www.aulaelectrica.es
Automatismos cableados
Jerarquía de la automatización industrial ace.jerarquia.aut
14-6-08
Una red industrial está formada por cuatro niveles: Nivel 0.- Corresponde al nivel más bajo del automatismo y en él se encuentran los sensores y captadores. LA INFORMACIÓN ES TRATADA EN FORMA DE BIT.
HOST
NIVEL 3 Gestión / Fabricación
COMPACT
Nivel 1.- Es el denominado nivel de campo. Está formado por los automatismos específicos de cada una de las máquinas controladas por autómatas programables. LA INFORMACIÓN ES TRATADA EN FORMA DE BYTE.
SIEMENS
SIMATIC S7-200
SF
I0.0
I1.0
Q0.0
Q1.0
RUN
I0.1
I1.1
Q0.1
Q1.1
STOP
I0.2
I1.2
Q0.2
I0.3
I1.3
Q0.3
I0.4
I1.4
Q0.4
I0.5
I1.5
Q0.5
I0.6
Q0.6
I0.7
Q0.7
Nivel 2.- También llamado nivel de célula. Está formado por uno o varios autómatas modulares de gran potencia que se encargan de gestionar los diferentes automatismos de campo. LA COMUNICACIÓN SE REALIZA POR MEDIO DE «PAQUETES DE INFORMACIÓN»
CPU 214
Nivel 3.- es el nivel más alto del sistema automático. Está formado por un ordenador tipo Workstation que se encarga de la gestión total de la producción de fábrica.
NIVEL 2 Nivel de célula STOP RUN RELAY OUTPUTS
1L 0.0 0.1 0.2 0.3 2L 0 4 0 5 0.6 3L 0.7 1.0 1.1
VAC N L1 85~264
SF RUN STOP
SIEMENS
SIMATIC S7 - 200
I 0.0
I 1.1
Q 0.0 Q 0.1
I 0.2
I 1.2
Q 0.2
I 0.3
I 1.3
I 0.4
I 1.4
I 0.5
I 1.5
L1
SIEMENS
SIMATIC S7-200
SF
I0.0
I1.0
Q0.0
Q1.0
RUN
I0.1
I1.1
Q0.1
Q1.1
STOP
I0.2
I1.2
Q0.2
I0.3
I1.3
Q0.3
I0.4
I1.4
Q0.4
I0.5
I1.5
Q0.5
I0.6
Q0.6
I0.7
Q0.7
CPU 214
I1
N
I2
I3
AC 115/120V 230/240V LOGO!
I4
Q1
Q2
I6
I7 I8
Q 0.3
Q 0.7 DC SENSOR SUPLY
I9 I10 I11 I12
SIEMENS
Input 12 x AC
ESC Output 8xRelay/10A
I5
CPU 214
Q 0.4 Q 0.6
L
Q 1.0 Q 1.1
Q 0.5
I 0.6 I 0.7
DC 24V 1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2M 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 M INPUT
NIVEL 1 Nivel de campo
´0` ´1`
TERM I 1.0
I 0.1
88:8.8.8
OK
X2 34 Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
Q8
Jog
I
O
NIVEL 0 Actuadores Sensores
P
Sensores de mando
Automatismos cableados
www.aulaelectrica.es
ace.sensores.de.mando
Nombre:
Detectores electrónicos
Automatismos cableados ace.detectores.electronicos
Detector PNP
Marrón
+
(V de ejemplo, 24 V C.C.)
Negro
Azul
A1
Relé de C.C.
-
12
A2
14 22
24 32
11
21
34 42
31
44
41
KA 1 Marrón Negro 22
12
32
21
A1
34 42
41
44
A2
A1
11
42
12
11
14 22
21
24 32
31
Detector PNP
24V 50/60 Hz
31
+
_
14
41
24
34
A2
44
Azul
Marrón
+
(V de ejemplo, 24 V C.C.)
Negro
Azúl
www.aulaelectrica.es
Detector
Nombre:
Hacia una entrada de un autómata de 24 V C.C. P. Ej. I0.0
Electrosondas de nivel
Automatismos cableados ace.electrosondas.de.nivel
Caso 1, control de nivel máximo y de mínimo, con protección contra funcionamiento en seco
A1
A1
Bomba extractora de agua
11
Máx
14 12
A2
mín.
Máx.
Com
Mín Común
Símbolo
11
Bobina
Relé
12
14
A2
1
Alim.
0
MÁXIMO SONDAS DE NIVEL
MÍNIMO
COMÚN
Com./mín. Sonda
1
Com./máx. Sonda
1
Relé
1.- El agua está por el nivel de la sonda común. No sucede nada. 2.- El agua comunica las sondas común y mínimo. no sucede nada. 3.- El agua comunica las sondas común y máximo. Se activa el relé. (Se activa el motor bomba para extracción). 4.- El agua baja de nivel y sólo comunica las sondas común y mínima. No sucede nada, el motor puede seguir activo. 5.- El agua baja de nivel y cubre sólo la sonda común. Se desactiva el relé.
0
0
1 0
Máx
Mín Común
1
Máx
Mín Común
Máx
2
Mín Común
Máx
3
Mín Común
Máx
4
5
Caso 2, control de un único nivel del líquido (nivel de aviso) 1
www.aulaelectrica.es
Alim.
1.- El agua está por el nivel de la sonda común. No sucede nada. 2.- El agua comunica las sondas común y máximo. Se activa el relé. 3.- El agua baja de nivel y no comunica las dos sondas, es decir, el agua está en el nivel de la sonda mínimo. Se desactiva el relé.
Com./máx. Sonda
Relé
0 1 0
1 0
Común
Máx
1 Nombre:
Máx
Mín Común
2
Máx
Mín Común
Común
3
Electrosondas de nivel (2)
Automatismos cableados ace.electrosondas.de.nivel2
1
Alim.
11
Máx_B
Mín_B
Común
A1 A2
Pozo
Com./mín. Sonda
1
Pozo
Com./máx. Sonda
1
Depósito
Com./mín. Sonda
1
Com./máx. Sonda
1
11
Relé
Depósito 14
mín_A Máx_A
0
14 12
Bobina
12
0
mín_B Máx_B Com
Mín_B
Máx_A
A1
A2 Relé
0
0
0 1 0
Depósito
www.aulaelectrica.es
Máx
1.- El pozo tiene agua. La misma cubre las sondas común y mínimo. 2.- El agua del pozo sube. La misma cubre a sonda común y máximo. Se activa el relé. La bomba comienza a trasvasar agua al depósito. 3.- Al bajar el nivel del pozo, sólo están cubiertas las sondas común y mínimo. No pasa nada. La bomba sigue activa. 4.- El depósito comienza a llenarse de agua. Se cubren las sondas común y mínimo. No pasa nada. 5.- El depósito se llena. Se cubren las sondas común y máximo de éste. El relé se desactiva y la bomba para. 6.- Se consume agua del depósito. El líquido de este baja, y sólo están cubiertas las sondas común y mínimo. No pasa nada. 7.- El depósito se vacía totalmente. Dejan de estar cubiertas las sondas Común y mínimo. No pasa nada. 8.- Vuelve a subir el nivel de agua del pozo. Se cubren las sondas de común y máximo. Se activa el relé. La bomba se activa de nuevo para llenar el depósito. 9.- El depósito comienza a llenarse de agua. Se cubren las sondas común y mínimo. No pasa nada. La bomba sigue activa. El nivel del pozo no baja. 10.- El depósito se llena. Se cubren las sondas común y máximo de éste. El relé se desactiva y la bomba para. 11.- Se consume agua del depósito. El líquido de este baja, y sólo están cubiertas las sondas común y mínimo. No pasa nada. El nivel del pozo sigue al máximo. 12.- El depósito se vacía totalmente. Dejan de estar cubiertas las sondas Común y mínimo. Pero el pozo sigue teniendo activas las sondas común y máximo, por tanto, se vuelve a activar la bomba de trasvase. 13.- Vuelve a bajar el nivel del pozo, sólo están cubiertas las sondas común y mínimo. No pasa nada. La bomba sigue activa. 14.- El pozo se queda sin agua. No se comunican las sondas común y mínimo de éste. El relé se desactiva. La bomba se detiene.
Nombre:
Mín Común
Depósito Común Mín
Máx
14
1
Pozo Máx
Pozo Común Mín
Mín Común
Depósito Máx
Mín Común
Máx
Depósito Común Mín
Máx
13
2
Pozo Máx
Pozo Común Mín
Mín Común
Depósito Máx
Mín Común
Máx
Depósito Común Mín
Máx
12
3
Pozo Máx
Pozo Común Mín
Mín Común
Depósito Máx
Mín Común
Máx
Depósito Común Mín
Máx
11
4
Pozo Máx
Pozo Común Mín
Mín Común
Depósito Máx
Mín Común
Máx
Depósito Común Mín
Máx
10
5
Pozo Máx
Pozo Común Mín
Mín Común
Depósito Máx
Mín Común
Máx
Depósito Común Mín
Máx
9
6
Pozo
Pozo Máx
Común Mín
Mín Común
Depósito Máx
Mín Común
Máx
Depósito Común Mín
Máx
8
7
Pozo Máx
Mín Común
Pozo Común Mín
Máx
Sensores fotoeléctricos ace.sensores.fotoeléctricos
12-01-09
FICHA Nº:
Emplean un haz luminoso como condicionante para detectar objetos, los hay de tres tipos: En los detectores de barrera, el objeto se interpone entre el emisor del haz luminoso y el receptor. Si la luz no llega al receptor se produce la acción de conmutación. El emisor suele ser una lámpara ayudada por un difusor luminoso, de tal forma que el haz de luz se direcciona.
Receptor
Célula fotoeléctrica de barrera
Emisor
Los detectores se denominan réflex, cuando el emisor del haz luminoso y el receptor, están en la misma ubicación y el elemento contrario es un reflector o catadióptrico.
Emisor Receptor
Réflex En los detectores difusores, un objeto cualquiera realiza la función de reflector. El emisor y receptor están en el mismo espacio. No permiten que la distancia sea elevada.
Los sensores fotoeléctricos los encontramos en los ascensores, evitando que se cierre la puerta, en caso de nuevas incorporaciones, o como elemento de seguridad en puertas de garaje, evitando que la puerta se cierre, si en ese momento pasa algún vehículo o viandante. Note el conexionado de una célula fotoeléctrica.
Símbolo representativo
A1
11
A1
14 12
A2
11
www.aulaelectrica.es
Bobina Relé
12
Nombre:
14
A2
www.aulaelectrica.es f.el.contactor
Del relé al contactor
Automatismos Industriales
El contactor
Si observamos un circuito eléctrico básico (figura 1), la función del interruptor es dejar o no dejar pasar la corriente por el conductor evitando o favoreciendo que la lámpara reciba tensión y por tanto se encienda. Podemos decir, que el interruptor es la herramienta que gobierna el paso de la corriente eléctrica de este circuito.
1
Interruptor
Ampliemos la función de este interruptor; en vez de abrir o cerrar una sola línea, lo hace con cuatro a la vez (figura 2). Evidenciamos que es un interruptor cuádruple. Esto puede ser ideal para poner en marcha líneas eléctricas de motores, por ejemplo. Pensemos por tanto, que este aparato con el mismo movimiento que el primer interruptor puede cerrar hasta cuatro circuitos a la vez.
Fuente de energía Lámpara
En el siguiente caso proponemos un interruptor cuádruple pero con dos contactos abiertos y dos contactos cerrados (figura 3). Cuando activamos el interruptor, dos circuitos se cerrarán, mientras que los otros dos se abrirán desconectando los receptores que a ellos tuvieran conectados. Con este aparato podemos realizar circuitos eléctricos combinacionales, es decir, habrá elementos que nunca podrán activarse a la vez.
Figura 1. Circuito eléctrico básico
El relé es un interruptor cuya conexión se realiza (y se mantiene) por medio de corriente eléctrica y un electroimán. Si observamos la figura 4, al accionar el interruptor “I” se crea un campo magnético que desplaza el eje “E” que abre y cierra los cuatro contactos principales. De tal forma que si el campo magnético tiene corriente y desplaza a “E”, los contactos 1 y 2 se cerrarán y los contactos 3 y 4 se abrirán; cuando dejemos de darle corriente al electroimán los contactos 1 y 2 se abrirán y los contactos 3 y 4 se cerrarán. Por tanto un relé es un interruptor automático; con él podemos realizar diversas combinaciones y sus aplicaciones son múltiples. Las clases y características de los relés varían según la función a realizar y fabricante. Pongamos algunos ejemplos:
Figuras 2 y 3
Un relé temporizado (figura 5) abre o cierra sus contactos en función de un tiempo predeterminado que podemos regular. Observamos en este caso que quien le da corriente al circuito magnético para que desplace al eje principal es un “reloj”. El mecanismo del reloj es variado, siendo los más comunes: -
Mecanismo electrónico. Neumático. De relojería. Térmico.
~
Lineas de alimentación
Los relés temporizados por lo general son de tres tipos: de acción retardada, de reposo retardado y de acción y reposo retardados. Se representa como KT x, donde “KT” indica contactor o relé temporizado y “x” el número que ocupa dentro de la instalación. Del mismo modo que opera este mecanismo de relojería sobre el relé, encontramos relés específicos cuya función viene determinada por una magnitud concreta:
Relé térmico
97
2
NA
98
4
95
NC
Motor
- Relé térmico: de protección contra sobrecargas eléctricas. Los encontramos en protección de motores. Le “salvan” la vida al motor y evita males mayores en la línea. Figura 6.
Figura 6. Relé térmico
E
Figura 4. Relé
96
6
1
I
R
~
E
Figura 5. Relé temporizado
2
3
4
2
www.aulaelectrica.es
Automatismos Industriales
El contactor
f.el.contactor
Del relé al contactor
- Relé magnetotérmico: de protección contra sobrecargas con protección tipo relé térmico + relé electromagnético. Tiene muchas aplicaciones en el campo de la electricidad, los podemos encontrar en la vivienda en el cuadro general de mando y protección, realizando diversas funciones.
1
1
3
2
4
3
T 1
En viviendas a este relé se le conoce como PIA (pequeño interruptor automático)
1
N
2
N
R
T
2
4
- Relés de medida: controlan características funcionales de los receptores. (Relé de medida de tensión y relé de medida de intensidad) de aplicación industrial. Figura 7. Relé magnetotérmico
- Relé diferencial: destinado a la protección de personas contra contactos eléctricos directos e indirectos. Podemos encontrarlos en nuestra vivienda dentro del cuadro general de protección. Es característico un botón tipo “Test” que tiene en su exterior que permite comprobar su estado de funcionamiento. (Figura 8). 1
- Relé de mando o auxiliar: este aparato se utiliza para operaciones de contactos simples, es decir no influye en él nada más que un interruptor o pulsador de activación. Su inconveniente es que la intensidad que soportan sus contactos no es muy elevada. Su ventaja, tiene una gran variedad de combinaciones:
1
N
T
N
T
1
1 1
N
2
N
1
N
2
N
R
R
T
T
2 2
N
N
Figura 8. Relé diferencial 24V 50/60 Hz
12 12
Figura 9.a. Combinaciones de los relés auxiliares
14 22
11
24 32
21
34 42
31
44
41
14 22
24 32
34 42
44
A1
A1
A2
Note el relé auxiliar de la figura 9.b que utiliza contactos conmutados, es decir, si no le aplicamos corriente a la bobina de activación y no conmutan sus contactos estaremos cerrando por otro lado un circuito diferente dentro del mismo elemento conmutador.
11
21
31
41
A2
Figura 9.b. Relé auxiliar típico
Si alimentamos la bobina del relé, su contacto conmutado dejará de alimentar a la bocina y alimentará a la lámpara. Sacamos como conclusión que un relé aun sin activarlo gobierna una parte de la instalación eléctrica. Figura 10.
On/Off relé Relé
~
Alimentación relé
On/Off relé
Alimentación Receptores
Si no alimentamos la bobina del relé, éste no se activará, pero su contacto conmutado está activando de forma permanente a la bocina. La tensión de la bobina del relé puede ser variada según la aplicación (12 V cc; 12 V ca; 24 V cc; 24 V ca; 100 V cc; 220 V ca, etc) la alimentación de los receptores va a depender de la intensidad que soporten los contactos del relé.
Alimentación Receptores
Ejemplo:
Relé
~
Alimentación relé
Lámpara
Lámpara Bocina
Bocina Figura 10. Puesta en marcha de un relé con contactos conmutados
www.aulaelectrica.es
Automatismos Industriales
f.el.contactor
Del relé al contactor
El contactor
3
La representación del relé auxiliar (también llamado contactor auxiliar), según norma CEI es una bobina -mando electromagnético- con las siglas KA nº, donde “A” indica auxiliar y “nº”, el número que conlleva dentro del esquema, por ejemplo KA 2 indica que es un contactor auxiliar número 2 (se entiende que en el esquema habrá otro contactor auxiliar KA 1). Figura 11. Los contactos que tienen los relés auxiliares, pulsadores, finales de carrera, termostatos, etc, que pueden ser normalmente abiertos (NO), normalmente cerrados (NC) o conmutados (NO y NC), tienen una numeración característica. (Al expresar el término “normalmente” se refiere cuando la bobina no esta activada o está en “reposo”). Esta numeración es 1 y 2 para cerrados y 3 y 4 para abiertos. Contactos temporizados y otros, tendrán una nomenclatura diferente. Figura 12.
KA n
KA 2
Figura 11. Símbolo normalizado relé o contactor auxiliar
.3
.1
El punto “.” que existe anterior a cada numeración indica la posición que ocupa dentro del esquema del mismo aparato, según el ejemplo: .4
13
21
33
41
14
22
34
42
.2
.1 .3
.2
Figura 12. Nomenclatura para representar contactos abiertos y cerrados en relés
A1
13
21
33
41
A2
14
22
34
42
KA 1
Figura 13. Ejemplo de nomenclatura de un relé auxiliar
El primer contacto se llama 13-14 porque es abierto (3-4) y esta en primer lugar (1); el cuarto contacto se llamará 41-42 porque es cerrado (1-2) y esta en cuarto lugar (4).
Figura 14. Simbología “completa” de un relé
En la figura 14, se muestra la representación completa de un relé o contactor auxiliar donde A1 y A2 representan las bornas de alimentación de la bobina. CONTACTOR
A1
1
3
5
13
21
A2
2
4
6
14
22
KM x
Si el receptor que tiene que gobernar el relé tiene un consumo elevado, éste tiene que tener unas características especiales para soportar los altos valores del receptor (Intensidad, Potencia, tensión...), en este caso ya no hablamos de relé; nos referimos al contactor.
KM 3
Figura 15. Simbología del contactor
Un contactor es de constitución parecida a la del relé pero tiene la capacidad de soportar grandes cargas en sus contactos principales, aunque la tensión de alimentación de su bobina sea pequeña. Principalmente consta de 10 bornas de conexión (esto variará según modelo y marca): - 2 para la alimentación de la bobina. - 2 para un contacto abierto o cerrado usado en el circuito de control (contacto auxiliar). Este contacto se puede suplementar con bloques específicos de contactos que se asocian físicamente al contactor; pueden ser NC-NC; NC-NO-NO-NC; NO-NO, etc. - 6 para la conmutación de las líneas de potencia (Contactos principales). A1
La representación del contactor es una bobina (mando electromagnético) con las siglas KM nº, donde “M” indica principal y “nº”, el número que conlleva dentro del esquema, por ejemplo KM 3 indica que es un contactor principal número 3 (se entiende que en el esquema habrá otros contactores KM 1 y KM 2). La numeración de sus contactos es diferenciada en dos aspectos; los que son utilizados para señales de mando (tipo relé) se numeran como se indicó anteriormente, y los contactos que representan “la potencia” o alimentación de receptores se numeran del 1 al 6 según el esquema. Donde se aprecia claramente cuales son los contactos de potencia y cuales los de mando. Note el grosor de las líneas de potencia. Figura 15.
24 50 V A Hz 2
Figura 16. Aspecto de un contactor industrial
4
El contactor
Automatismos Industriales
www.aulaelectrica.es f.el.contactor
Despiece del contactor
Bornes de contactos Bornes de contactos de fuerza (robustos eléctricamente)
Bornes de contactos de mando. Contactos auxiliares
Muelle antagonista
Cámara de extinción (antichispas) Martillo (armadura móvil)
Chaveta de la parte móvil Contactos eléctricos
Carcasa del contactor
Muelle o resorte de retorno
Bobina A1
24 50 V A Hz 2
Culata (Circuito magnético fijo)
Martillo Chaveta (Pieza para la sujeción de la culata)
Resorte
Amortiguador (Pieza de goma) Bobina
Culata
Base del contactor
Electroimán: compuesto por circuito magnético y bobina. A su vez, el circuito magnético está constituido por la culata y el martillo.
www.aulaelectrica.es
Automatismos Industriales
f.el.contactor
Funcionamiento del contactor
El contactor
5
Caso 1. Bobina del contactor sin excitar.
Caso 2. Bobina del contactor excitada.
Al no existir corriente, no hay campo magnético capaz de desplazar el martillo hacia la culata. El martillo está unido físicamente al grupo de contactos del contactor.
El campo magnético creado por la bobina del contactor al ser alimentado con corriente eléctrica, conseguirá desplazar el conjunto formado por el martillo y el conjunto de contactos eléctricos asociados, realizado la conexión ( o desconexión) de los mismos.
13
14
13
A1 A2
14
A1 A2 A1
A1 A1 24 50 V A Hz 2
A1
24 50 V A Hz 2
A2
A2 Bobina alimentada
Bobina sin alimentar
Interruptor on/off alimentación bobina del contactor
Contactor A1
13
Alimentación contactor
Interruptor on/off alimentación bobina del contactor
Contactor A1
13
Alimentación contactor A2
14
A2
14
6
El contactor
A1
Bobina sin alimentar
3
5
13
6
14
N
f.el.contactor
Funcionamiento del contactor
21
Bobina alimentada
KM x A2
L
1
www.aulaelectrica.es
Automatismos Industriales
2
4
L
1
3
5
13
21
A2
2
4
6
14
22
KM x
22
2
A1
N
2 4
4
6
6
14 14
1
1 22
22
3
3
5
5
13
13
L
N
21
21
22
13
14
L
N
21
21
22
13
14
5
6
5
6
3
4
3
4
1
2
1
2
www.aulaelectrica.es f.el.contactor
Placa de características del contactor
Automatismos Industriales
El contactor
7
Marca comercial R Modelo de contactor Contactor AC
CE
A1
L1
L2
L3
1
3
5
NO NC 13
21
Esquema eléctrico A2
2
4
6
T1
T2
T3
14
22
NO NC
IEC/EN 60947-4-1 Ui:690V Uimp=8000V AC-1. Ith:20A 50/60Hz 380/400 3-Ue 660 8.9 12 AC-3 Ie A 7.5 5.5 AC-3 kW AC-4 Ie A 2 5 Fecha: Grupo empresarial
Norma que lo regula
Valores eléctricos de funcionamiento
Clasificación de los contactores según el tipo de carga Corriente alterna Aplicaciones Cargas no inductivas o débilmente inductivas, AC - 1 calefacción eléctrica. Cosφ >=0.90 Motores de anillos: arranque, inversión de marcha, AC - 2 centrifugadoras. Cosφ >=0.60 Motores de rotor en cortocircuito: arranque, AC - 3 desconexión a motor lanzado. Compresores, ventiladores..Cosφ >=0.30 Motores de rotor en cortocircuito: arranque, marcha a AC - 4 impulsos, inversión de marcha. Servivo intermitente: grúas, ascensores….Cosφ >=0.30 Aplicaciones Corriente continua DC - 1 Cargas no inductivas o débilmente inductivas. Motores shunt: arranque, desconexión a motor DC - 2 lanzado. Motores shunt: arranque, inversión de marcha, DC - 3 marcha a impuldos. Motores serie: arranque, desconexión a motor DC - 4 lanzado. Motores serie: arranque inversión de marcha, marcha DC - 5 a impulsos.
8
www.aulaelectrica.es
Automatismos Industriales
El contactor
f.el.contactor
Cámaras de contactos auxiliares para el contactor
Para aumentar la capacidad del contactor, se pueden asociar bloques de contactos, o cámaras de contactos auxiliares, que incrementan así la capacidad del contactor al acrecentar el número de contactos a manejar, incluidos temporizadores (cámara de contactos temporizados).
Bloque auxiliar
El procedimiento de unión o encaje entre el contactor y el bloque auxiliar suele realizarse a través de unas pequeñas guías, que permiten el acoplamiento. Figura 21.
Contactor
Puesta en marcha Cuando la bobina del contactor es excitada, y el martillo (armadura móvil), se desplaza a causa del campo magnético hacia abajo, además de conmutar los contactos propios del contactor, desplaza también la parte superior del contactor -normalmente de material plástico- en la cual van adosados los bloques de contactos auxiliares, haciendo que éstos, o bien conmuten sus contactos, o exciten un mecanismo para la conexión-desconexión retardada como es el caso de los bloques temporizadores neumáticos. Cámaras de contactos NC-NO
Figura 21.
33 NO
A1
1
3
5
13
21
33
A2
2
4
6
14
22
44
NO 21
NC
14
NO 22
NC
A1
KM x
A2
34 NO 2T1
4T2
6T3
1L1
3L2
5L3
Figura 22.
- Figura 22. Cámara de un contacto. - Figura 23. Cámara de cuatro contactos. Cámaras de contactos temporizados
13
33 NO
34 NO
Lo habitual es encontrar de uno, dos y cuatro contactos,
5L3
3L2
1L1
13
A1
53 NO 61 NC 71 NC 83 NO
1
3
5
13
21
61
53
71
NO 21
NC
A1
83 53 NO 61 NC 71 NC 83 NO
- Con retardo a la conexión (TON, Timer ON Delay). Figura 24.a. - Con retardo a la desactivación (TOF, Timer OFF Delay). Figura 24.b.
KM x A2
2
4
6
14
22
54
62
72
84
54 NO 62 NC 72 NC 84 NO
14
NO 22
NC
54 NO 62 2NC T1 72 NC 4T284 NO 6T3
A2
Figura 23.
Normalmente, las cámaras temporizadas neumáticas utilizan como elemento principal un fuelle de goma y un resorte antagonista dentro de él. Un tornillo solidario al conjunto fuelle-cámara, servirá para la regulación del tiempo. No se consideran instrumentos de precisión.
A1
A1
13
A2 1
55
67
57
65 5
66
58
10
68
24.a
24.b
NC
1
TOF TOF 30
NO
5
0,1
56
Figura 24.
1
NO
NC
10
30
A1
0,1
TOF TON
NC
NC
30
10
1
0,1
NO
5
0,1
10
NO
NO 21
A2
30
5
5L3
3L2
1L1
14
2T1
NO 22
4T2
NC NC
A2
6T3
www.aulaelectrica.es f.interruptor guardamotor
Protección de los circuitos en automatismos
Automatismos Industriales
Interruptor guardamotor compacto
Un interruptor-guardamotor es un aparato diseñado para la protección de motores contra sobrecargas y cortocircuitos.
21 NC
13 NO
1 L1
Por su constitución, también podrá usarse en circuitos convencionales.
1
3 L2
5L3 21 NC
4
Valores estándar: 660 V c.a. para frecuencias de 50/60 Hz.
2.5
1 L1
13 NO
3 L2
5L3
A
El aparato incorpora dos contactos auxiliares (NO-13-14 y NC-21-22), para su uso en el circuito de mando.
4
OFF
A
Dispone de un botón regulador-selector de la intensidad de protección. Sirva el ejemplo: In.: 0,1 hasta 63 A en 20 regulaciones.
OFF
2 L1
4 L2 14 NO
3 L2
F
5L3
2.5
Curva de desconexión
22 NC
14 NO
13 NO
1 L1
4
ON
6 L3
22 NC
21 NC
2.5
ON
L1 L2
1
A
L3 OFF
ON
F1 2 L1
4 L2 22 NC
1L1
14 NO
3L2 13
6 L3
NO 21
5L3 NC
2
1
A1
Interruptor Guardamotor
3
21
13
22
14
1
3
5
2
4
Interruptor Guardamotor
11
S0 12 14
2T1
NO 22
4T2
NC
6T3
S1
6
3
5
2
4
6
KM 1
KM 1 14
4
A1
13
13
A2
2
1
A2
14
U1 V1 W1 A1
X1
X1
H0
H1 A2
KM 1 A C 2
X2
Verde
X2
Roja
M
3~
www.aulaelectrica.es f.relé térmico
Protección de los circuitos en automatismos
Automatismos Industriales
Magnetotérmico
96
98
P O ST
NC
A1
Relé térmico F
Contactor
NO 21
1
F1 14
2T1
NO 22
NC
2
1
STOP
95
96
NC
98
4 T2
6 T3
Relé térmico
RESET
97
NA
96
98
3
5
3
95
97
96
98
2
4
6
A1
1
3
5
A2
2
4
6
1
3
5
2
4
6
U
V
2
4
F3
F2
11
KM 1
S0 12 13
KM 1 14
3
1
A2
6T3
4T2
2 T1
1
L1 L2 L3
13
97
95
96
S1 95
T SE RE
13
Simbología normalizada:
A1 24 50 V A Hz 2
97
5L3
3L2
Funcionamiento
El relé térmico actúa en el circuito de mando, con dos contactos auxiliares y en el circuito de potencia, a través de sus tres contactos principales.
NC
Contactor 1L1
Si el motor sufre una avería y se produce una sobreintensidad, unas bobinas calefactoras (resistencias arrolladas alrededor de un bimetal), consiguen que una lámina bimetálica, constituida por dos metales de diferente coeficiente de dilatación, se deforme, desplazando en este movimiento una placa de fibra, hasta que se produce el cambio o conmutación de los contactos.
6
STOP
4
95
2
RESET
Dispone de un botón regulador-selector de la intensidad de protección. Sirva el ejemplo: In.: 1,6 hasta 3,2 A . Además, incorpora un botón de prueba (STOP), y otro para RESET.
6 T3
El aparato incorpora dos contactos auxiliares (NO-97-98 y NC-95-96), para su uso en el circuito de mando.
98
5
3
NA
4 T2
1
97
2 T1
Un relé térmico es un aparato diseñado para la protección de motores contra sobrecargas, fallo de alguna fase y diferencias de carga entre fases. Valores estándar: 660 V c.a. para frecuencias de 50/60 Hz.
1
Relé térmico
14
5
F
F2
Contactos auxiliares para el circuito de mando
2
4
6
Contactos principales para el circuito de potencia
A1
Motor
X1
X1
H0
H1 A2
KM 1 A C 2
X2
Verde
X2
Roja
M
3~
W
www.aulaelectrica.es
Automatismos Industriales
f.esquemas.automatismos
Representación de los cuadros eléctricos
1
Esquemas de automatismos
Argumento
Esquemas unifilares
Una actividad directamente relacionada con la composición de instalaciones eléctricas, es la representación de las mismas, en papel u otros medios.
En representaciones cuyos conductores y mecanismos son repetitivos de forma generalizada, se hace necesaria una simplificación simbólica de la instalación. Para ello, se recurre a los esquemas unifilares, que sobre un mismo trazo un conductor es capaz de incorporar una línea polifásica. Veamos un ejemplo:
Se hace necesario por tanto, disponer de un protocolo normalizado de herramien-tas gráficas, capaces de identificar de forma clara todos los componentes participantes en las instalaciones.
=
Esquemas multifilares En los cuales, se indican todos los conductores y mecanismos que intervienen en la instalación eléctrica. El conocimiento adecuado de la simbología, permitirá una interpretación correcta del esquema. En la figura siguiente, se representan los mecanismos y conductores necesarios para la puesta en marcha e inversión de sentido de giro de dos motores trifásicos.
=
En el primer caso, una única línea cruzada con tres pequeños trazos oblicuos, indica que es tripolar, es decir, que representa a tres conductores. Junto a él, aparece una línea bipolar (dos cables) también representada de forma unifilar y multifilar. Un mecanismo, también puede mostrar que opera sobre varias líneas si es “atravesado” por trazos oblicuos. Los siguientes dibujos representan esquemas unifilares; el primero esquematiza un punto de luz, con toma de corriente, y el segundo, muestra las líneas que alimentan a un motor trifásico con protecciones.
L1 L2 L3 1
3
1
5
3
5
I> F4
Contactor KM 1 motor sube gancho
A1 A2
2
4
1
3
2
1
4
3
2
4
A1
1
3
A2
2
6
5
A1
6
A2
1
2
3
4
5
6
Contactor KM 3 Contactor KM 2 motor baja motor gira gancho carro a derechas
5
U2
4
6 U1
W1
U
W2
V2
4
6
5
A1
1
3
5
6
A2
2
4
6
1
3
5
2
4
6
V
W
Contactor KM 4 motor gira carro a izquierdas
A1
KM 1 A2
F3 2
V1
F1
F5
F2 U1
PIA
V
M 3~
V1
F2
W1
U
W W2
U2
V2
M 3~
UVW
E1
S1
T1 Motor
M 3~
2
www.aulaelectrica.es
Automatismos Industriales
Esquemas de automatismos
f.esquemas.automatismos
Representación de los cuadros eléctricos
Representación conjunta
Representación semidesarrollada
En un mismo esquema serán representados los esquemas de mando y potencia. Note el grosor de las líneas diferenciando ambos circuitos. Es poco práctico en instalaciones con un número elevado de componentes.
Separa circuitos de mando y potencia, aunque vincula con líneas discontinuas la unión física de los componentes.
L1 L2 F 1
1
3
1
5
F3
11
F1
S0
A1
2
4
6
1
3
5
12
S1 A2
2
4
6
2
1
3
5
3
95
97
96
98
2
4
2
4
6
A1
1
3
5
A2
2
4
6
1
3
5
2
4
6
U
V
F3
F2
KM 1
11
S0 12
14
14
1
F1
13
13
KM 1
2
L1 L2 L3
Protección del circuito de mando
Protección del circuito de potencia
L3 N
13
13
S1
KM 1 14
14
F2 1
3
5
2
4
6
97
95
98
96
F2 A1
H0 U
Motor trifásico de c.a.
V
M
3~
W
Roja avería
X1
H0
H1
X1
X2
X1
A2
KM 1 A C 2
X2
Verde
X2
Roja
Motor trifásico de c.a.
M
3~
W
www.aulaelectrica.es f.esquemas.automatismos
Representación de los cuadros eléctricos
Automatismos Industriales
3
Esquemas de automatismos
Esquema de mando
Representación desarrollada Separa de manera clara el esquema de mando con respecto al de fuerza (potencia). Por lo general es el mejor procedimiento para entender el funcionamiento de un automatismo cableado.
Relé térmico. 97-98. Contactos NO 95-96. Contactos NC
F PIA
1
RESET
2
4
97
F1
2 T1
11 .1
2
1
S0
95
12
.2
3
4 T2
98
1L1
S0
3L2 NO 21
5L3 NC
A1
12 13
13
KM 1 14
A1
24 50 V A Hz 2
14
2T1
NO 22
4T2
NC
A2
6T3
13
S1
A1
X1
A2
X2
14 .3 .4
S1. Hace referencia a un pulsador. 13-14. Indica los bornes de conexión. En este caso, 13-14 obliga a que sea un contacto NO (normalmente abierto).
X1
H0
H1
KM 1
6 T3
Contactor KM 1. 13-14 Contacto NO (normalmente abierto) A1-A2 Alimentación del contactor, por ejemplo 24 V c.a.
13
14
96
97
11
S1
STOP
95
2
4
F2 96
S0. Hace referencia a un pulsador. 11-12. Indica los bornes de conexión. En este caso, 11-12 obliga a que sea un contacto NC (normalmente cerrado).
98
NC
3
NA
1
X2
X1
Verde
Roja
X2
A C 2
A-C. Abiertos y cerrados. Note que el contactor KM 1 tiene un contacto abierto en la línea (vertical) número 2
Señalización luminosa (Pilotos) H x. Hace referencia a indicador luminoso. X1-X2. Bornes de conexión del piloto.
Automatismos Industriales
Esquemas de automatismos
4
Ejercicio. Identifica cada elemento. F1
F2
F3
L1 L2 L3 1
3
5 1
3
5
2
4
6
F3 2
4
6
A1
1
3
5
A2
2
4
6
5L3
3L2
1L1
13
NO 21
14
NO 22
NC
A1
NC
A2
KM 1
2T1
F2
1
3
6T3
4T2
5 RESET
Motor trifásico de c.a.
4
U
V
M
3~
6
W
2 T1
STOP
95
96
NC
2
98
NA
97
4 T2
6 T3
N
PE
www.aulaelectrica.es f.esquemas.automatismos
Representación de los cuadros eléctricos
Esquema de potencia
Arranque estrella-triángulo. teoría
Automatismos cableados ace.arranque.y.d.teoria
14-6-08
FICHA Nº:
Consiste en arrancar el motor, que en servicio normal está conectado en triángulo, conectándolo en estrella y, transcurrido el periodo de aceleración, conmutarlo a triángulo. De esta forma el bobinado recibe en el arranque una tensión de Ö3 veces menor y, consecuentemente, la intensidad que absorberá el motor también será Ö3 menor. Si se tiene en cuenta que en un sistema trifásico conectado en triángulo la corriente de línea es Ö3 veces mayor que la de fase y en el sistema en estrella las intensidades de línea y fase son iguales, se llegará a la conclusión de que la corriente absorbida es también Ö3 veces menor arrancando en estrella. Se comprueba que la reducción de Ö3 por la tensión y de Ö3 por la intensidad, da como resultado una reducción de Ö3 ·Ö3 = 3 veces el valor de la corriente absorbida. La corriente en arranque se reduce de esta forma a un 30% del valor que tendrá en conexión directa, si bien, al mismo tiempo, el par de arranque referido a la conexión directa disminuye en la misma proporción, es decir será de 0,6 a 0,7 veces el par de rotación nominal. Para que el arranque estrella-triángulo cumpla su cometido, es necesario que el motor conectado en estrella se acelere hasta su velocidad nominal. En caso contrario, si se queda el motor atrancado a una velocidad baja, puede presentarse, al conmutar, un golpe de corriente que no será sensiblemente inferior al causado por conexión directa; es decir, el efecto de la conexión estrella-triángulo habrá sido nulo.
IY
220 V
If 220 V
220 V
220 V
220 V
Z
Uf =
U Ö3
127 V
U Ö3 IY = Z
=
U Ö3· Z
ID
IL =IF
VL = VF
VL = Ö3 × VF
IL = Ö3 × IF
VF = VL / Ö3
IF = IL / Ö3
If Z
U
ID = If · Ö3 =
ESQUEMA DE POTENCIA DEL ARRANQUE Y - D
U · Z Ö3
F1 F2 F3 F
A1
1
3
5
A2
2
4
6
IY
KM 1
KM1 MARCHA A1
1
3
5
A2
2
4
6
ID
www.aulaelectrica.es
KM3 TRIÁNGULO 1
3
5
2
4
6
U =
U
Ö3 =
: Ö3 · Z
Z
U·Z
Ö3 Ö3 U · Z
KM2 ESTRELLA
F1
U1 V1
W1
W2
V2 U2
Nombre:
A1
1
3
5
A2
2
4
6
ID IY = 3
1 =
3
IY =
ID
Numeración de borneros
Automatismos cableados ace.numeracion.borneros
NUMERACIÓN DE CONDUCTORES KM1_13
S 0 -
K M 1 - 1 3
S0_13
1 3
A6 Primer método: Los conductores están etiquetados en sus extremos, con la numeración de los bornes de los aparatos a los que están conectados.
A5 A6
B9
1
1
Segundo método: Cada cable lleva un número que nada tiene que ver con el borne al que está conectado.
KM1_13
K M 1 - 1 3
9
S 0 -
1 3
9
S0_13
A6 Tercer método: En el extremos de cada conductor, se marca con el número de borne al que está conectado en el aparato y un número independiente como en el segundo método. Es una mezcla de los dos anteriores,.
ESQUEMAS DE REGLETEROS Si se establecen elementos fuera del cuadro principal, se numerarán los regleteros de interior y los de exterior, de manera que los conductores estén identificados. En el ejemplo aparece X1 como regletero de interior y X2 como de exterior; al mismo tiempo se observa la nomenclatura de los conductores que realizarán la unión externa como 2, 3, y 4. Las nomenclaturas que llegan a las bornas, corresponden a los bornes de los elementos del cuadro a los que pertenecen.
95
97
96
98
1
X2
F2-96
X1
2
1
KM1-13
F2
KM1-A1_S0-14
1
3
2
1
F
X1- Regletero interior del cuadro X2 - Relgletero exterior del cuadro
11
S0
X1 1 2 3
12
13
2
X2
14
2
X1
Cuadro Botonera en el exterior
X2
3
3
Conductores
3
X1
3 4
14
A1
Conductores
H0 A2
N KM 1
Nombre:
X2
2
13
KM 1 4
www.aulaelectrica.es
S1
1 2
S0 12 S1 14
3
S1 13
S0 11
Caja de bornas de un motor monofásico
Automatismos cableados
ace.caja.bornas.monofasico
14-6-08
FICHA Nº:
Los motores monofásicos constan esencialmente de dos bobinados, uno el principal que está en funcionamiento constantemente y otro auxiliar que tan sólo está sometido a tensión durante el periodo de arranque. Existe una gama variada de este tipo de motores aunque los tipos más importantes son: - Motores universales con bobinado auxiliar de arranque. - Motores con espira en cortocircuito. - Motores universales. Los motores con bobinado auxiliar cuya finalidad es crear un campo de reacción entre el bobinado principal y dicho bobinado auxiliar, de modo que se ponga en funcionamiento el motor, una vez logrado esto y no ser necesario el que esté en funcionamiento el bobinado auxiliar, por medio de un interruptor centrífugo se desconecta dicho bobinado. Los motores con bobinado auxiliar pueden disponer de un condensador, lo que hace que la corriente quede más desfasada entre los dos bobinados. El condensador se conectará en serie con el bobinado auxiliar, por lo que una vez puesto en marcha el motor, también quedará desconectado al hacerlo el bobinado auxiliar. EN LO REFERENTE A LA INVERSIÓN DE GIRO SE HA DE TENER PRESENTE, QUE PARA INVERTIR EL SENTIDO, SÓLO SE INVERTIRÁ EL SENTIDO DE LA CORRIENTE DE UNO DE LOS DEVANADOS; DE HACERLO EN AMBOS NO SE LOGRARÍA LA INVERSIÓN DESEADA. F1 F1 F2 F2
IZQUIERDA
DERECHA
BOBINADO PRINCIPAL U
X
U
X
Ua
Xa
Ua
Xa
BOBINADO AUXILIAR
ESQUEMA DE INVERSIÓN MEDIANTE CONTACTORES F1 F2
MOTOR MONOFÁSICO SIN CONDENSADOR
I.centrífugo
IZQUIERDA
A1
1
3
5
A2
2
4
6
KM 1
A1
1
3
5
A2
2
4
6
www.aulaelectrica.es
sólo invierte el bobinado auxiliar Nombre:
U
Xa
X
DERECHA
KM 2
Km1: F1: U, X F2: Ua , Xa Km 2: F1: Ua , X F2: U, Xa
Ua
MOTOR MONOFÁSICO CON CONDENSADOR
Condensador
Ua
U
Xa
X
Ua
U
Xa
X
Automatismos cableados
Cálculo de secciones ace.calculo.secciones
14-6-08
FICHA Nº:
Argumento: ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFÁSICO CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO, MEDIANTE LA CONEXIÓN ESTRELLA-TRIÁNGULO (Y-D). CÁLCULOS 1.- Características eléctricas del circuito Tensión de red Frecuencia de la red Motor eléctrico
UL = 380 V f = 50 Hz P = 30 KW (40,76 CV) Cosj =0,86 h = 0,92 U = 660 / 380 V I = 34,6 / 60 A Longitud de la línea de fuerza = 60 m. Material de los conductores, Cobre (Cu) y su valor de conductividad = Caída de tensión en el circuito = 1,25 %
g=
56
2.- Sección de los Conductores a) Conductores del circuito de mando (Sm) Sm = 1 mm, para conductores de cobre b) Conductores del circuito de potencia (Sp). e = 1,25 % de caída de tensión. e = UL · % / 100 = 380 · 1,25 / 100 = 4,75 V I = P / 1,73 · U · h · Cosj = A = 30.000 W / 1,73 · 380 · 0,92 · 0,86 = 57,67 A. S = 1,73 · L · I ·Cosj / g · e = 1,73 · 60 · 57,67 · 0,86 / 56 · 4,75 = 19,35 mm Otra forma: S = L · P / g · e · U = 60 · 32608,69 W / 56 · 4,75 · 380 = 19,35 mm P absorbida = P útil / h = 30000 / 0,92 = 32608,69 W Se elegirá un conductor de cobre de sección 3 x 25 mm + conductor PE de 1 x 16, para alimentar al motor trifásico.
3.- Calibre de los aparatos de potencia
Protección magnetotérmica
- Los contactores serán de la clase AC-3 según Norma UNE 20-109-89 - El relé térmico (F2) será de la clase 20 A de 60 A www.aulaelectrica.es
- La intensidad nominal será de 57,67 A
Marcha Estrella
Triángulo
F2
Unifilar Nombre:
M 3
M = 30 KW cosj 0,86 h = 0,92 F = 50 Hz U = 380 / 660 V I = 34,6 / 60 A
Automatismos cableados
Conexión Dalhander. potencia ace.conex.dalhander.potencia 14-6-08
FICHA Nº:
L1 L2 L3
F
A1
1
3
5
A2
2
4
6
KM 1
A1
1
3
5
A2
2
4
6
KM 2 IZQUIERDA
DERECHA
1
3
5
2
4
6
A1
1
3
5
A2
2
F1
A1
1
3
5
A2
2
4
6
KM 4 VELOCIDAD RÁPIDA
KM 3 VELOCIDAD LENTA (TRIÁNGULO) 4
6 3
5
A2
2
4
6
KM 5 VELOCIDAD RÁPIDA (DOBLE ESTRELLA)
W2
U2
V1
W1
V2
VELOCIDAD LENTA MÁS POLOS
L1 L2 L3
L1 L2 L3
U1
www.aulaelectrica.es
1
U1
VELOCIDAD RÁPIDA MENOS POLOS
U1
V1
W1
U2
V2
W2
U1 U2
U2
V1
Nombre:
A1
W2
V2
W1
U1
V1
W1
U2
V2
W2
V1
W2
V2
W1
Caja de bornas de un motor Dalhander
Automatismos cableados
ace.caja.bornas.dalhander
14-6-08
FICHA Nº:
A) CONEXIÓN ESTRELLA; Velocidad Baja, más polos
F1 F2 F3
FINALES
L3
L2
L1
B) CONEXIÓN DOBLE ESTRELLA; Velocidad alta, menos polos
P
L1
F1 F2 F3
M
M1
L2
L3
P
M2 M3
M1
M
M2 M3
MEDIOS F
F M
M
P1 P2 P3
P
P
CONEXIÓN: TRIÁNGULO
V1
W1
U2
V2
W2
L1
CONEXIÓN: DOBLE ESTRELLA
L1 L2 L3
CONEXIÓN VELOCIDAD LENTA Ejemplo: 380 V 8 polos 750 r.p.m
U1
V1
W1
U2
V2
W2
(Se utiliza todo el bobinado de la máquina)
L2
U2
L3
www.aulaelectrica.es
1500 r.p.m
L1 L2
L3
U1 U2
W2
V2
W2
V1
W1
V2 Z R U X
S V Y T W
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
U Z Nombre:
CONEXIÓN VELOCIDAD RÁPIDA Ejemplo: 380 V 4 polos
(Se utilizan bobinados parciales de la máquina)
U1
V1
P
L1 L2 L3
BOBINADO ÚNICO
U1
M
M
PRINCIPIOS
L1 L2 L3
L1 L2 L3
P
P1 P2 P3
V
X
W
Y
K = 24 2p = 2 y 2p = 4 q=3 G=2x3=6 Kpq = 2 U=2 m=4 Y120 = 8
W1
Máquinas rotativas de corriente continua
Automatismos cableados
ace.maq.rotativas.cc
14-6-08
FICHA Nº:
G N
N
A
S
B
-
EL BOBINADO INDUCIDO (A - B) SE CONECTARÁ EN SERIE CON LOS BOBINADOS DE CONMUTACIÓN ( G - H ) S I E X I S T E N
A
B
G
H
E
F
M
+
S
H
E F
N
B
A
S
LAS BOBINAS DE LAS MÁQUINAS AUTOEXCITADAS CON “ EXCITACIÓN SERIE “ SERÁN DE GRAN SECCIÓN Y POCAS ESPIRAS
A
B
-
M
+
D
C
N
B
A
S
-
LAS BOBINAS DE LAS MÁQUINAS AUTOEXCITADAS CON “ EXCITACIÓN SHUNT “ SERÁN DE PEQUEÑA SECCIÓN Y MUCHAS ESPIRAS
A
C
B
D
M
+
D
F
E A
B
N
C
S
-
LAS BOBINAS DE LAS MÁQUINAS AUTOEXCITADAS CON “ EXCITACIÓN COMPOUD “ SERÁN MEZCLA DE LAS DOS ANTERIORES
A
B
E
F
C
D
M
+
G N
F
www.aulaelectrica.es
D
E A
B
N
S
C
MÁQUINA COMPOUD CON BOBINADO DE CONMUTACIÓN
A
B
+
M
S H
Nombre:
G
H
E
F
C
D
Principio de funcionamiento de máquinas rotativas
Automatismos cableados ace.maq.rotativas.fto
14-6-08
FICHA Nº:
CREACIÓN DE UN CAMPO MAGNÉTICO POR IMÁN NATURAL Y POR ELECTROIMÁN
N
PRODUCCIÓN DE UNA F.E.M. GENERADA POR UN CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR IMANES Ó ELECTROIMANES
S
N
S
LA FUERZA DE ATRACCIÓN QUE CREAN LOS POLOS OPUESTOS DE DOS IMANES, SON LOS CREADORES DE UN CAMPO MAGNÉTICO
S
N
N
N
S
S
AL CORTAR LAS LÍNEAS DE FUERZA CON UN MATERIAL CONDUCTOR DE ELECTRICIDAD, SE INDUCE EN
+-
+-
ÉL UNA
FUERZA ELECTROMOTRIZ QUE DEPENDERÁ DE LA CANTIDAD DE LÍNEAS DE FUERZA CREADAS POR LOS IMANES O ELECTROIMANES
EXPERIENCIA. GENERADOR ELEMENTAL.
N
S
1º Posición de reposo, no corta las líneasde fuerza procedentes del campo inductor, f.e.m. Generada en la espira = 0
N
A
S
4º Al efectuar de nuevo otro giro de 90º, las líneas se vuelven a cortar generando de nuevo f.e.m en el conductor
D
90
0
180
0
N
S
2º un cuarto de giro (90º) se cortan las líneas de fuerza, genera de 0 hasta la cresta de la onda senoidal
270
B
90
N
S
0
N
S
www.aulaelectrica.es
90
0
3º Media vuelta de la espira (180º) se pasa de estado de generación de f.e.m cortando líneas de fuerza a no cortarlas; por lo tanto el valor final es de nuevo 0
C
E
90
0
180
360
180
270
Nombre:
5º Al retornar (girando otro cuarto de vuelta) a la posición inicial, se completa un ciclo completo en lo que se refiere a una onda senoidal de corriente alterna
Placa de bornas de un motor trifásico
Automatismos cableados
ace.placa.bornas.trifasico
DEVANADOS DEL MOTOR nomenclatura antigua
FICHA Nº:
CONEXIONES BÁSICAS: CONEXIÓN ESTRELLA A fases F1, F2 y F3
V
U
14-6-08
W
U1 U
V
Z
X
X
V1
W1
W2
U2
V2
U1
V1
W1
W2
U2
V2
W1
U2, V2 y W2
V1
V1
Y
Nomenclatura actual U1
U1
PLACA DE BORNAS
Z
Y
W
W1
U1
V1
W1
W2
U2
V2
CONEXIÓN TRIÁNGULO
A fases F1, F2 y F3
PLACA DE BORNAS
U2
V2
W2
U1
W2
U2
W1 V1
INVERSIÓN DE GIRO DE UN MOTOR TRIFÁSICO Para invertir el sentido de giro de un motor trifásico sólo es necesario cambiar « 2 » fases: F1 F2 F3
V2
TENSIONES DE UN MOTOR TRIFÁSICO Cuando observamos en la placa de características de un motor trifásico, dos tensiones de funcionamiento, las conexiones han de ser: Tensión menor: conexión TRIÁNGULO Tensión mayor: conexión ESTRELLA Ejemplo: motor trifásico 230 / 400 V
KM 1
KM 2
DERECHA
www.aulaelectrica.es
IZQUIERDA
U1
V1
M 3~
Nombre:
W1
Para conectar a una tensión de 230 V, usamos conexión triángulo: U1
V1
W1
W2
U2
V2
Y para conectar a una tensión de 400 V, usamos la conexión estrella: U1
V1
W1
W2
U2
V2
Sistemas trifásico equilibrados
Automatismos cableados
ace.sistemas.trifasicos.equilibrados 14-6-08
FICHA Nº:
Circuito Triángulo Donde: IL = Intensidad en línea If = Intensidad en fase UL = Tensión en línea Uf = Tensión en fase P = Potencia Activa = Ö3 · V · I Cosj S = Potencia Aparente =Ö3 · V · I Q = Potencia Reactiva = Ö3 · V · I Senj
F1
F2
Vf1 = Vf2 = Vf3 UL = UF IL = Ö3 × IF IF = IL / Ö3
F3
IL
UL
Cosj1 = cosj2 = cosj3
P1 = P2 = P3 = 3 P =3 ×Uf × IF × Cosj =
If
3 · UL ·IF · Cosj = 3 UL · IL / Ö3 · Cosj = = Ö3 · VL ·IL · Cosj
(porque 3 / Ö3 = Ö3 )
P = Ö3 · UL ·IL · Cosj Uf Circuito Estrella Cosj1 = cosj2 = cosj3 F1
UL
F2
F3
IL
If1 =If2 = If3 IL =IF UL = Ö3 × UF
If
VF = UL / Ö3 P1 = P2 = P3 = 3 P =3 ×Uf × IF × Cosj =
www.aulaelectrica.es
3 · UF ·IL · Cosj = 3 UL / Ö3 ·IL· Cosj = = Ö3 · UL ·IL · Cosj
Uf
Nombre:
(porque 3 / Ö3 = Ö3 )
P = Ö3 · UL ·IL · Cosj
Variador de frecuencia (1)
Automatismos cableados ace.variador.1
14-6-08
FICHA Nº:
REGULACIÓN DE VELOCIDAD DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS KM1 MARCHA
Arranque estrella-triángulo En el cual el motor en el momento de arranque es sometido a una intensidad 1,73 menor No es exactamente una regulación de velocidad.
A1
1
3
5
A2
2
4
6
KM3 TRIÁNGULO 1
3
5
2
4
6
F1
A1
1
3
5
A2
2
4
6
KM2 ESTRELLA
U1 V1
W1
W2
V2 U2
Varios devanados. (Diferentes números de polos) polos conmutables L1
Por ejemplo el dalhander que conmuta sus polos obteniendo X y mitad, y por consiguiente obteniendo velocidad X y mitad.
L2
L3
L1 L2 U1
U1 U2
V1
U2
W2
V2
L3
V1
W1
W2
W1
V2
Motor Continua-Alternador / motor asíncrono En el cual la velocidad del motor es manejada por la variación de frecuencia de salida del alternador, que a su vez es modificada por la velocidad del motor de CC.
M
+ -
Resistencia que disminuyen la Intensidad de trabajo En caso de motores con rotor bobinado, al meter cargas resistivas en el bobinado rotórico, conseguimos un control de la velocidad del motor.
M 3
G Frecuencia variable
MOTOR DE ROTOR BOBINADO. Rotor de anillos Arranque rotórico por resistencias U1 V1 W1
Rotor
U1 V1 W1
M
M
3
L
M
3 L
M
K
3 L
M
2º tiempo
M
U1 V1 W1
M
3 K
K
U1 V1 W1
K
L
3º tiempo conexión final del rotor en Estrella
1er tiempo
MOTOR DE ROTOR DE JAULA DE ARDILLA. Arranque por autotransformador
Electrónica de potencia. Tiristores. (Arrancadores estáticos) Estos aparatos electrónicos que dejan paso de corriente si I > 0 y una vez pasa la corriente cortan el paso si I > 0; crean una onda senoidal alterada pero efectiva.
U www.aulaelectrica.es
F1
Estos picos son los que meten los tiristores. Como máximo pueden meter la frecuencia de la red, no más.
Tiempo
F2 F3
Nombre:
M
Variador de frecuencia (2) Etapa de potencia
Automatismos cableados ace.variador.2.etapa.potencia
14-6-08
FICHA Nº:
La composición fundamental que ejecuta la etapa de potencia de un variador de frecuencia son los transistores de potencia IGBT (Insulated Gate Bipolar t)
F1 F2 F3
+ + - RECTIFICADOR de C.A a C.C
Circuito intermedio de continua
Los condensadores alisan la señal de continua
IGBT ONDULADOR INVERSOR
Impulsos Onda senoidal
Modulación ancho de pulso (PWM)
CONVERTIDOR
U
+
+
U+
U-
W+
V
-
-
V+
V-
W-
Función de los IGBT; nunca coincidirán pos. Y neg. de la misma fase (50.000 veces por segundo)
U+
Frecuencia variable por impulsos
Puerta IGBT
WU-
www.aulaelectrica.es
=U V+ W+ VNombre:
Valor de U en un instante determinado
M 3 W
Variador de frecuencia (3) Mecanismo
Automatismos cableados ace.variador.3.mecanismo
14-6-08
FICHA Nº:
El motor de inducción basa su funcionamiento en la acción de un flujo giratorio producido en el estator (bobinado Primario). Éste flujo corta los conductores del bobinado del rotor (bobinado secundario) e induce fuerzas electromotrices, dando origen a corrientes en los conductores del rotor. Como consecuencia de esto se originan fuerzas electrodinámicas sobre ellos haciendo girar el rotor en el sentido del campo. La velocidad del flujo giratorio es: Ns = (60 · f ) / P , siendo N = número de revoluciones por minuto. F = frecuencia en Hz. P = pares de polos del motor Variación de la frecuencia de alimentación del motor.
SISTEMA INVERSOR Al ser el motor asíncrono una máquina donde la velocidad depende de la frecuencia, al modificar ésta, se consigue variar la velocidad.
RECTIFICADOR Y FILTRO
INVERSOR + Vcc
Los sistemas electrónicos que transforman la frecuencia de la red en otra frecuencia variable en el motor, se denominan sistemas inversores. Éstos están formados por:
U V W
M 3~
_ N +
- Un rectificador que transforma la corriente alterna en corriente continua. Un filtro formado por bobinas y condensadores, que tienen como finalidad VELOCIDAD Proporcionar a la entrada del inversor una tensión prácticamente continua, Sin rizado.
P CIRCUITO DE CONTROL _
- Un inversor que transforma tensión C.C. Obtenida a la salida del bloque rectificador en tensión alterna, de frecuencia diferente a la de la red. - El circuito de control, es un circuito electrónico que se encarga de generar las tensiones de control y de referencia y, en función de éstas, abrir y cerrar los tiristores al ritmo que impone la frecuencia de la tensión de referencia. Este sistema permite obtener una amplia gama de frecuencias y niveles de tensión en el motor, y por tanto diferentes velocidades. Los variadores de velocidad de motores asíncronos se presentan comercialmente en módulos, adaptables para diferentes campos de aplicación y entornos industriales. Están provistos de elemento de diálogo, pantallas de cristal líquido y teclado, Para visualizar las magnitudes de funcionamiento del motor; estado del variador y configuración del variador según la aplicación (frecuencia de trabajo, límites de velocidad, modos de parada, selección de ajustes...)
F 1 F2 F3
Elementos de control, que son los que nos van a determinar la velocidad del motor. Suelen ser Presostatos, resistencias variables, termostatos, vacuostatos, etc. La indicadión se la realizan al variador mediante señales de tensión o intensidad según modelo. Ejemplo: si un presostato envía al variador una señal de 10 mV le esta ordenando que el motor gire al 0%, pero si envía una señal de 20 mV ordena que el motor gire a plena potencia. Si el presostato no envía ninguna señal, indicaría que no funciona correctamente.
PIA
www.aulaelectrica.es
R.P.M
SIEMENS
88:8.8.8 Jog
I
O
Nombre:
P
Conexión de un motor trifásico a una red monofásica, mediante condensador.
Automatismos cableados
f.ace.conexion.steinmetz
1 de 2
24-02-09
FICHA Nº:
Para conectar un motor trifásico de rotor en cortocircuito a una red monofásica, se puede realizar la conexión Steinmetz. Mediante la inserción de un condensador, es posible el arranque del motor, aunque el par de arranque se puede ver reducido de un 20 a un 30%. Tenga especial cuidado en la conexión del motor, por ejemplo, con tensiónes de 230V y 400V. Ejemplo 1. Motor trifásico 400/230 V conectado en triángulo a 230V. El condensador se insertará entre la fase y el tercer bobinado L
Para invertir el sentido de giro, se cambiará al condensador de bobinado. L
N
N L
C
C
C
C
V1
W1
W2
U2
V2
V2
U2
V2
U2
U1
W1
V1
U1
W1
V1
U1
L
N
N
W2
U1
V1
W1
W2
U2
V2
W2
Ejemplo 2. Motor trifásico 400/230 V conectado en estrella a Para invertir el sentido de giro, se cambiará al condensador 400V. El condensador se insertará entre la fase y el tercer de bobinado. bobinado L
N L
C
C
W1
V1
V2
U2
W2
W2
V1
U1
V2
U2
W1
V1
W1
V2
U2
Ejemplo 3. Motor trifásico 400/230 V conectado a 400V. El condensador se insertará como muestra el esquema. L
C
U1
V1
U1
W2
W2
V2
Ejemplo 4. Motor trifásico 400/230 V conectado a 230V. El condensador se insertará como muestra el esquema.
L
N
W1
U2
L
N
N L
L
N
C
U1
L
N
N
N
C C
C
U1
V1 U1
W1
U1
V1
W1
www.aulaelectrica.es
C
U1
V1
W1
U2 W2
W2
V2
W2 W1 V1
U2
V2
W2
U2
V2
U2
V2
Conexión de un motor trifásico a una red monofásica, mediante condensador.
Automatismos cableados
f.ace.conexion.steinmetz
2 de 2
24-02-09
FICHA Nº:
Puesta en marcha: F
L1 N
1
F1 2
1
3
95
97
96
98
4
1
3
2
4
A1
1
3
5
A2
2
4
6
1
3
5
2
4
6
F1
2
F2
11
KM 1
S0 12 13
13
S1
KM 1 14
14
F2
C V
U
A1
X1
A2
X2
M
H0
H1
KM 1
W
X1
3~
X2
Verde
Roja
A C 2
Para conseguir que el par de arranque sea igual que usando línea trifásica, se podrá conseguir si durante el tiempo de arranque, se conecta un condensador en paralelo con capacidad doble al usado en el circuito. Una vez arrancado el motor, el segundo condensador ha de ser desconectado.
F 1
L1 N
F1 2
1
3
95
97
96
98
4
5
1
3
2
4
1
3
2
6
F1
F2
11
S0
A1
12
5
KM 1
13
A2
13
A1
1
A2
2
KM 2 2
4
6
1
3
5
2
4
6
KM 1
S1 14
14
F2
55
KT 1 56
C A1
__
X1
A2
__
X2
A1
X1
A2
X2
H2
www.aulaelectrica.es
H1
KM 1
KT 1
KM 2
A C 2
A C 4
A C
X1
H0 X2
Avería
U
V
M
3~
W
C2
