iando el Valor &á1i!o del potenció!etro% Calcula los ranos en los .ue tra7a8ar6a nuestro circuito con los siuientes (alores de R # C% O7ser(a el e8e!plo%

#)-#ms 0 #)-#s) ''$/s 0 +,s) $s 0 ')'s) '#)'ms 0 '#'s) .)'1ms 0 ''+1s)

 A partir de esto t9 puedes conseuir desde ranos pe.ue,isi!os/ por e8e!plo 2F =F !s4 -asta ranos 7astante considera7les/ por e8e!plo 2F=FF -oras4/ todo ello dependiendo de tu aplicación # el uso .ue .uieras darle% >Para .u* utilizar6as un rano !u# pe.ue,o@ RG Para respuesta in!ediatas% >Para .u* utilizarlas un rano !u# rande@ RG Para respuesta con necesidad de !a#or rano de tie!po% PROCEDI&IE5TO PRÁCTICO < +E5CE5DIDO E5 :EC)E5CIA DE M LED :+ Co!o sie!pre/ pri!ero (a!os a o7ser(ar el co!porta!iento del circuito de control por !edio de unos Led \s indicadores para deter!inar si la operación del circuito es correcta%  Acopla el circuito del TO5 electrónico con el circuito de Arran.ue # paro 7ásico de la siuiente $or!a%

 A8usta el (alor del potenció!etro  para lorar un retardo en la salida

te!porizada de F s% O7ser(a .ue el  (alor del Capacitor es de FFp% Pulsa el 7otón de arran.ue # o7ser(a el $unciona!iento de *ste circuito co!o un circuito .ue controla la acti(ación instantánea de una salida # la acti(ación retrasada de otra salida con un 9nico 7otón de arran.ue% Realiza con el circuito todas las prue7as .ue consideres con(enientes # pulsa los 7otones de  Arran.ue # Paro $or!ando todas las co!7inaciones .ue .uieras%

Deter!ina >El $unciona!iento del circuito es si!ilar o incluso id*ntico al .ue tendr6as en un circuito de control electro!an*tico@ RG Teniendo en cuanta un 7re(e proceso electro!ecánico puedo decir  ue es si!ilar al circuito de un control electro!ecánico% PROCEDI&IE5TO PRÁCTICO < +ARRA5?)E E5 :EC)E5CIA DE M &OTORE: DE C%D% +  A-ora utiliza el circuito .ue aca7as de construir para controlar dos !otores de C%D% co!o se !uestra a continuación%

 A8usta el (alor del potenció!etro para lorar un retardo en la salida te!porizada de MF s% Co!o nota i!portante/ de7e!os decir .ue utilizare!os la etapa de potencia !ás sencilla .ue conoce!os/ es decir el e!pleo de un !ini Rele(ador electrónico/ esto  por su $ácil !ane8o # ade!ás no tene!os .ue -acer !uc-os cálculos de corriente para usarlo% :in e!7aro/ si lo necesitas/ *ste circuito se  puede e!plear con todas las etapas de potencia .ue #a conoces% PROCEDI&IE5TO PRÁCTICO < +ARRA5?)E E5 :EC)E5CIA DE M &OTORE: 2DE C%D% 0 C%A%4+ Por 9lti!o/ (a!os a utilizar el circuito anterior/ pero *sta (ez arrancare!os un !otor de C%D% de $or!a instantánea # uno de C%A% 2puedes utilizar un $oco para si!ular el !otor4 de $or!a te!porizada% Para ello/ !odi"ca el circuito anterior de la siuiente !anera%

De nue(o te recorda!os .ue puedes e!plear en las salidas del circuito cual.uiera de las etapas de potencia .ue #a conoces/ dependiendo de las caracter6sticas de las caras el*ctricas .ue (a#as a acti(ar% &enciona una aplicación para el circuito anterior% >Es co!9n .ue se tra7a8en !otores de C%D% # C%A% al !is!o tie!po en un circuito de control@ RG :i es alo co!9n #a .ue co!o se !enciona7a en la introducción la  producción en serie necesita !uc-os 7andas transportadoras # esto re.uiere a (eces de etapas de potencia o !ane8o # control de los !otores por !edio de estos circuitos de control% C)E:TIO5ARIO< >Cuál es el $unciona!iento del un circuito de Arran.ue en :ecuencia@ RG El tener el control de los arran.ues de !otores atra(es de un circuito% >Por .u* es tan utilizado el  en siste!as .ue re.uieren retrasos de tie!po@ RG Por el si!ple -ec-o de sr sencillo # (aria7ilidad en ranos de tie!po% >El circuito de arran.ue en secuencia puede ser a!pliado a !ás de dos !otores@ RG :ola!ente conectando salidas del 7otón de para # ane1ando   para ta!7i*n lorar te!porizar las salidas% PROBLE&A< En la e!presa en la .ue tra7a8as/ cuentan con una l6nea de traslado de productos $or!ada por tres 7andas transportadoras% 0 te di8eron< +Dise,e el circuito de control electrónico 2control # potencia4 para el control de las 7andas transportadoras con las siuientes condiciones< + Al pulsar el B%A% el o78eto de7e a(anzar a tra(*s de la pri!era 7anda/ cuando lleue al 7orde/ caerá a la seunda 7anda # esta a(anzara en el sentido .ue se !uestra en el es.ue!a% 5ue(a!ente/ cuando el o78eto lleue al 7orde de esta/ de7erá caer a una tercera 7anda la cual lle(ará al o78eto -acia el depósito% Las 7andas de7en tener encendidos consecuti(os/ es decir .ue cuando el o78eto se encuentre trasladándose en la tercera 7anda/ las dos anteriores de7en seuir $uncionando% Al pulsar el B% P% sin i!portar en .ue !o!ento sea/ el siste!a de las tres 7andas de7e detenerse total!ente -asta .ue (uel(a a ser arrancado% Para ello/ la (elocidad de la Banda B es de F !!in/ la (elocidad de la 7anda BM # de la 7anda B son iuales con un (alor de F% !s% Para la Banda B cuentas !otor de C%D% de F V/ para a Banda BM tienes un &otor Tri$ásico de C%A% a  -ilos # para la Banda B dispones de un &otor !ono$ásico de C%A%% 5inuno de estos !otores so7repasa una corriente de arran.ue # de tra7a8o de  A% Puedes utilizar todo el !aterial electrónico .ue .uieras en tu dise,o/ sie!pre recordando .ue entre !enos ele!entos/ será !as $ácil la co!prensión # la inspección de errores% Recuerda .ue en el diara!a .ue dise,es de7es incluir todos los (alores de tus ele!entos% :i utilizas te!porizadores/ de7erás anotar el tie!po al .ue est*n prora!ados%

>Cuánto tie!po se utilizará en total para trasladar  o78eto desde el  punto inicial -asta el deposito cuando se pulse el% B%A%%@ >Cuánto tie!po se utilizará en total para trasladar  o78eto desde el punto inicial -asta el deposito cuando se pulse el B%A%@ :i au!ento al do7le la (elocidad de B # reduzco la (elocidad de BM # B a la !itad% Realiza un DIARA&A DE TIE&PO: en el cual !uestres rá"ca!ente el encendido en secuencia de las 7andas con relación a la acción de los B%A% # B%P% Para la (aria7le independiente utiliza al tie!po 2t4 #  para la (aria7le dependiente utiliza la tensión de cada !otor utilizado en las 7andas% Es.ue!a de tra7a8o 2no está di7u8ado a escala4<

Grafica

de

2ana '

2ana #

2ana +

Grafica

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2ana #

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CO5CL):IO5E:< Lo .ue puedo decir de conclusión es .ue real!ente este control de arran.ue es !u# 9til #a .ue pode!os controlar o (ariar la (elocidad dentro de los !otores as6 co!o controlar un sin n9!ero de !otores con la seuridad de .ue cada uno se puede tener el control en todo aspecto% Ta!7i*n es i!portante no!7rar .ue el rano de tie!po ta!7i*n es de nuestro control # as6 poder tener un control desde el aspecto electro!ecánico/ potencia # de el $unciona!iento # paro de todos los !otores .ue se desee%