control de máquinas eléctricas manual

SEP

SNEST

DGEST

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA

MANUAL DE PRÁCTICAS CONTROL DE MÁQUINAS ELÉCTRICAS

ING. JOSÉ ALFREDO ZENDEJAS TEPICHIN

METEPEC, MÉXICO. 2013

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008

ÍNDICE PRESENTACIÓN……………………………………………………………………………………………………..5 OBJETIVO GENERAL………………………………………………………………………………………………..5 DEFINICIONES………………………………………………………………………………………………………..5 EL APRENDIZAJE…………………………………………………………………………………………………….5 INVESTIGACIÓN……………………………………………………………………………………………………...7 PRÁCTICA……………………………………………………………………………………………………………..9 SUGERENCIAS DIDÁCTICAS………………………………………………………………………………………9 SUGERENCIAS PARA EL CUIDADO DEL EQUIPO……………………………………………………………10 PRÁCTICA No. 1 RECONOCIMIENTO DE LAS FUENTES DE ALIMENTACIÓN PRINCIPAL Y AUXILIARES DEL LABORATORIO Y DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS DE CORRIENTE DIRECTA Y SÍNCRONAS…………………………………………………………………………………………………………11 PRÁCTICA No. 2 EXPERIMENTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD………………………………………....15 PRÁCTICA No. 3 CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO MOTOR-GENERADOR C.D……………………….20 PRÁCTICA No. 4 MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA, OPERACIÓN CON CONTROL MANUAL...…….22 PRÁCTICA No. 5 MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA, ARRANCADOR MANUAL DE PLACA FRONTAL 25 PRÁCICA No.6 RECONOCIMIENTO DE EQUIPO DE CONTROL

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PRÁCTICA No.7 CIRCUITOS BÁSICOS DE CONTROL

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PRÁCTICA No. 8 ARRANQUE DE UN MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA CON ESTACIÓN DE BOTONES

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PRÁCTICA No. 9 ARRANCADOR AUTOMÁTICO POR RELEVACIÓN DE UN MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA

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PRÁCTICA No.10 CAMPO MAGNETICO GIRATORIO

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PRÁCTICA No.11 CONTROL DE VELOCIDAD MANUAL DE UN MOTOR DE ROTOR DEVANADO TRIFÁSICO

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PRÁCTICA No. 12 SELECCIÓN DE LA VELOCIDAD POR MEDIO DE ESTACIÓN DE BOTONES DE UN MOTOR DE ROTOR DEVANADO

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PRÁCTICA No. 13 MOTOR DE INDUCCIÓN. PARÁMETROS DE CIRCUITO EQUIVALENTE Y CURVA PAR VELOCIDAD. CORRIENTE DE ARRANQUE A TENSIÓN PLENA

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PRÁCTICA No. 14 CONTROL DE MOTOR ELÉCTRICO TRIFÁSICO POR ESTACIÓN DE BOTONES PARA CONTROL REVERSIBLE

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PRÀCTICA No. 15 ARRANQUE DE MOTOR TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN POR RESISTENCIAS

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PRÁCTICA No. 16 ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFÁSICO POR AUTOTRANSFORMADOR

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PRÁCTICA No. 17 ARRANCADOR ESTRELLA-DELTA

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PRÁCTICA No. 18 ARRANQUE DE UN MOTOR DE EMBOBINADO PARCIAL (BIPARTIDO)

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PRÁCTICA No. 19 CONTROL DE MOTOR MONOFÁSICO (ARRANQUE POR CAPACITOR)

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PRÁCTICA No. 20 CONTROLADOR DE MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA POR S.C.R.

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PRÁCTICA No. 21 VARIADOR DE FRECUENCIA ALTIVAR 16

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PRÁCTICA No. 22 CONTROLADOR BALDOR

62

PRÁCTICA No. 23 ARRANCADOR SUAVE ALTISTAR

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PRÁCTICA No. 24 SIMULACIÓN DE PROBLEMAS DE CIRCUITOS DE CONTROL

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PRÁCTICA No. 25 CONEXIÓN FÍSICA DE EJERCICIOS DE CONTROL SIMULADOS MEDIANTE EL USO DE PLC

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ELABORACIÓN Y PRESENTACIÓN DE REPORTES………………………………………………………….77 BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………………………………………....77


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ANEXOS

TABLAS Tabla 4.1 Análisis de Mediciones motor de cd. De Lorenzo……………………………………………………23 Tabla 5.1 Análisis de Mediciones Motor de cd. Lavolt…………………………………………………………..26 Tabla 11.1 Análisis de mediciones en el arranque y al variar la velocidad del motor rotor devanado trifásico……………………………………………………………………………………………………………….38 Tabla 12.1 Voltajes y corrientes de arranque para el Motor Rotor devanado………………………………..41 Tabla 12.2 Análisis de Mediciones para el Motor Rotor devanado……………………………………………41 Tabla 13.1 Análisis de mediciones (Rotor bloqueado y al vacío)……………………………………………...43 Tabla 14.1 Análisis de Mediciones………………………………………………………………………………..45 Tabla 15.1 Análisis de Mediciones………………………………………………………………………………..48 Tabla 17.1 Análisis de Mediciones………………………………………………………………………………..53 Tabla 18.1 Análisis de Mediciones………………………………………………………………………………..55

FIGURAS Y DIAGRAMAS Figura 1.1 Equipo de Lorenzo……………………………………………………………………………………. 13 Figura 1.2 Equipo de Lorenzo

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Figura 1.3 Equipo de Lorenzo……………………………………………………………………………………...14 Figura 1.4 Equipo de Lorenzo……………………………………………………………………………………...14 Figura 1.5 Equipo de Lorenzo……………………………………………………………………………………...14 Figura 2.1 Circuito de una batería utilizando acido cítrico………………………………………………………16 Figura 2.2 Circuito de una batería usando una solución de NaCl……………………………………………...16 Figura 2.3 Circuito de una batería usando hierro y cobre……………………………………………………….17 Figura 2.4 Efectos de un campo magnético sobre un conductor………………………………………………17 Figura 2.5 Un electroimán………………………………………………………………………………………….18 Figura 2.6 Circuito para medir el voltaje en una batería………………………………………………………...19 Figura 2.7 Caída de voltaje interna en una batería………………………………………………………………19 Figura 3.1 Diseño de un motor de CD sencillo…………………………………………………………………...21 Figura 4.1 Diagrama de un motor de cd shunt para de Lorenzo……………………………………………….23 Figura 5.1 Diagrama de conexión del motor de CD. Para Lavolt………………………………………………26 Figura 7.1 Circuito de control y fuerza para un motor trifásico de inducción…………………………………30 Figura 7.2 Circuito de control y fuerza para un motor trifásico de inducción con botón de paro…………...30 Figura 7.3 Circuito de control y fuerza para 2 motores trifásicos de inducción………………………………30 Figura 8.1Diagrama de escalera para el arranque de un motor de CD……………………………………….32 Figura 9.1 Diagrama de arranque automático por relevación de un motor de CD………………………......34 Figura 10.1 Campo formado por 4 bobinas……………………………………………………………………...36 Figura 11.1 Conexión de un Motor Rotor devanado trifásico………………………………………………….38 Figura 12.1 Diagrama escalera de control y fuerza para un Motor Rotor Devanado……………………….40 Figura 13.1 Diagrama Conexión Motor Jaula de Ardilla………………………………………………………..43


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 Figura 14.1 Diagrama de control para motor trifásico rotor devanado………………………………………..45 Figura 14.2 Diagrama de fuerza para motor trifásico rotor devanado………………………………………...45 Figura 15.1 Diagrama de control para Motor Trifásico de Inducción arranque por resistencias…………...47 Figura 15.2 Diagrama de fuerza para motor Trifásico de Inducción arranque por resistencias……………47 Figura 16.1 Diagrama de control para motor trifásico arranque por autotransformador……………………50 Figura 16.2 Diagrama de fuerza para un motor trifásico arranque por autotransformador………………...50 Figura 17.1 Diagrama de Control para un motor trifásico conectado en estrella/delta……………………...52 Figura 17.2 Diagrama de Fuerza para un motor trifásico………………………………………………………52 Figura 18.1 Diagrama de control para un motor bipartido……………………………………………………...55 Figura 18.2 Diagrama de fuerza para un motor bipartido………………………………………………………55 Figura 19.1 Diagrama de conexión para motor monofásico arranque con capacitor……………………….57 Figura 19.2 Diagrama de Conexión para motor monofásico arranque con capacitor invirtiendo el sentido de giro………………………………………………………………………………………………………………...57 Figura 20.1 Conexión de campo y armadura para un motor de CD. Controlado por S.C.R………………...59 Figura 21.1Diagrama de Conexión del control Altivar 16…………………………………………………...….61 Figura 22.1 Diagrama de Conexión del motor inducción trifásico con controlador Baldor……………...….63 Figura 23.1 Diagrama de conexión para motor trifásico de inducción con controlador ALTISTART….…...68 Figura 23.2 Contactos abiertos y cerrados……………………………………………………………………….69 Figura 23.3 Conexón de botonera doble altistar………………………….……………………………………...69 Figura 23.4 Switches de Reguladores para el arranque y frenado del motor………………………………..70 Figura 24.1 Circuito de control para la inversión de un motor compuesto……………………………………73 Figura 24.2 Variación de la velocidad mediante la Rs y Rp-de un motor……………………………………74


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PRESENTACIÓN índice

El presente manual pretende poner a disposición de alumnos y maestros una guía de suficientes prácticas que se pueden realizar con base al equipo disponible en el Laboratorio de Ingeniería Electromecánica de Instituto Tecnológico de Toluca como el “de Lorenzo”, el “Lab Volt”, y equipo industrial que se ha adquirido comprándolo o por donación. Algunas prácticas pueden ser opcionales, pero de realizarse son bastante enriquecedoras, como por ejemplo el campo magnético giratorio, el de arranque a tensión plena con observación especial en la corriente de arranque y el factor de potencia, y la prueba de equipos industriales como el Baldor, el Altistart y el Altivar, modelos que ya son atrasados pero que presentan el mismo principio de funcionamiento que los actuales que son más pequeños y que tienen más funciones

OBJETIVO GENERAL índice Proporcionar una guía de prácticas para la asignatura de Controles Eléctricos que abarque la totalidad del programa de estudio, que sea de utilidad tanto para alumnos como para profesores de la misma y que se desarrollan con el equipo disponible en el Laboratorio de Ingeniería Electromecánica del Instituto Tecnológico de Toluca.

DEFINICIONES índice

EL APRENDIZAJE índice

El conocimiento y la experiencia resultante, se constituyen en el ser humano, a partir de las acciones pensadas y desarrolladas cotidianamente en interacción con un medio concreto. El aprendizaje es un proceso de incorporación cognoscitiva de elementos de la realidad a esquemas del pensamiento y de acción. Esta concepción de aprendizaje se explica a partir de la interacción, la maduración y la experiencia, es lo que se llama aprendizaje en el sentido estricto. Existe un aprendizaje solo a partir de la interiorización o abstracción de las propias acciones del individuo sobre los objetos. Interacción y experiencia son dos conceptos centrales a partir de los cuales es posible hablar de educación, de aprendizaje y de algo muy importante, la inteligencia. La inteligencia es la


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 adaptación por excelencia. La adaptación entendida como un concepto activo, no pasivo e irreflexivo. Se establece que la actividad es un requisito del aprendizaje, se entiende ésta como un proceso operativo. La promoción del desarrollo intelectual tiene a partir de la actividad. La acción constituye la acción previa y necesaria para toda enseñanza. La tarea básica de todo estudiante es organizar en su pensamiento una posición de la realidad, a través de la interacción, la maduración y la experiencia, no sólo de copiarlo o reproducirlo mecánicamente. Esta tarea va asociada a la espontaneidad y la creatividad. Actitudes que se verán favorecidas a través de la acción docente en la medida en que sea posible organizar ambientes educativos adecuados. A partir de estas condiciones, la acción docente constituye un reto ya que no se trata de entregar conocimiento digerido al estudiante, sino de organizar condiciones o ambientes que permitan la acción del propio estudiante, de manera que pueda tener acceso al conocimiento. Tratando de explicar y ahondar en lo expuesto, si observamos cuidadosamente, la actuación cotidiana de cualquier estudiante situado en un ambiente escolar, podemos inferir que se encuentra inmerso en tres procesos básicos: de pensamiento, de comunicación y de investigación, los tres fuertemente relacionados, que en la realidad aparecen como uno solo; es decir, como un proceso de aprendizaje. Este, a su vez, se encuentra enmarcado en un contexto social. Tratando de ahondar un poco en las manifestaciones y características de dichos procesos tenemos que: el hablar, leer y escribir se ubican como aspectos básicos del proceso de la comunicación; La inducción, deducción, análisis, síntesis, evaluación, etc., como formas lógicas del proceso del pensamiento. Y la observación, la indagación, experimentación, comprobación, descubrimiento, problematización, etc. como aspectos inherentes de la actividad de la investigación. Todos estos procesos propios de procesos particulares se entretejen, interactúan, se superponen borrando sus fronteras artificiales, en aras de un proceso único: el proceso de aprendizaje. El aprendizaje es social, los procesos ya mencionados, se concretan con la presencia de otros, implican vínculos, confrontaciones e interacciones. Si continuamos con nuestra atenta observación de la actuación cotidiana de cualquier estudiante en su ambiente escolar, lo vemos siempre rodeado de otros estudiantes, de docentes, etc.; siempre y en todo momento, el alumno concretará su actuación educativa con otros y entre otros. Al tratar de explicar de esta manera el carácter social del aprendizaje; implica que sus logros no pueden ser la suma de interacciones obtenidas de manera ING. JOSÉ ALFREDO ZENDEJAS TEPICHIN

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 aislada y fragmentada; sino que supone una actitud crítica, cooperativa y transformadora que en medio de un heterogeneidad, refleje una síntesis particular que obligue a pensar y actuar, no de una forma aislada, sino participativa. En última instancia, las actividades propias del estudia-aprender, no son otra cosa; una forma particular de investigar, indagar y descubrir: con el docente, con el grupo, en los libros, en el aula, en el laboratorio, en los talleres, en el ámbito educativo y en su contexto social. Se pretende que el estudiante, a través del desarrollo de las prácticas, recupere algunas técnicas de lectura, redacción e investigación; las estructure a partir de sus posibilidades y establezca un conjunto de métodos y estrategias para el aprendizaje, que le haga posible una mejor actuación en su formación académica. Se pretende que, en el transcurso de las actividades organizadas en las prácticas, el estudiante se prepare con métodos propios, para que sea capaz, de dominar los contenidos de las disciplinas básicas iniciales, mediante su estudio organizado. Determine sus múltiples relaciones teóricas metodológicas, a través de los procesos lógicos correspondientes. Defina los campos de estudios interdisciplinarios de las ciencias de la ingeniería, o ciencias económico-administrativas y desarrolle actitudes de observación, indagación e investigación que le permitan confrontar su formación académica con los problemas productivos de su entorno social.

INVESTIGACIÓN índice

La investigación científica y tecnológica es una de las actividades características de las sociedades contemporáneas. El gran valor intrínseco y práctico de la ciencia la ha hecho trascender los estrechos muros del laboratorio, para permear las actividades educativas, profesionales y productivas. Así por ejemplo, la labor del profesionista moderno, cuando no requiere del dominio de la investigación y sus límites en la solución de problemas. El conocimiento científico y la aplicación tecnológica están comprendidos en los planes y programas de estudio de las carreras de nivel superior; pero la ciencia, no es solo la acumulación de los conocimientos adquiridos, sino, sobre todo, es un quehacer y una manera de ver el mundo. ¿Cómo se plantea un problema?, ¿Cómo se desarrolla un experimento?, ¿Cómo se analizan los resultados? y ¿Cómo se comunican a otras personas?; ¿Qué es lo que hacemos al medir una magnitud física?; ¿Cuál es la relación entre la teoría y el experimento? Esto y otros aspectos medulares de la práctica ING. JOSÉ ALFREDO ZENDEJAS TEPICHIN

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 científica y tecnológica son rara vez tratados y cubiertos en el desarrollo de los programas de estudio. Se pretende introducir a los estudiantes a la investigación desde el inicio de sus estudios, que aprendan investigando a través de sus prácticas en el taller, en el laboratorio; en el contexto de la institución, mediante la solución de problemas y las discusiones con los compañeros y los docentes, estimulando el hábito de cuestionar, imaginar y dudar. Propiciar el pensamiento metódico y riguroso, y la creatividad, tanto en el trabajo manual (taller y laboratorio), como intelectual; fomentar que el estudiante protagonice el papel de investigador y pase por todas las etapas de una investigación: Plantear un problema, proponer hipótesis, establecer variables, diseñar la estrategia para resolverlo, realizar experimentos, analizar los resultados, sacar conclusiones, elaborar un reporte y plantear nuevos problemas. Fomentar el trabajo individual, en equipo y grupal para analizar las diferentes ideas, los experimentos probados, sus dificultades y resultados; así como, los aspectos teóricos relacionados, formulando nuevas preguntas e hipótesis para futuras prácticas. Para esto, se debe dar importancia a las prácticas. La base del aprendizaje será la investigación y la experimentación, la lectura y las discusiones bajo la coordinación adecuada del docente. En este sentido, el propósito de una práctica es adquirir, afianzar o completar algún conocimiento relacionado con un campo profesional. Hay miles de interrogantes que se pueden plantear. ¿Qué queremos averiguar? ¿Qué magnitudes podemos o debemos medir? ¿En qué condiciones se manifiesta el fenómeno que me interesa? ¿Cuáles condiciones son controlables?, etc.; Habrá preguntas relevantes y algunas otras irrelevantes; habría que tener el cuidado de destacar las primeras y desechar las segundas. El conocimiento científico y tecnológico contemporáneo está contenido en múltiples publicaciones, por lo que es importante estar al tanto de esta información para poder contextuar adecuadamente nuestras prácticas. Otros aspectos importantes, es el tomar en cuenta el tiempo que se tiene disponible para obtener el producto deseado. El límite del tiempo nos dirá que tipo de experimento se puede realizar. Para definir una práctica con mayor nitidez habrá que regresar a la literatura especializada y consultar a docentes para recolectar la información sobre experimentos similares y resultados que sirvan de antecedentes. Es imposible hacer una buena práctica sin partir del conocimiento teórico. La teoría es esencial para formular las preguntas que se responderán con la práctica. Se debe conocer lo esencial de la teoría correspondiente al fenómeno de estudio.


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 Un aspecto necesario es la capacidad de "inventar el resultado". El "inventar el resultado" (hipótesis y variables), ayuda a seleccionar el equipo y las condiciones para el desarrollo del diseño, suministra una base para valorar el resultado. Para esta capacidad heurística1 son sumamente importantes los conocimientos antecedentes. En la programación de una práctica se incluye la selección detallada de lo que se va a realizar y con qué equipo, así como los tiempos en que se realizarán las actividades.

PRÁCTICA índice

Del Pequeño Larousse tomo dos definiciones a saber: Practicar. Ejercer o aplicar unos conocimientos o una profesión bajo la dirección de un profesor o jefe experto en la materia. Práctica. En oposición a teórico, se dice de lo que tiende a la realización o aplicación de determinados conocimientos. Con base a lo anterior, puedo afirmar con fines de aplicación para el presente manual, que la práctica es complemento de la teoría, la qué es indispensable que se lleve a cabo para la comprobación de los conocimientos vertidos en la cátedra y que apoya el desarrollo de habilidades y destrezas al manejar y controlar equipo eléctrico

SUGERENCIAS DIDÁCTICAS índice

Se pueden repasar los principios de funcionamiento de los motores eléctricos de corriente continua, especialmente el conectado en derivación, y los motores de inducción jaula de ardilla, monofásico y trifásico y el trifásico de rotor devanado. El alumno pueden presentar por escrito la explicación del funcionamiento de los circuitos de control y de fuerza previo a la realización de las prácticas, con base a la explicación del profesor en la clase y/o investigando en la bibliografía disponible. El alumno puede investigar y proponer circuitos de control alternos a los referidos en las prácticas en el reporte presentado por él.

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Proceso de acumulación de cualidades.


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SUGERENCIAS PARA EL CUIDADO DEL EQUIPO índice

Para conectar un circuito sigue las siguientes instrucciones: 1. Conecta el circuito siguiéndolo tanto por el diagrama como físicamente: de izquierda a derecha y de arriba hacia abajo, empieza con una rama en serie hasta terminar y continua con los elementos que están en paralelo en esa rama. 2. Sigue con otra rama en serie hasta terminar, que esté a su vez en paralelo con la anterior rama en serie. 3. No conectes más de una terminal por borne de cada aparato de medición. 4. Los vóltmetros se conectan al último y en paralelo. 5. Consultar los manuales de operación del equipo cuando sea requerido.


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PRÁCTICA No. 1 NOMBRE DE LA PRÁCTICA:

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PRÁCTICA No. 1 RECONOCIMIENTO DE LAS FUENTES DE ALIMENTACIÓN PRINCIPAL Y AUXILIARES DEL LABORATORIO Y DE LAS MÁQUINAS ELÉCTRICAS DE CORRIENTE DIRECTA Y SÍNCRONAS. OBJETIVOS: 1. Conocer el equipo con que se trabajará en el laboratorio dentro de la materia de máquinas eléctricas I, anotando los datos de placa, haciendo dibujos, especialmente los que detallen las diferencias en su construcción de las máquinas eléctricas 2. Identificar las partes y funcionamiento de los tableros y consolas de trabajo. 3. Identificar físicamente los diferentes tipos de motores y alternadores, tanto en C.A. y C.D.

INTRODUCCIÓN: Es importante conocer el equipo disponible ya que podremos trabajar de manera más eficiente y rápida cuando sea necesario además que el conocer el equipo nos proporciona seguridad al realizar conexiones. Existen diferentes tipos de tableros eléctricos, de control, distribución, lumbrado, etc. A continuación se describen algunos.Un Tablero de Distribución es un panel grande sencillo, estructura o conjunto de paneles donde se montan, ya sea por el frente, por la parte posterior o en ambos lados, desconectadores, dispositivos de protección contra sobrecorriente y otras protecciones, barras conductores de conexión común y usualmente instrumentos de medición. Los tableros de distribución de fuerza son accesibles generalmente por la parte frontal y la posterior. Los tableros industriales son conjuntos de dispositivos e instrumentos cableados en planta, tales como controladores, interruptores, relevadores y dispositivos auxiliares. Los tableros pueden incluir dispositivos de desconexión así como dispositivos de protección de los circuitos que alimentan a los motores.En cuanto a los motores en algunos casos es posible identificar el tipo al que pertenecen por simple inspección visual, gracias a la disposición de sus devanados, escobillas y al tipo de rotor, pero no hay nada más exacto que la revisión detenida de sus datos de placa que despejan cualquier duda.

EQUIPO Y MATERIAL: Tablero principal de alimentación Máquinas de corriente directa "de Lorenzo" y Labvolt Máquinas de corriente alterna "de Lorenzo" y Labvolt 1 Multímetro por equipo de trabajo ING. JOSÉ ALFREDO ZENDEJAS TEPICHIN

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PROCEDIMIENTO: 1.- Identifica los motores y generadores a estudiar. 2.- Observa su estructura tanto interna como externa. Dibuja los detalles de construcción donde sean visibles las diferencias de los distintos tipos de máquinas. 3.- Anota sus datos de placa.

4.- Realiza lo mismo con las consolas correspondientes. 5.- Describe los elementos indicados con las flechas.


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figuras


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Figuras


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PRÁCTICA No. 2 EXPERIMENTOS BÁSICOS DE ELECTRICIDAD OBJETIVOS: 1. Comprobar distintas formas de crear fuentes de fuerza electromotriz. 2. Comprobar la fuerza magnética sobre un conductor y los principios de la máquina lineal. 3. Comprobar la construcción de un electroimán y verificar el magnetismo remanente. 4. Comprobar la existencia de la resistencia interna de una batería. INTRODUCCIÓN: Los motores y generadores eléctricos son un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la energía mecánica en eléctrica, o a la inversa, con medios electromagnéticos. A una máquina que convierte la energía mecánica en eléctrica se le denomina generador, alternador o dinamo, y a una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica se le denomina motor. Dos principios físicos relacionados entre sí sirven de base al funcionamiento de los generadores y de los motores. El primero es el principio de la inducción descubierto por el científico e inventor británico Michael Faraday en 1831. Si un conductor se mueve a través de un campo magnético, o si está situado en las proximidades de otro conductor por el que circula una corriente de intensidad variable, se establece o se induce una corriente eléctrica en el primer conductor. El principio opuesto a éste fue observado en 1820 por el físico francés André Marie Ampére. Si una corriente pasa a través de un conductor situado en el interior de un campo magnético, éste ejerce una fuerza mecánica sobre el conductor. EQUIPO Y MATERIAL: 1 Vóltmetro. 1 limón. 1 lámina de Cu. 1 lamina de Zn. 1 recipiente transparente. 7 rondanas de 1/2". Sal y agua. Alambre galvanizado. Alambre de cobre delgado. 1 Imán de herradura o 2 imanes de bocina 1 clavo de 2 pulgadas 2 Baterías o un eliminador para batería. Objetos metálicos pequeños.


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PROCEDIMIENTO: Con ayuda de las figuras realiza cada uno de los experimentos siguientes:

I. FUENTES DE FUERZA ELECTROMOTRIZ En este experimento construiremos algunos dispositivos similares a la pila de Volta, pero utilizaremos otras sustancias, en lugar de ácido sulfúrico, que no requieran tanto cuidado. 1. El ácido sulfúrico puede sustituirse por el ácido contenido en el limón, para comprobar esto coloque una pequeña placa de cobre y otra de zinc en un limón partido, como se muestra. Usando un voltímetro, mida y anote la fem de esta pila.

Figura 2.1 Circuito de una batería utilizando acido cítrico.

2. Para comprobar que esta fem depende de la solución en la que estén sumergidas las láminas, introduzca las placas de cobre y zinc en agua simple, y después en una solución acuosa de sal de cocina. Mida con el voltímetro la fem de esta celda de agua y luego la de agua y sal, y vea si en realidad es diferente de la fem de la celda de limón. 3. Compruebe que la fem también depende del material de que están hechas cada placa. Para esto, sustituya la placa de zinc por una de hierro en la solución de sal de cocina, y mida la fem de esta nueva celda, compara con las otras dos.

Figura 2.2 Circuito de una batería usando una solución de NaCl.


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 4. Usted podrá construir una pila semejante a la que construyó Volta, apilando efectivamente discos de hierro, rondanas por ejemplo, y de cobre, separados por papel poroso mojado con solución de sal de cocina en agua. Este apilamiento debe nacerse en el orden que se indica en la figura. Con el voltímetro mida la fem de cada elemento (hierro, papel, cobre), y también mida la fem que forma la pila o batería de elementos.

Figura 2.3 Circuito de una batería usando hierro y cobre.

II. FUERZA MAGNÉTICA SOBRE UN CONDUCTOR Y SIMULACIÓN DE LA MÁQUINA LINEAL. 1. Se fija el imán en una base de madera. 2. Se hace una especie de columpio con una aguja de acero que es soportada por un conductor de cobre delgado (de teléfono) como se muestra en la figura. 3. Este se coloco sobre el campo generado por el imán y se energiza.

Figura 2.4 Efectos de un campo magnético sobre un conductor


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 III. CONSTRUCCIÓN DE UN ELECTROIMÁN

Enrolle un alambre fino (forrado o esmaltado) alrededor de un clavo grande de hierro, a manera de formar una bobina de unas 50 espiras. Conecte los extremos del conductor a los polos de una o dos pilas, como se observa en la fig. de esta manera habrá construido un electroimán con núcleo de hierro. Aproxime a uno de los extremos del electroimán, pequeños objetos de hierro o acero (alfileres, tachuelas, clips, etc.). Observe la atracción del clavo imantado sobre tales objetos. Corte la corriente que pase por el electroimán y describa lo que sucede con dicha atracción. Repita el experimento sustituyendo el clavo de hierro (núcleo de electroimán) por un objeto de acero (una pequeña llave de turcas) que no se encuentre previamente imantado. Tomando en cuenta lo que pasa cuando se corta la corriente, responda: ¿cuál de los materiales (hierro común o acero) presenta una histéresis más mas acentuada?.

Figura 2.5 Un electroimán


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 IV. CAIDA DE VOLTAJE INTERNA EN UNA BATERÍA Arme los siguientes circuitos, tome lecturas y calcule la resistencia interna

V1=

Figura 2.6 Circuito para medir el voltaje en una batería.

Figura 2.7 Caída de voltaje interna en una batería.

V2= V2=V1-ri I

Obtener ri=


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PRÁCTICA No. 3 CONSTRUCCIÓN DE PROTOTIPO MOTORGENERADOR C.D. OBJETIVOS: Construir un prototipo de motor de corriente directa y comprobar su principio de funcionamiento observando que gire; 1. Construir un prototipo de generador de corriente directa y comprobar su funcionamiento observando y midiendo el voltaje generado 2. Acoplar los dos prototipos.

INTRODUCCIÓN: El campo magnético de un imán permanente sólo tiene fuerza suficiente como para hacer funcionar un generador pequeño o motor. Por ello, los electroimanes se emplean en máquinas grandes. Tanto los motores como los generadores tienen dos unidades básicas: el inductor, que crea el campo magnético y que suele ser un electroimán, y la armadura o inducido, que es la estructura que sostiene los conductores que cortan el campo magnético y transporta la corriente inducida en un generador, o la corriente de excitación en el caso del motor. En general, los motores de corriente continua son similares en su construcción a los generadores. De hecho podrían describirse como generadores que funcionan al revés. Cuando la corriente pasa a través de la armadura de un motor de corriente continua, se genera un par de fuerzas debido a la acción del campo magnético, y la armadura gira. La función del conmutador y la de las conexiones de las bobinas del campo de los motores es exactamente la misma que en los generadores.

EQUIPO Y MATERIAL: Alambre magneto 2 Cajas de cerillos o equivalente Palo redondo de madera o equivalente Imanes permanentes Base de madera o equivalente Argollas ligas clavos eliminador de baterías


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PROCEDIMIENTO: 1. Seguir los pasos de las imágenes 2. En lugar de pilas conectarlo directamente a la corriente para que pueda trabajar adecuadamente 3. Construir dos ejemplares del mismo tipo, 4. Acoplarlos, mediante el uso de dos poleas y una banda, puede incluirse un mecanismo para ajustar la banda; de tal manera que uno actúe como motor y el otro como generador.

Figura 3.1 Diseño de un motor de CD sencillo.


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PRÁCTICA No. 4 MOTOR DE CORRIENTE OPERACIÓN CON CONTROL MANUAL

DIRECTA,

OBJETIVOS: 1. Arrancar un motor de corriente directa tipo derivado (shunt) con un reóstato de arranque; 2. Variar su velocidad con un control manual de campo y alimentando con voltaje de alimentación variable; 3. Invertir su sentido de giro

INTRODUCCIÓN: El motor es un elemento indispensable en un gran número de aplicaciones que van desde las más pequeñas hasta las que necesitan mucha potencia. El conocimiento de su forma de trabajo y sus propiedades es imprescindible para cualquier persona interesada que emplee estos componentes; pero sin duda es de vital importancia tener un conocimiento detallado suficiente para el montaje, operación o mantenimiento de dichos equipos, con el objeto de poder efectuar la selección más adecuado y así poder obtener el mejor rendimiento de los mismos.

EQUIPO Y MATERIAL: 1 Motor de CD “DE LORENZO”.

1 Reóstato variable de 11 ohms. 1 Reóstato variable de 100 ohms.

1 Multímetro. 1 Voltímetro de CD 300 V. 2 Amperímetros 1 de CD 3 y otro de 30 A. 18 Conectores (tres cortos, tres medianos, tres largos). 1 Tacómetro.


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PROCEDIMIENTO: 1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación. 2. Conecte el circuito siguiente para el motor DE LORENZO:

Figura 4.1 Diagrama de un motor de cd shunt para de Lorenzo.

3. Realiza el arranque del motor. Sigue las instrucciones de la teoría que se dio en clase y que debe estar contenida en los principios de funcionamiento del motor. Verifica que el reóstato de arranque esté en la posición de máximo valor y el reóstato de campo en el mínimo (cero). Toma mediciones en el arranque y en estado estable. 4. Varía la velocidad del motor mediante los dos procedimientos explicados en clase, primero variando VT y luego variando IF. Mide la velocidad y los parámetros necesarios en distintas condiciones de velocidad. Toma las mediciones. voltaje

amperímetro de 3 A.

amperímetro de 30 A.

r.p.m.

giro

Tabla 4.1 Análisis de Mediciones motor de cd. De Lorenzo


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 5. Desconecta la alimentación y para el motor. De nuevo pon el reóstato de arranque en su posición de máximo valor y el de campo en su mínimo. 6. Intercambia las terminales del campo o de la armadura y arranca de nuevo el motor de c.d. observa el giro del motor ¿qué sucede? 7. Desconecta la alimentación para detener el motor.


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PRÁCTICA Nº 5 MOTOR DE CORRIENTE ARRANCADOR MANUAL DE PLACA FRONTAL

DIRECTA,

OBJETIVOS: 1. Arrancar un motor de corriente directa tipo derivado (shunt) con un reóstato de arranque; 2. Variar su velocidad con un control manual de campo y alimentando con voltaje de alimentación variable; 3. Invertir su sentido de giro

INTRODUCCIÓN: El motor es un elemento indispensable en un gran número de aplicaciones que van desde las más pequeñas hasta las que necesitan mucha potencia. El conocimiento de su forma de trabajo y sus propiedades es imprescindible para cualquier persona interesada que emplee estos componentes; pero sin duda es de vital importancia tener un conocimiento detallado suficiente para el montaje, operación o mantenimiento de dichos equipos, con el objeto de poder efectuar la selección más adecuado y así poder obtener el mejor rendimiento de los mismos.

EQUIPO Y MATERIAL: 1 motor de C.D. de 2 kW “Labvolt.” 1 arrancador de placa frontal 1 reóstato variable de 225 ohms del equipo labvolt

1 1 1 1 18 1

Multímetro Vóltmetro de C.D. 300 VCD Ampérmetro de C.D. 3 ACD Ampérmetro de C.D. 30 ACD Conectores (tres cortos, tres medianos, tres largos) Tacómetro


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PROCEDIMIENTO: 1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación. 2. Conecte el circuito siguiente para el motor labvolt.

Figura 5.1 Diagrama de conexión del motor de CD. Para Lavolt.

3. Realiza el arranque del motor, sigue las instrucciones de la teoría que se dio en clase y que debe estar contenida en los principios de funcionamiento del motor o sigue las instrucciones del maestro y toma nota. Verifica que el reóstato de campo esté en el mínimo valor (cero). Toma mediciones en el arranque y en estado estable 4. Varía la velocidad del motor mediante los dos procedimientos explicados en clase, primero variando VT y luego variando IF. Mide la velocidad y los parámetros necesarios en distintas condiciones de velocidad. Toma las mediciones. voltaje amperímetro amperímetro r.p.m. giro de 3 A. de 30 A.

Tabla 5.1 Análisis de Mediciones Motor de cd. Lavolt.


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 11. desconecta la alimentación y para el motor, la palanca del arrancador deberá regresar automáticamente. poner otra vez el reóstato de campo en su mínimo valor. 12. cambia las terminales del campo o de la armadura y arranca de nuevo el motor de c.d. observa el giro del motor ¿qué sucede? 13. desconecta la alimentación para detener el motor.


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PRÁCTICA No. 6 RECONOCIMIENTO DE EQUIPO DE CONTROL OBJETIVOS: Identificar distintos dispositivos de control midiendo resistencia y probando continuidad y discontinuidad de los mismos. Identificar los dispositivos de equipos didácticos de control Energizar bobinas de alguno o algunos contactores y probar continuidad de sus contactos

INTRODUCCIÓN: Los motores eléctricos proporcionan la fuerza motriz que operan las máquinas modernas. Para ejecutar varias operaciones, con frecuencia repetidamente es necesario equipar cada unidad o sistema con un controlador diseñado apropiadamente el cual operará automática y manualmente las funciones de control deseadas. Estos presentan una variada y extensa cantidad de elementos de control, como son: Estaciones de botones múltiples y simples, contactores, relevadores de tiempo, lámparas indicadoras; como son los elementos con los cuales estaremos trabajando, es importante conocer su funcionamiento, las partes que los componen además de identificar su tensión y corriente nominal de operación.

MATERIAL Y EQUIPO: Contactores Temporizadores Lámparas de señalización Interruptores de límite, flotador, etc Módulos didácticos Interruptor de seguridad Estación múltiple de botones Estación sencilla 8 conectores

PROCEDIMIENTO: 1. 2. 3. 4. 5.

Identificar terminales de los módulos. Medir resistencia óhmica de bobinas. Verificar continuidad en terminales de los dispositivos. Energizar algunos y observar su funcionamiento. Hacer dibujos de los dispositivos o tomar fotos.


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PRÁCTICA No.7 CIRCUITOS BÁSICOS DE CONTROL OBJETIVOS: 1. Arrancar un motor trifásico de inducción con un control de dos alambres. 2. Arrancar un motor trifásico de inducción con un control de tres alambres. 3. Arrancar dos motores trifásicos con una estación de botones. Arranca uno inmediatamente y otro después de un tiempo.

INTRODUCCIÓN: Un control de dos alambres puede ser un interruptor que tenga una posición definida de cerrado y abierto, están diseñados para manejar pequeñas corrientes y para motores trifásicos se requieren de mas contactos que el que se proporciona en el control de dos alambres. Los controles de tres alambres consisten en dispositivos tales como estaciones de botones de contacto momentáneo (estaciones de parar-arrancar) y termostatos de doble acción.

MATERIAL Y EQUIPO: 2 Motores trifásicos de inducción. 2 Interruptores trifásicos de fusibles. 1 Interruptor monofásico de fusibles. 2 Contactores (separados). 1 Temporizador. 1 Estación de botones. 24 Conectores. 1 Multímetro. 1 Amperímetro de gancho.


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PROCEDIMIENTO: 1. Conecte , opere y mida corriente y voltaje del circuito de control de dos alambres siguiente:

Figura 7.1 Circuito de control y fuerza para un motor trifásico de inducción.

2. Conecte , opere y mida corriente y voltaje del circuito de control de tres alambres siguiente:

Figura 7.2 Circuito de control y fuerza para un motor trifásico de inducción con botón de paro.

3. Conecte , opere y mida corriente y voltaje del circuito de control siguiente

Figura 7.3 Circuito de control y fuerza para 2 motores trifásicos de inducción.


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PRÁCTICA No. 8 ARRANQUE DE UN MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA CON ESTACIÓN DE BOTONES OBJETIVOS: 1. Reconocer el diagrama elemental mostrado y discernir entre el de control y el de fuerza 2. Conectar y operar un controlador de arranque y variación de velocidad para un motor de corriente directa, (con base en una estación de botones, un contactor, y un temporizador).

INTRODUCCIÓN: Para el arranque de motores eléctricos de C.C, es satisfactorio conectarlos a través de la línea. Esto se puede lograr mediante el uso de: “Arrancadores manuales de potencia fraccionaria” o con Contactores y arrancadores magnéticos. El control magnético a través de la línea de los motores de C.C se puede lograr de manera semejante al control de dos o tres alambres. En los motores grandes de C.C es necesario insertar una resistencia en serie con la armadura para reducir su corriente durante el arranque, ya que el torque y calor excesivo que produce esta corriente pueden dañar al motor y su carga acoplada, si se conecta una resistencia en serie con la armadura se eliminaran estos resultados dañinos.

MATERIAL Y EQUIPO: 1 1 1 1 20 1

Motor de c.d. Labvolt 175 W-1800rpm-120V-2.8 A o motor Teleternick ¼ hp Contactor de 120 vcd Temporizador de 120 vcd Reóstato de 500 ohms 100 watts Conectores de distintos tamaños Multímetro


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PROCEDIMIENTO: 1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación. 2. Conectar el diagrama 3. Arrancar y operar el motor

Figura 8.1 Diagrama de escalera para el arranque de un motor de CD.


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PRÁCTIVA No. 9 ARRANCADOR AUTOMÁTICO RELEVACIÓN DE UN MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA

POR

OBJETIVOS: 1. Reconocer el diagrama elemental del controlador 2. Conectar y operar el arrancador 3. Reconocer las partes del arrancador en su interior y analizar su funcionamiento

INTRODUCCIÓN: El estudio del arranque de los motores tiene una gran importancia práctica ya que la elección correcta de las características de los motores eléctricos y arrancadores a instalar están basados en el conocimiento de las particularidades de este régimen transitorio. El comportamiento dinámico del conjunto motor-maquina accionada, esta regido por: el par del motor, el par resistente, el momento de inercia y la velocidad angular de dicho conjunto. Los arrancadores automáticos están proyectados para realizar las mismas funciones que los manuales cuando se gobiernan, por uno o más pulsadores o interruptores de arranque manuales, accionados a distancia o localmente. Este arrancador es de lazo abierto, ya que se maneja la potencia del motor de una forma prefijada, con independencia del funcionamiento del motor. Un motor Shunt no puede arrancarse a plena tensión, es por ello que el rotor es acelerado por medio de un reóstato de tres tomas conectado en serie con la armadura, conforme se acelera el motor, se cortocircuita parte de la resistencia, reduciendo su valor.

MATERIAL Y EQUIPO: 1 1 1 1 20

Arrancador automático de motor de C.D. Reóstato de 225 ohms, 225 Watts Motor de corriente directa Labvolt 2 kW -1800 rpm-120 V-23 A Multímetro conectores de diferentes tamaños


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PROCEDIMIENTO: 1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación. 2. Conectar el diagrama.

Figura 9.1 Diagrama de arranque automático por relevación de un motor de CD.

3. Arrancar y operar el motor 4. observar el funcionamiento de las boinas A1, A2 y A3.


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PRÁCTIVA No.10 CAMPO MAGNETICO GIRATORIO OBJETIVOS: 1. Comprobar la formación del campo magnético giratorio, 2. Construir una pequeña máquina eléctrica trifásica, con los principios del campo magnético giratorio,

INTRODUCCIÓN: El campo creado por una corriente senoidal al circular por una bobina es también senoidal, es decir, que cambia de sentido en el tiempo pasando en cada inversión por cero. Para conseguir el giro del rotor en los motores CA es necesario crear un campo giratorio que mediante acoplamientos magnéticos provoque el giro. El giro del campo se consigue como resultante de dos o más campos senoidales defasados entre si. La suma de los campos generados por cada fase de un sistema polifásico produce en cada instante un campo resultante cuyo sentido es giratorio.

MATERIAL Y EQUIPO: A consideración del alumno de acuerdo con la forma y capacidad con la que considere construir su máquina,


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PROCEDIMIENTO: Se puede obtener un campo giratorio haciendo circular tres corrientes defasadas entre sí 120º por tres bobinas cuyos ejes están desfasados a su vez 120º en el espacio. Para ello podemos aplicar corriente trifásica a tres bobinas colocadas a 120º unas de otras. Al colocar un imán en su centro, gira, indicando la existencia de un campo giratorio. En esta práctica se da la libertad de elegir la forma de construcción, pudiendo ser una de ellas la mostrada en la figura.

Figura 10.1 Campo formado por 4 bobinas.


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PRÁCTICA No.11 NOMBRE DE LA PRÁCTICA:

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PRÁCTICA No. 11 CONTROL DE VELOCIDAD MANUAL DE UN MOTOR DE ROTOR DEVANADO TRIFÁSICO OBJETIVO: Que el alumno compruebe lo ya aprendido en clase con respecto al control de velocidad de un motor de rotor devanado, su construcción, su conexión y su manipulación dependiendo de las necesidades que cada proceso de producción requiera ya dentro de la industria.

INTRODUCCIÓN El motor de jaula de ardilla tiene el inconveniente de que la resistencia del conjunto es invariable, no son adecuados cuando se debe regular la velocidad durante la marcha. En estos casos se utiliza el motor de rotor devanado que, como su nombre lo indica, está constituido por un devanado trifásico similar al del estator, cuyos arrollamientos aislados terminan en anillos rozantes que se conectan por medio de escobillas a un dispositivo de control. Este dispositivo permite:  aumentar la cupla de arranque.  variar la velocidad del motor en marcha.

MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR 1 Motor con rotor devanado. 1 Reóstato trifásico. 2 Amperímetros de gancho. 1 Tacómetro. 15 Conectores. 1 Multímetro.

PROCEDIMIENTO: 1. Identificación del equipo, haciendo esquemas leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación.


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 2. Verificar que los fusibles del interruptor de cuchillas estén en buenas condiciones. 3. Conectar el diagrama mostrado.

Figura 11.1 Conexión de un Motor Rotor devanado trifásico.

4. Una vez montado el circuito según el esquema realice el arranque del motor primero con el reóstato hasta su máximo valor de resistencia y poco a poco valla bajando la resistencia para aumentar la velocidad del rotor, posteriormente vuélvalo a subir, y sígalo manipulando de la misma forma para observar los cambios de velocidad que hace conforme se opera. 5. Haga las mediciones y anotaciones correspondientes. 6. Desconecte la alimentación para detener el motor. Resistencia

Resistencia

Resistencia

máxima:

media:

mínima:

Corriente estator Arranque

Corriente estator Estable

Corriente Rotor Arranque Corriente Rotor Estable Velocidad

Voltaje de línea Tabla 11.1 Análisis de mediciones en el arranque y al variar la velocidad del motor rotor devanado trifásico.


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PRÁCTICA No. 12 SELECCIÓN DE LA VELOCIDAD POR MEDIO DE ESTACIÓN DE BOTONES DE UN MOTOR DE ROTOR DEVANADO OBJETIVOS: 1. Reconocimiento del diagrama y materiales a utilizar para el desarrollo de esta práctica. 2. Conectar y operar el circuito del diagrama mostrado abajo. 3. Realizar mediciones de velocidad, corriente, y voltaje al arranque y en operación

INTRODUCCIÓN: En estos motores, el estator posee las mismas características que el motor con rotor en cortocircuito, pero el rotor se construye insertando un devanado trifásico en las ranuras de un núcleo cilíndrico de chapas magnéticas. Este devanado se conecta normalmente en estrella y los tres terminales restantes se conectan a tres anillos rozantes que a través de unas escobillas permiten la conexión exterior de unas resistencias para limitar la corriente rotórica. La inserción de estas resistencias permite la reducción de la intensidad de arranque manteniendo un buen par que incluso puede ser máximo en el arranque. Los contactores magnéticos consisten en un arrancador magnético para conectar el circuito primario a la línea, y uno o más contactos de aceleración para conmutar la resistencia de un circuito secundario. El número de contactores de aceleración en el secundario varía con la capacidad nominal, empleándose un número suficiente para asegurar la aceleración suave y mantener la oleada de corriente dentro de límites prácticos.

MATERIAL Y EQUIPO: 1 1 3 2 40 1 1 1 1

motor de rotor devanado. reóstato trifásico. contactores. estaciones de botones. cables bananas. Interruptor de cuchillas trifásico. multímetro. amperímetro de gancho. Tacómetro.


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PROCEDIMIENTO: 1. Identificación del equipo, haciendo esquemas leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación. 2. Conectar el diagrama de control, y verificar su funcionamiento. 3. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar.

Figura 12.1 Diagrama escalera de control y fuerza para un Motor Rotor Devanado

4. Operar el motor para los tres niveles de velocidad. 5. Realizar mediciones. ING. JOSÉ ALFREDO ZENDEJAS TEPICHIN

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 VOLTAJE VL1L2= VL2L3= VL3L1= CORRIENTE IARRL1= IARRL2= IARRL3=

Tabla 12.1 Voltajes y corrientes de arranque para el Motor Rotor devanado.

EN BAJA

EN MEDIA

EN ALTA

VOLTAJE

VOLTAJE

VOLTAJE

VM1M2=

VM1M2=

VM1M2=

VM2M3=

VM2M3=

VM2M3=

VM3M1=

VM3M1=

VM3M1=

CORRIENTE

CORRIENTE

CORRIENTE

IOM1=

IOM1=

IOM1=

IOM2=

IOM2=

IOM2=

IOM3=

IOM3=

IOM3= RPM=

RPM=

RPM=

Tabla 12.2 Análisis de Mediciones para el Motor Rotor devanado.


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PRÁCTICA No. 13 MOTOR DE INDUCCIÓN. PARÁMETROS DE CIRCUITO EQUIVALENTE Y CURVA PAR VELOCIDAD. CORRIENTE DE ARRANQUE A TENSIÓN PLENA. OBJETIVOS: 1. Obtener el factor de potencia al arranque de un motor de C.A. trifásico jaula de ardilla. 2. Obtener el factor de potencia en vació del mismo motor (puentear la bobina de corriente de los wáttmetros cuando se arranque el motor). 3. Observar y registrar el pico de elevación de corriente de arranque (puentear la bobina de corriente de los wáttmetros cuando se arranque el motor).

INTRODUCCIÓN: Los motores de inducción se pueden arrancar, simplemente conectándolos a la línea de potencia. La corriente que necesita la maquina en el arranque puede causar en las líneas del sistema de alimentación una caída de voltaje significativa. En motores de inducción de jaula de ardilla, las corrientes de arranque pueden tener valores que varían ampliamente, dependiendo en primer lugar de la potencia nominal del motor y de la resistencia efectiva del rotor en el instante de arranque, y que fluctúan de tres a seis veces la corriente nominal del motor dependiendo de su diseño. El factor de potencia es bajo al arranque y es también bajo en operación en vacío. Al arranque el factor de potencia depende del diseño del motor, pero el factor de potencia en operación mejora cuando se le aplica carga al motor siendo el mejor a plena carga.

MATERIAL Y EQUIPO: 1 fuente variable trifásica. 2 wáttmetros de la misma escala. 1 vólmetro de c,c,. 1 amperímetro. 1 multímetro. 2 transformadores de corriente si el motor es de 10 ó 15 hp. .1 motor trifásico jaula de ardilla. ING. JOSÉ ALFREDO ZENDEJAS TEPICHIN

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PROCEDIMIENTO: Identificación del equipo, haciendo esquemas leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación. Conectar el diagrama.

Figura 13.1 Diagrama Conexión Motor Jaula de Ardilla.

Realizar mediciones. V

W1

W2

I

f.p.

OBSERVACIONES

Rotor

Con poco voltaje obtener la

bloqueado

corriente nominal *

Permitir el arranque

Vacío

puenteando las terminales de la bobina de corriente

Tabla 13.1 Análisis de mediciones (Rotor bloqueado y al vacío).

*NO DEBE GIRAR EL MOTOR.


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PRÁCTICA No. 14 CONTROL DE MOTOR ELÉCTRICO TRIFÁSICO POR ESTACIÓN DE BOTONES PARA CONTROL REVERSIBLE OBJETIVOS: 1. Reconocimiento del circuito mostrado. 2. Conectar y operar los circuitos de control y fuerza. 3. Realizar mediciones de corriente, voltaje a tensión reducida y en vació.

INTRODUCCIÓN: Los motores trifásicos pueden invertir la dirección de su rotación al intercambiar dos puntas cualesquiera de la línea. Con los controladores magnéticos, esto se consigue con el uso de arrancadores reversibles. Estos arrancadores, alambrados de acuerdo con las normas NEMA, intercambian las líneas L1 y L3. Esto requiere dos contactores, uno para marcha hacia delante y otro para reversa. Se debe impedir que los contactos se energicen simultáneamente o se cierren al mismo tiempo y causen un corto circuito.


contactores de 127 V ca. interruptores de cuchillas (uno monofásico y otro trifásico). multímetro. conectores. motor trifásico de rotor devanado. estaciones de botones.

PROCEDIMIENTO: 1. identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación. 2. Interpretar los circuitos de control y fuerza. 3. Conectar el diagrama de control, y verificar su funcionamiento


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Figura 14.1 Diagrama de control para motor trifásico rotor devanado.

1. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar.

Figura 14.2 Diagrama de fuerza para motor trifásico rotor devanado.

2. Realizar mediciones. VOLTAJE PLENO

V=

CORRIENTE DE ARRANQUE (pico) Iarr=

CORRIENTE DE ARRANQUE (estable) Iarr=

CORRIENTE EN VACIO

Ivacio= Tabla 14.1 Análisis de Mediciones.


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PRÀCTICA No. 15 ARRANQUE DE MOTOR TRIFÁSICO DE INDUCCIÓN POR RESISTENCIAS OBJETIVOS: 1. Reconocer las ventajas del arranque con voltaje reducido. 2. Conectar y operar el circuito. 3. Conocer el arranque y control de un motor por medio de resistencias en serie y observar como baja el valor del amperaje utilizando resistencias.

INTRODUCCIÓN: Un método simple para arrancar un motor a voltaje reducido es mediante la conexión de una resistencia en serie en la línea del motor. Por tanto la velocidad y corriente de arranque del motor se reducen, y las resistencias se pueden desconectar cuando el motor alcance cierta velocidad, entonces el motor funciona con todo el voltaje de la línea. Este tipo de arranque se emplea cuando se debe arrancar con torque limitado, o para tomar una corriente limitada para evitar trastornos excesivos en la línea de energía.

MATERIAL Y EQUIPO 1 1 1 1 1 20 1

motor trifásico de inducción. banco resistivo. estación de botones. contactor. timer. conectores. multímetro.


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PROCEDIMIENTO: 1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación. 2. Conectar el diagrama de control, y verificar su funcionamiento.

M

Figura 15.1 Diagrama de control para Motor Trifásico de Inducción arranque por resistencias.

3. Conectar el diagrama de fuerza, las tres resistencias deben ser iguales y arrancar.

Figura 15.2 Diagrama de fuerza para motor Trifásico de Inducción arranque por resistencias.

4. Verificar que después de activarse la bobina s, las resistencias estén en corto circuito.


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 5. Realizar las siguientes mediciones. VOLTAJE REDUCIDO

VOLTAJE PLENO

VT1T2=

VT1T2=

VT2T3=

VT2T3=

VT3T1=

VT3T1=

CORRIENTE DE ARRANQUE IARR1=

CORRIENTE EN VACIO IO1=

IARR2=

IO2=

IARR3=

IO3=

Tabla 15.1 Análisis de Mediciones.


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PRACTICA No. 16 NOMBRE DE LA PRÁCTICA:

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PRÁCTICA No. 16 ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFÁSICO POR AUTOTRANSFORMADOR OBJETIVOS: 1. Interpretar los circuitos de control y fuerza para este tipo de arrancador. 2. Conocer el arranque y control de un motor con autotransformador y observar cuando baja el valor del amperaje utilizando taps del 50%. 3. Conectar y operar el circuito.

INTRODUCCIÓN: Este tipo de arrancador se utiliza con motores jaula de ardilla para limitar la corriente que toman, o para disminuir la resistencia de la maquinaria impulsada. Este tipo de arrancador, generalmente reduce el voltaje en las terminales del motor, por medio de dos autotransformadores conectados en delta abierta. Debido al voltaje bajo de arranque, el motor tomara menos corriente y desarrollara menos torque que si se conectara al voltaje de línea.

MATERIAL Y EQUIPO: 1 2 2 1 30 2 1 1

motor de inducción. autotransformador. contactores. temporizador. conectores. interruptores monofásicos. estación de botones. multímetro.

PROCEDIMIENTO: 1. Identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos de placa del motor, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación. 2. Conectar el diagrama de control, y verificar su funcionamiento para poder arrancar el motor.


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Figura 16.1 Diagrama de control para motor trifásico arranque por autotransformador.

3. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar.

Figura 16.2 Diagrama de fuerza para un motor trifásico arranque por autotransformador.

4. Medir el valor de las corrientes (al 50 % y al 100%) de L1, L2, L3 por separado cuando el motor esta a plena tensión sin carga. 5. Medir el valor del voltaje (al 50 % y al 100%) de L1 a L2 y de L2 a L3 por separado.


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PRÁCTICA No. 17 ARRANCADOR ESTRELLA-DELTA OBJETIVOS: 1. Reconocer los circuitos de control y fuerza. 2. Conocer el arranque y control de un motor por medio del método estrella–delta. 3. Observar la relación existente entre la corriente y el voltaje en estrella y en delta.

INTRODUCCIÓN: Los motores en estrella delta son similares en construcción a los motores de inducción jaula de ardilla, salvo que los seis extremos de los tres devanados se sacan hasta las terminales permitiendo la conexión en estrella-delta. Estos motores se usan para mover cargas centrífugas como ventiladores, sopladores y bombas, y en aplicaciones en las que se requiere un torque de arranque reducido y una corriente de arranque reducida.

MATERIAL Y EQUIPO: 1 estación de botones 1 temporizador 2 contactores 1 motor trifásico de 6 terminales 20 conectores 1 amperímetro 1 multímetro

PROCEDIMIENTO: 1. identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación. 2. Conectar el diagrama de control, y verificar si sirve para poder arrancar el motor. 3. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar el motor.


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 4. Medir el valor de las corrientes tanto en estrella como en delta, además de la corriente de arranque tanto en estrella, como en delta. 5. Medir el valor del voltaje en las termínales de los devanados del motor, en estrella y en delta.

Figura 17.1 Diagrama de Control para un motor trifásico conectado en estrella/delta

Figura 17.2 Diagrama de Fuerza para un motor trifásico.


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 TABLA DE MEDICIONES

VOLTAJE REDUCIDO (ESTRELLA)

VOLTAJE PLENO (DELTA)

V14=

V14=

V25=

V25=

V36=

V36=

CORRIENTE DE ARRANQUE IARR1=

IARR2=

IARR3=

CORRIENTE EN VACIO IO1=

IO2=

IO3=



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PRÁCTICA No. 18 ARRANQUE DE UN MOTOR DE EMBOBINADO PARCIAL (BIPARTIDO) OBJETIVOS: 1. Conocer el arranque y control de un motor de embobinado parcial. 2. Interpretar, conectar y operar los diagramas de control y fuerza. 3. Observar la relación existente entre los parámetros de voltaje y corriente al arranque y en estado estable.

INTRODUCCIÓN: Los motores de embobinado parcial son similares en construcción a los motores de inducción jaula de ardilla, salvo que tiene dos devanados idénticos que se pueden conectar en secuencia a la línea de alimentación. Como al arranque solo la mitad de los devanados se conecta se obtiene una corriente y torque reducido. Estos motores se usan para mover cargas centrífugas como ventiladores, sopladores y bombas, y para otras cargas en las que se requiere un torque de arranque reducido y una corriente de arranque reducida.

MATERIAL Y EQUIPO: 1 1 1 1 20 1 1

motor trifásico de embobinado parcial estación de botones temporizador contactor conectores amperímetro multímetro

PROCEDIMIENTO: 1. identificación del equipo: haciendo esquemas, leyendo y anotando datos de placa del motor, de los reóstatos, del equipo de medición, de la consola y de la fuente de alimentación. 2. Conectar el diagrama de control, y verificar si sirve para poder arrancar el motor (el contacto s se cierra después de 3 seg.). 3. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar el motor. 4. Medir el valor de la corriente de arranque y en estado estable. ING. JOSÉ ALFREDO ZENDEJAS TEPICHIN

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Figura 18.1Diagrama de control para un motor bipartido.

Figura 18.2 Diagrama de control para un motor bipartido.

TABLA DE MEDICIONES CORRIENTE DE ARRANQUE

CORRIENTE EN VACIO

IARR1=

IO1=

IARR2=

IO2=

IARR3=

IO3=



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PRÁCTICA No. 19 CONTROL DE MOTOR MONOFÁSICO (ARRANQUE POR CAPACITOR) OBJETIVOS: 1. Reconocer los circuitos de control y fuerza. 2. Conocer el arranque y control de un motor monofásico por medio del arranque por capacitor. 3. Observar el funcionamiento del motor al arranque y en estado estable.

INTRODUCCIÓN: Este motor es similar al de fase partida en su construcción excepto en que se conecta un capacitor en serie en el bobinado de arranque. La corriente que es liberada por el capacitor durante el arranque hace que el par de arranque de estos motores sea dos veces mayor que uno de fase partida sin capacitor. El par de arranque de un motor de fase partida con capacitor es producido por un campo magnético giratorio dentro del motor. Este campo relocaliza el devanado de arranque 90 grados eléctricos desfasados con respecto al bobinado de trabajo, lo que hace que la corriente en el devanado de arranque se adelante a la del devanado de trabajo. Esta condición produce un campo magnético giratorio en el estator, el cual a su vez induce una corriente en el devanado del rotor efectuando la rotación.


estación de botones contactor motor monofásico (arranque por capacitor) conectores amperímetro multímetro


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PROCEDIMIENTO: 1. Observar detenidamente el diagrama eléctrico y reconocer su funcionamiento 2. Conectar el diagrama de control, y verificar si sirve para poder arrancar el motor. 3. Conectar el diagrama de fuerza y arrancar el motor.

Figura 19.1 Diagrama de conexión para motor monofásico arranque con capacitor.

4. Medir el valor de las corrientes en el arranque y en estado estable. 5. Medir el valor del voltaje en las termínales de los devanados del motor, 6. invertir el sentido de giro con el siguiente diagrama.

Figura 19.2 Diagrama de Conexión para motor monofásico arranque con capacitor invirtiendo el sentido de giro.


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PRÁCTICA No. 20 CONTROLADOR DE MOTOR DE CORRIENTE DIRECTA POR S.C.R. OBJETIVO: 1. Construir un circuito de estado sólido, el cual tendrá la capacidad de variar la velocidad de un motor de C.D. 2. Reconocer el diagrama elemental del controlador. 3. Estudiar los elementos que la componen y analizar su funcionamiento. 4. Conectar y operar el controlador. 5. Observar el cambio de velocidad.

INTRODUCCIÓN: Un reductor de velocidad de estado sólido es un dispositivo electrónico que permite disminuir la velocidad del motor, desde su valor nominal hasta el reposo total. El circuito cuenta con tres partes principales que permiten su funcionamiento, las cuales son: Puente rectificador de onda completa Esta formado por cuatro diodos rectificadores de silicio con capacidad de 6 A Su función es transformar la corriente alterna en corriente directa pulsante. Alimenta tanto al circuito de control de dispara como al circuito de fuerza. Circuito de fuerza El circuito de fuerza lo constituye básicamente el SCR, ya que es éste el encargado de disminuir el voltaje de alimentación de la armadura para que disminuya su velocidad de rotación. El SCR “recorta” los pulsos de la corriente directa y por lo tanto varia la forma de onda, lo que provoca una disminución del voltaje RMS. Tanto la amplitud como la frecuencia se mantienen igual. Circuito de control de disparo El circuito de control de disparo es el cerebro del controlador. Es el encargado de disparar al SCR en el momento conveniente para que esta realice su trabajo correctamente. De este circuito depende la calidad de control que se pueda tener sobre el motor y existen desde pequeños y sencillos circuitos analógicos, hasta complejos circuitos digitales que permiten un control muy precisó de la velocidad.


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MATERIAL Y EQUIPO: 1 Motor de CD, 175 W, 1800 rpm, 120 V, 2.8 A. 1 Componentes electrónicos (mostrados en el circuito), 1 tablilla fenólica o protoboard. 1 Multímetro. 1 Amperímetro 5 A CD. 1 Tacómetro. 8 Conectores medianos.

PROCEDIMIENTO: 1. Armar el circuito electrónico como se muestra en el diagrama anexo. 2. Realice las conexiones del campo y la armadura del motor como se muestra en el diagrama. 3. Poner en marcha el motor energizando el circuito electrónico, preferentemente con el potenciómetro (R2) en su mínimo valor. 4. Tomar las mediciones necesarias de voltaje, corriente y rpm del motor de acuerdo a la variación de velocidad del mismo.

Figura 20.1 Conexión de campo y armadura para un motor de CD. Controlado por S.C.R.

Recomendaciones:  

Proteger el circuito con un fusible miniatura de 3A. conectándolo en serie con el cable de alimentación de +120 V CD. Para efectos de prueba del circuito electrónico, puede sustituir el campo y la armadura del motor por 2 lámparas incandescentes de 100 W/ 120V.


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PRÁCTICA No. 21 VARIADOR DE FRECUENCIA ALTIVAR 16 OBJETIVOS: 1. Conocer el funcionamiento del Altivar 16 por variación de frecuencia. 2. Arrancar un motor trifásico mediante el Altivar 16. 3. Variar la velocidad del motor, cuando se cambia de frecuencia con el Altivar

INTRODUCCIÓN: Los variadores de velocidad se basan en el principio de modificación de velocidad a través de la variación de frecuencia, pueden ser programados para cambiar la velocidad en un proceso de manera controlada sin causar disturbios en la red de alimentación, además, alarga la vida útil del motor y de las piezas mecánicas ya que se le pueden asignar a las maniobras rampas de aceleración - deceleración que hacen que la velocidad aumente progresivamente sin causar esfuerzos, ni fatiga mecánica. La desventaja es su costo con relación a los controles de motores convencionales pero a la larga el beneficio es mayor. Para variar la velocidad de un motor es necesario cambiar el número de polos del motor, modificar su deslizamiento o variando la frecuencia de alimentación. El cambio de número de polos está limitado por los escalones fijos de velocidad que se obtienen. El control del deslizamiento se puede realizar variando el voltaje de alimentación al motor o empleando un rotor de resistencia variable, siendo ambos sistemas ineficientes y de altos costos operativos ó de mantenimiento. El método más eficiente de controlar la velocidad de un motor eléctrico es por medio de un variador electrónico de frecuencia. El variador de frecuencia regula la frecuencia del voltaje aplicado al motor, logrando con ello modificar su velocidad. Sin embargo, se debe tener presente que el cambio de frecuencia debe estar acompañado por un cambio del voltaje aplicado al motor para no saturar el flujo magnético dentro del rotor.

EQUIPO Y MATERIAL: 1 1 1 1 8

Variador Altivar 16. Motor de inducción trifásico. multímetro. amperímetro de gancho. conectores.


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PROCEDIMIENTO: 1. Identificación del equipo: Haciendo esquemas, leyendo los principios de funcionamiento de Altivar 16 y anotando datos de placa deL motor. 2. Conectar la línea (220V) a un interruptor trifásico y conectar el siguiente diagrama.

Figura 21.1Diagrama de Conexión del control Altivar 16

3. Accionar el interruptor del control Altivar (de la Posición 0 a 1), 4. El control de velocidad deberá estar en la escala de cero, así como también el selector de adelanto (forward) y el atraso (reverse) deberá estar en cero, 5. Visualizar el display y corroborar que esté en funcionamiento 6. Mover la posición del contacto ya sea en adelanto (FV) o en reversa (RV). El motor se encuentra ya listo para ser arrancado. No lo hace puesto el controlador de la velocidad se encuentra en la posición cero. 7. El motor podrá arrancar variando la velocidad con el controlador. 8. Observar los datos que aparecen en el display. Esto se lleva acabo de presionando el botón (DATA) y sucesivamente el botón (), aparecerán diferentes comandos los cuales haremos referencia a continuación:  HSP ---------- “FRECUENCIA”  ULN ---------- “VOLTAJE”  LCR ---------- “CORRIENTE”  IEH ---------- “# FASES”  FRH ---------- “VARIACIÓN DE FRECUENCIA” Estos comandos dependen de la conexión del Altivar 16 y del motor que se esté utilizando. ING. JOSÉ ALFREDO ZENDEJAS TEPICHIN

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PRÁCTICA No. 22 CONTROLADOR BALDOR OBJETIVOS: 1. Conocer el funcionamiento del controlador BALDOR. 2. Arrancar un motor trifásico mediante el controlador BALDOR. 3. Variar la velocidad del motor, cuando se cambia de frecuencia con el controlador BALDOR.

INTRODUCCIÓN: El control convierte voltaje AC en voltaje CD, la corriente DC es entonces la anchura de pulso modulada en sintetizado de tres fases para el motor, el Baldor Serie 15H es un control inversor para motores De este modo, el control convierte la frecuencia de entrada fija en frecuencia de salida variable para hacer que el motor tenga una velocidad de operación variable. El rango de control de potencia esta basado en la designación NEMA para motores de 4 polos y 60HZ de operación a voltaje nominal de entrada. Puede ser programado por el usuario para operar en cuatro diferentes zonas de operación: El momento de torque estándar constante, El momento de torque estándar variable, El momento de estabilidad a torque constante o el momento de estabilidad a torque variable.

MATERIAL Y EQUIPO: 1 1 1 1 9

controlador baldor. Motor de inducción trifásico. multímetro. amperímetro de gancho. conectores.


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PROCEDIMIENTO: 1. Identificación del equipo: Haciendo esquemas, leyendo los principios de funcionamiento del controlador BALDOR y anotando datos de placa deL motor. 2. Conectar la línea (220V) a un interruptor trifásico y conectar el siguiente diagrama.

Figura 22.1 Diagrama de Conexión del motor inducción trifásico con controlador Baldor


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 ENCENDIDO 1.- Como mensaje de inicio se visualiza en la pantalla “BALDOR MOTOR DRIVE” 2.- Como pantalla de trabajo se visualiza el estado del motor OFF REMOTE

FREQUENCY 0.00 HZ

PROGRAMACIÓN 1.- Para arrancar el motor es necesario la programación de la frecuencia de base 2.- Presionando el botón PROGRAM nos manda al menú principal de programación PRESS PRESET

ENTER

FOR SPEEDS

3.- Con las flechas seleccionamos la opción PRESS V/HZ

ENTER AND

FOR BOOST

4.- Se presiona el botón ENTER para entrar al sub.-menú CTRL. P:

BASE

FREQ 00.00 HZ

5.- Se presiona enter y con las flechas se selecciona la frecuencia deseada, que oscila desde los 50 Hz a 400 Hz, con el botón SHIFT se seleccionan, las unidades, decenas o centenas CTRL.

BASE

050.0

FREQ 0 0.0HZ

6.- Se presionan las flechas hasta visualizar PRESS ENTER FOR MENU EXIT


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 Para regresar al menú principal 7.- Del menú principal se busca la opción PRESS ENTER PROGRAMMING

FOR EXIT

Y se presiona ENTER 8.

Se presiona el botón local, seguido del botón display con el mismo se visualiza

9.

Se presiona enter y se designa frecuencia de arranque deseada que oscila desde 0-120 Hz.

10.

Se presiona enter para establecer la frecuencia de arranque.

ARRANQUE 1.- Se presiona el botón local STOP LOCAL

FREQUENCY 0.00 HZ

2.- Se selecciona FWD (adelante) o REV (atrás) para inicial el movimiento del motor MEDICIONES 1.- Se presiona el botón DISPLAY para visualizar las condiciones del motor: velocidad, voltaje amperaje y frecuencia, esta se puede visualizar en forma general o individualmente presionando el botón DISPLAY FWD 230 V

1800 RPM

LOC 0.05 A

60 HZ

VARIACIÒN DE VELOCIDAD 1.- Para variar la velocidad se presiona las flechas velocidad deseada. ING. JOSÉ ALFREDO ZENDEJAS TEPICHIN

hasta encontrar la

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 NOTA No se debe mantener el botón presionado porque se dispara la velocidad, es decir la velocidad se designa de unidad en unidad. CAMBIO DE GIRO 1.- Para invertir el giro del motor se presiona el botón contrario al que se selecciono en un inicio, es decir FWD o REV. NOTA El cambio se puede realizar estando en funcionamiento el motor. TIEMPO DE ACELERACIÓN Y DESACELERACIÓN 1.- Se presiona el botón PROG para visualizar el menú principal y con las flechas se busca la opción mostrada y se presiona ENTER PRESS ENTER FOR ACCEL / DECEL RATE 2.- En el submenú se selecciona la opción siguiente y se presiona ENTER.

ACCEL TIME # 1 P:

0.0s

3.- Se busca el tiempo de aceleración para el arranque, este oscila de 0 3600 s y se presiona ENTER para salir. 4.- Con las flechas se busca la opción siguiente y se presiona ENTER. Se repite la misma operación usada en la designación del tiempo de la desaceleración. DECEL P:

TIME #1 0.0s

NOTA Esta opción es para una arranque y par suave. PARO 1.- Se presiona el botón STOP para detener el motor. 2.- Se presiona RESET para salir al menú principal. NOTA Estas son las funciones principales para arrancar y variar la velocidad de un motor trifásico de 4 polos. ING. JOSÉ ALFREDO ZENDEJAS TEPICHIN

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PRÁCTICA No. 23 ARRANCADOR SUAVE ALTISTAR OBJETIVOS: 1. Conocer el funcionamiento del ALTISTAR. 2. Arrancar un motor trifásico mediante el controlador ALTISTAR. 3. Variar la velocidad del motor, cuando se cambia de frecuencia con el ALTISTAR.

INTRODUCCIÓN: El Altistart debe ser considerado como un componente; no es ni una máquina ni un aparato por tal motivo requiere de distintos componentes de seguridad externos para un buen funcionamiento. El arrancador incluye dispositivos de seguridad que pueden, en caso de que se produzcan fallos, controlar la parada del arrancador y la parada del motor. Este motor puede sufrir una parada debido a bloqueo mecánico. También, las variaciones de tensión o las interrupciones de alimentación también pueden ser el motivo de determinadas paradas. La desaparición de las causas de las paradas puede provocar un re arranque que suponga un riesgo para determinadas máquinas o instalaciones, posibilidades de re arranque con la ayuda de un detector de baja velocidad que provoque, en caso de parada no programada del motor, la interrupción de la alimentación del arrancador. Las ventajas que obtenemos al aplicar un arrancador suave son:       

Limita la intensidad de arranque No hay picos de intensidad y par Arranques suaves sin brusquedades Rampa de aceleración ajustable con el tiempo Para cargas parciales, adaptan la tensión con el consiguiente ahorro de energía Mejora el rendimiento del motor Puede realizar frenados suaves.


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MATERIAL Y EQUIPO: 1 1 1 1 1 1 8

Arrancador Suave Altistart. Motor Trifásico de inducción (consulte datos de placa del mismo). Estación de botones, Paro-Arranque. Multímetro. Amperímetro de gancho. Tacómetro. conectores banana chicos, 6 largos, 12 medianos.

PROCEDIMIENTO: Identificación del equipo: Haciendo esquemas, leyendo los principios de funcionamiento del controlador ALTISTAR y anotando datos de placa del motor.

Figura 23.1 Diagrama de conexión para motor trifásico de inducción con controlador ALTISTART.

Procedimiento para la conexión del altistart. 1.-Identificar correctamente las conexiones del altistart


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 2.-Como se muestra en la figura se marcan las conexiones usadas para este dispositivo 01 – Es la alimentación de 24V 02 – Es la conexión para el botón de paro 03 – Es la conexión para el botón de arranque T1,T2,T3 – Es la conexión para el motor. 3.-Identificar los contactos abiertos y cerrados de la botonera.

Figura 23.2 Contactos abiertos y cerrados.

4.-Conectar una botonera doble al altistart como se muestra en la figura siguiente.

Figura 23.3 Conexión de botonera doble altistar.

5.- Se conecta un cable del contacto (01) de la alimentación de 24V del altistart al contacto numero (3) de la botonera y de la salida (4) se conecta un cable al contacto numero (02) del altistart, para obtener el arranque del motor

6.- Se conecta un cable del contacto (01) de la alimentación de 24V del altistart al contacto numero (5) de la botonera y de la salida (6) se conecta un cable al contacto numero (03) del altistart, para obtener el paro del motor. 7.-Conectar 3 cables directos al motor de las terminales T!,T2,T3 del altistart a las líneas del motor.


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9.- Una vez en orden todas estas conexiones se procede a conectar la alimentación general del altistart. 10.-Oprimir el botón de arranque para el accionamiento del motor. 11.-Verificar el comportamiento del arranque suave del motor hasta llegar al par pleno. 12.-Una vez observado el comportamiento del motor se oprime el botón de paro y se verifica el frenado de acuerdo a la programación de los intervalos de tiempo hasta llegar al paro total. Nota: * Para controlar el arranque y frenado del motor es necesario ajustar los reguladores con los que cuenta el altistart que se muestran en la figura de parámetros ajustables. *En este caso solo se utilizan dos reguladores los cuales son para el arranque suave y frenado del motor (ACC, DEC) respectivamente. * Para tener un buen funcionamiento de los reguladores es necesario tener activados sus switches de la forma que se muestra en la figura 20.4:

Figura 23.4 Switches de Reguladores para el arranque y frenado del motor


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PRÁCTICA No. 24 SIMULACIÓN CIRCUITOS DE CONTROL

DE

PROBLEMAS

DE

OBJETIVOS: 1. Conocer por medios propios del alumno el funcionamiento de algún software que permita la simulación de diagramas de escalera. 2. Diseñar circuitos de control a partir de problemas propuestos mediante el uso del software. 3. Lograr la simulación de estos problemas.

INTRODUCCIÓN: Gracias al simulador, se puede probar el conjunto del programa, es decir:      

Activar las entradas y sus modos de contactos, normalmente abierto o cerrado. Visualizar el estado de las salidas. Activar las teclas de pulsadores. Simular el programa de aplicación en tiempo real o acelerado. Visualizar de forma dinámica los distintos elementos activos del programa. Realizar un diagnóstico previo.

MATERIAL Y EQUIPO: Software elegido por el alumno. Lista de los problemas de control.

PROCEDIMIENTO: 1. Leer cuidadosamente los enunciados de los problemas de diseño de circuitos de control. 2. Dibujar el diagrama de escalera que cumple con las condiciones del problema.


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PROBLEMAS PROBLEMA 1 Tres motores están arrancando y parando, a través de una simple estación de botones, cada uno arrancará de forma individual y debe haber un pequeño retardo de tiempo entre el arranque de las maquinas en secuencia. Además el disparo del relevador de sobrecarga, en el arranque debe parar el motor en particular y no afectar a los otros dos. Diseñar un circuito de control que cumpla con las especificaciones requeridas. PROBLEMA 2 Deseamos arrancar dos motores a través de una estación paro-arranque bajo las siguientes condiciones. a. Presionando el botón de arranque o disparando el relevador de sobrecarga del motor 1, debe parar solo éste motor y 4 segundos después, el motor 2, automáticamente se para. b. El disparo del relevador de sobrecarga en el arranque del motor 2, deberá parar ambos motores inmediatamente. PROBLEMA 3 Se desea controlar, dos motores de la siguiente manera. a. Al presionar el botón de arranque de la estación paro-arranque, el motor Nº 1 arrancará, continuará funcionando hasta pararlo por cualquiera de las siguientes formas: por presionar el botón de paro o por el disparo del relevador de sobrecarga. b. Cuando el motor 1 se pare, el motor 2 arrancará y funcionará por 1 minuto y después se parará. PROBLEMA 4 Diseñar un circuito de control que permita operar 5 motores de la siguiente manera. a. Cuando el motor 1 arranque, el motor 2 también arrancará después de un corto tiempo de retardo y funcionará solo si el motor 1 está en funcionamiento. b. No deberá ser posible arrancar los motores 3, 3 ó 5, amenos que el motor 1 esté funcionando. c. No deberá ser posible arrancar el motor 3 cuando el 4 está funcionando o el 4 cuando el 3 está funcionando. d. El disparo del relevador de sobrecarga en el motor 1 ó 2 deberá apagar todos los motores. e. El disparo de sobrecarga en el motor 5, deberá apagar el motor 3 ó 4, cualquiera que esté funcionando. PROBLEMA 5 Se desea arrancar y parar 4 motores por medio de una simple estación de parao-arranque, hay cuatro arranques independientes a través de la línea y el circuito funcionará como sigue: a. Cada relevador de sobrecarga conduce la corriente de una bobina de un contactor. ING. JOSÉ ALFREDO ZENDEJAS TEPICHIN

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 b. El botón de arranque o paro conduce no más de la corriente de una bobina de un contactor. c. El disparo de algún relevador de sobrecarga debe parar todos los motores funcionando. d. El contacto auxiliar de algún arrancador no deberá conducir más de la corriente de la bobina de un contactor. PROBLEMA 6 Diseñar un circuito de control para 5 motores de un sistema transportador que operará de acuerdo con las siguientes especificaciones: a. Cada motor deberá tener su propia línea de arranque y su propia estación de arranque –paro. b. Se arrancarán los motores 1 a 5 en secuencia numérica, esto debe ser hecho presionando los botones de arranque en sucesión y solo un motor debe arrancar a la vez, cuando el botón de arranque sea presionado. c. Si se presiona el botón de paro o se dispara el relevador de sobrecarga del motor 5, esto debe parar solo a este motor. d. Parando el motor 1 se deben detener todos los motores. e. El paro de algún motor mediante el botón de paro o por el disparo del relevador de sobrecarga, se debe detener el motor en particular y adicionalmente todos los motores con número mayor al número del motor en particular. PROBLEMA 7 El circuito de control para la inversión de un motor compuesto fig. 21.1, debe ser modificado para que la maquina pueda ser hecha para ir más despacio al funcionar normalmente solo hacia delante. Un método de alcanzar esto es de proporcionar una armadura Shunt como en la fig. 21.2. Muestre esquemáticamente como esto puede ser hecho incorporando un contacto especial y una resistencia en tal circuito.

Figura 24.1 Circuito de control para la inversión de un motor compuesto.


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Figura 24.2 Variación de la velocidad mediante la Rs y Rp-de un motor.

PROBLEMA 8 Un pequeño motor síncrono gira una leva cual gira una leva la cual repetidamente cierra y abre un contacto cada 15 segundos, se desea hacer que este contacto actué en dos circuitos independientes A y B de la siguiente manera: a. Para el primer cierre del contacto, el circuito A es energizad. b. Cuando el contacto abre el circuito A es desenergizado. c. Para el segundo cierre del contacto, el circuito B es energizado. d. Cuando el contacto abra el circuito B se desenergiza. e. En los ciclos superiores de operación repetir lo mismo. PROBLEMA 9 Se desea operar dos motores por medio de una estación de paro-arranque bajo las siguientes condiciones: a. Presionando el botón de arranque debe arrancar el motor 1 y dos segundos después el motor 2 debe arrancar. b. Después que el motor 2 ha funcionado por un minuto , debe parar y el 1 continúa funcionando. c. Presionando el botón de paro deben detenerse ambos motores. d. Si, durante el funcionamiento, el relevador de sobrecarga en el motor 2 se dispara, ambos motores deben parar. e. El ciclo de operación del motor 2 no debe ser afectado por el disparo del relevador de sobrecarga en el motor 1.


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PRÁCTICA No. 25 CONEXIÓN FÍSICA DE EJERCICIOS DE CONTROL SIMULADOS MEDIANTE EL USO DE PLC OBJETIVOS: 1. Descargar por medios propios del alumno, el programa del problema propuesto para la simulación, en algún PLC. 2. Conectar el circuito a partir del uso de un PLC. 3. Observar el funcionamiento.

INTRODUCCIÓN: El uso de la tecnología específicamente el PLC, nos permite grandes ventajas como reducción de espacio en la instalación del equipo, menor número de conductores y conexiones además con el uso de la interface de comunicación, es posible descargar un programa ya simulado, vigilar y gestionar a distancia cualquier aplicación sin necesidad de personal y reducir los costos de mantenimiento; recibir mensajes de alerta en un PC o en un teléfono móvil (SMS), supervisar la aplicación a distancia, transferir o supervisar los programas de un módulo a distancia y cambiar a distancia el estado de los elementos del programa.

MATERIAL Y EQUIPO: Software elegido por el alumno. PLC con el que se cuente. Elementos a controlar, de protección y conectores.

PROCEDIMIENTO: 1. Leer cuidadosamente el enunciado del problema del circuito de control. 2. Dibujar el diagrama de escalera que cumple con las condiciones del problema y simular. 3. Descarga del programa simulado, en el PLC. 4. Realizar la conexión de los circuitos considerando las protecciones que sean necesarias.


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 PROBLEMA Tres motores de inducción deben ser accionados desde una sola unidad de mando de la siguiente manera: Cuando se pulse el botón de arranque el motor 1 se pone en marcha, el motor 2 arranca después de un breve retardo y funciona durante 40 segundos, cuando el motor 2 se para, arranca el motor 3, pero el motor1 continúa en marcha. El motor 3 deberá parar después de 20 segundos, parando simultáneamente el motor 1. Una sobrecarga en el motor 2 ó en el 3 hará que cada uno de los motores, respectivamente, se paren sin interferencia mutua ni con el motor 1, una sobrecarga en el motor 1, hará suspender todo el funcionamiento; lo mismo sucederá cuando se pulse el botón principal de paro.


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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA 2008 ELABORACIÓN Y PRESENTACIÓN DE REPORTES

índice A continuación se muestran los elementos que deben ser considerados para realizar el reporte y en la tabla los puntos que el alumno debe incluir en el reporte al finalizar cada una de las prácticas. En el reporte el alumno deberá explicar aspectos tales como: ¿En qué consistió la práctica? ¿Cómo la vinculó con sus conocimientos? ¿Cómo la desarrolló? ¿A qué resultados llegó? ¿Qué problemas se le presentaron? ¿Qué dudas no pudo resolver? INTRODUCCIÓN

Finalidad de la práctica Síntesis de contenidos

MARCO TEÓRICO

Definiciones, conceptos, fórmulas, etc.

DESARROLLO PRÁCTICA

DE

LA

RESULTADOS

CONCLUSIONES RECOMENDACIONES

ANEXOS

Descripción del método utilizado, materiales y equipo, la ejecución del trabajo, aplicación de fórmulas, duración de la práctica. Explicación de los resultados que se obtuvieron en el resultado de la práctica

Y

Respecto a la práctica, al desempeño del maestro, consideraciones respecto a la experiencia obtenida al realizar la práctica. Tablas, formatos, dibujos, planos, diagramas, fotografías, etc.

BIBLIOGRAFÍA índice 

Control de Motores Eléctricos. Gilberto Henríquez Harper. Ed. Limusa.



Control de Motores Eléctricos. Walter N. Alerich.. Ed. Diana.



Electricidad Básica Vol. 5 Van Valkenburg, Nooger & Neville, Inc. Compañía Editorial Continental.



Manuales del equipo, en formato PDF  Baldor series H15-H18.  atv16.  altistart3.


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control de máquinas eléctricas manual

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