Luis Flower L
INSTALACIONES CONTROLES
Y
INDUSTRIALES AUTOMATISMOS
1.-
CORRIENTE ALTERNA
Objetivo;
Obtener los conocimientos fundamentales sobre corriente a l t e r n a , necesarios para el estudio de Controles y Automatismos.
Temas más importantes; * Generalidades sobre corriente alterna * Magnitudes eléctricas * * * *
Inductancia y c a p a c i t a n c i a Circuitos eléctricos Potencia eléctrica Sistema trifásico de corriente a l t e r n a .
1.1. CARACTERISTICAS
GENERALES.
1 . 1 . 1 . Corriente alterna: es la corriente que varía a intervalos periódicos en magnitud y sentido (o d i r e c c i ó n ) .
360°
1.1 . 2 . C i c l o ; variación completa de la tensión y/o corriente de 0 a un valor máximo positivo y nuevamente a 0, luego de un valor máximo negativo para va riar nuevamente a 0 . 1 . 1 . 3 . Frecuencia; número de ciclos que se producen en un segundo. Su unidad es el hertzio (Hz) que e q u i v a l e a un c i c l o por segundo. Se representa con la letra f .
1 . 1 . 4 . Período: Tiempo necesario para que una señal alterna se r e p i t a . Se mide en se gundos y se representa por la letra T .
]
Frecuencia y período son dos valores inversos: T = f
y
^
f = ^
1.1 . 5 . Longitud de onda: distancia (en línea recta) que puede recorrer la corriente en el tiempo que dura un c i c l o completo. Es igual o velocidad de la co^ rriente entre la f r e c u e n c i a . 1 . 1 . 6 . Fase: es la relación de tiempo entre tensiones y/ó corrientes alternas, indepen dientemente de sus magnitudes. En una representación vectorial o cartesiana se puede considerar como fa se cada uno de las posiciones que va ocupando un punto determinado a lo largo de su trayectoria circular o sinusoidal. Estas variaciones se dan en grados, por lo cual éstos frecuentemente reciben el nombre de ángulos de fase. - 3 -
1 «1 «7. Defasaje o diferencia de fases: se dice que dos ondas (que tienen la misma longitud, no necesariamente la misma magnitud) están defasadas cuando sus valores máximos no se producen al mismo tiempo.
La diferencia de fase depende del retraso o adelanto de una onda respec to a la otra. Generalmente se mide en grados, para una mayor precisión. La diferencia de fase puede darse entre tensiones o corrientes, como tam bien entre una tensión con relación o uno corriente. 1.2. VALORES F U N D A M E N T A L E S . 1 . 2 . 1 . Valor instantáneo: es el valor que tiene la tensión y/o corriente en un instante determinado.
1 . 2 . 2 . Valor máximo o pico: es el mayor de los valores instántaneos que puede alean zar la corriente y/o tensión en un semiciclo. Nos determina la amplitud de la onda de c . a . Este valor es importante por: * Seguridad: debe tenerse presente que el valor máximo del voltaje en corriente alterna es mayor que el voltaje que se con sidera comúnmente. Por ejemplo el valor pico para una tensión de 208 V e s 294 V , mucho más alta y por consiguiente más peligrosa que una tensión de corriente continua de 208 V . * Aislamiento: a l tener en cuenta el aislamiento de un conductor, es mejor considerar el valor máximo de la tensión, porque en realidad soportará tensiones más altas (aún cuando es to suceda sólo en ciertos momentos) en un circuito con c . a . que en otro equivalente con c . c . 1 . 2 . 3 . Valor medio: es el promedio de todos los valores instantáneos durante medio c i c l o . Es igual a 0.637 por el valor máximo. - 4 -
1 . 2 . 4 . Valor e f i c q z / efectivo o raíz cugdrático medio ( r . c . m , ) : El valor e f i c a z de una tensión o corriente alterna es el que en un circuito puramente resis_ tivo/ produce la misma cantidad de calor que la producida por una ten_ sión o corriente continua del mismo v a l o r . Por ejemplo una corriente a T terna cuyo valor e f i c a z es 1 A generará el mismo calor en una resisten c i a de 10 ohmios que una corriente constante de 1 A . El valor eficaz es igual a la raíz cuadrada del valor medio de los cuadra dos de todos los valores instantáneos de corriente o tensión durante medio ciclo. En función del valor p i c o , el valor e f i c a z es 0.707 del valor p i c o , o bien el valor pico dividido por 1.414.
Este es el valor más importante, ya que cuando se habla ordinariamente de ciertos valores de tensión o corriente, se está haciendo referencia a este v a l o r . Por ejemplo; 110 V , 150 V , 260 V , 380 V , que son tensiones usadas en nuestro medio, son valores e f i c a c e s . 1.3. CIRCUITOS ELECTRICOS C O N CORRIENTE
ALTERNA.
1 . 3 . 1 . Magnitudes eléctricas fundamentales. La carga eléctrica que adquiere un cuerpo se llama potencial e l é c t r i c o , debido a que los electrones desplazados acumulan potencial que se puede usar para mover a otros electrones. Como se necesitan dos cargas para completar un c i r c u i t o , la diferencia de potencial entre estas dos cargas es lo que proporciona la fuerza e l é c t r i c a . Se considera que el negativo es un potencial bajo y el positivo un potencial alto y que en un circuito la corriente fluirá siempre de negativo a positivo. Para poder medir esta corriente e l é c t r i c a necesitamos conocer algunas magni tudes, 1 . 3 . 1 . 1 , Intensidad, corriente o amperaje (1): es la cantidad de electrones que c i r c u l a por un conductor
en unidad de tiempo.
La unidad para medir intensidades es el amperio.
A M P E R I O (A): es el paso de un columbio (6.28 x 1 0 1 8 electrones) en un segundo a través de un conductor. El instrumento para medir esta magnitud es el amperímetro, que se conecta en serie, interrumpiendo el c i r c u i t o . También se puede em plear la pinza amperométrica, en cuyo caso no es necesario inte rrumpir el c i r c u i t o . 1 . 3 . 1 . 2 . Tensión, v o l t a j e o fuerza electromotriz (E ó U): es la diferencia de potencial existente entre dos cargas.
La unidad para medir tensiones es el v o l t i o . V O L T I O (V): es la diferencia de potencial que causa el paso de un columbio para producir un joule de t r a b a j o . En otros términos, voltio sería la diferencia de potencial e l é c t r i c o que existe entre dos puntos de un c i r c u i t o , por el que circula una corriente continua de 1 amperio, cuando la potencia desarrollada entre estos puntos es de 1 vatio. - 5 -
En corriente trifásica la tensión (al igual que la corriente) puede ser; * Tensión de fose o tensión simple: Jo diferencio de potencio) entre un conductor de línea (fase) y el conductor neutro.
* Tensión de línea o tensión compuesta: la diferencia de pot e n c i a l entre dos conductores de línea (tensión entre fases). Por ejemplo si en un sistema trifásico se tiene una tensión de línea d e 208 V , Ja tensión de fase será 120 V , El instrumento que se emplea para medir esta magnitud es el voltT metro, el cual se conecta en paralelo con el circuito cuya tensión se desea medir. 1 . 3 . 1 . 3 . Resistencia (R): es la oposición que ofrece un conductor al paso de electrones.
La unidad para medir esta magnitud es el ohmio, O H M I O (£?): es la resistencia e l é c t r i c a que existe entre dos puntos de un conductor,cuando una diferencia de potencial de 1 voltio, produce en dicho conductor el paso de una corriente de 1 a m - ^ per io. ^P En la resistencia de un conductor i n f l u y e n :
* La longitud: a mayor longitud mayor resistencia. * La sección- a mayor sección menor resistencia. * La temperatura: normalmente con el aumento de la tempe-
ratura aumenta Ja resistencia, pero se dan algunos materiales en los cuales con el au mentó de temperatura disminuye la resis tencia. * C o e f i c i e n t e d e resistividad: resistencia específica de cada material dependiente de su estructura física o naturaleza. 1 . 3 . 2 . Ley de ohm. Se refiere a la relación existente entre las tres magnitudes fundamentales. Se enuncia de la siguiente forma: "La intensidad es directamente proporcional a la tensión e inversamente proporcional a la r e s i s t e n c i a " .
Matemáticamente se expresa: '
p
l = -j=-
¿
E=IR
¿
^fc
p
R=y
Cuando se trabaja con corriente a l t e r n a , la ley de ohm tiene plena validez, con la salvedad de que la resistencia (R) debe considerarse como la impedanc i a ( Z ) , es d e c i r la oposición total de un circuito al flujo de la corriente a l terna, y que también se da en ohmios. En consecuencia matemáticamente se
—
I=
!
¿
E=lz
„<
ZsM.
1 . 3 . 3 . Inductancia, c a p a c i t a n c i a e impedancia. 1 . 3 . 3 . 1 . Inductancia (L): aunque la inductancia es en realidad una caracte^ rísfica física del conductor, a menudo se la define,más bien,en
- 6 -
fun
s ción del efecto que tiene en el flujo de la corriente, y que se expresa así; Inductancia (cuya unidad es el henry) es la propiedad de un circuito eléctrico a oponerse a cualquier cambio de corriente en é l . Los conductores arrollados en bobinas son los que tienen las induc tancias más e l e v a d a s . Inductancia pura; es aquella que se considera sin resistencia ni capac idad.
El efecto inductivo que se produce en una bobina (considerada como inductancia pura) provoca un defasamiento (de atraso) de 90° de la corriente con respecto a la tensión. Este defasaje máximo irá dismi nuyendo a medida que aumente la resistencia d e la b o b i n a .
Reactancia inductiva ( X i ) : es la oposición (no resistencia) que pre:sen ta una inductancia al paso de una corriente a l t e r n a , y que se mide en ohmios.
La reactancia inductiva varía en función de la frecuencia y de la in ductancia: c X t
= 2 i T f i
I L = |
l
1 . 3 . 3 . 2 . C a p a c i t a n c i a (C): es la propiedad de un circuito e l é c t r i c o que l e permite almacenar energía e l é c t r i c a por medio de un campo e l e c trostático y liberar esta energía posteriormente. Los dispositivos que introducen capacitancia a los circuitos se l l a man condensadores (o capacitores como se los denomina actualmente). Físicamente existe un capacitor siempre que un material aislante se pare.a dos conductores que tengan una diferencia de potencial entre s í .
Los condensadores son aparatos fabricados para generar deliberada mente c a p a c i t a n c i a en un c i r c u i t o . Sin embargo, ésta también puede producirse debido a (a disposición y l o c a l i z a c i ó n de fas partes de un c i r c u i t o , en cuyo caso la c a p a c i t a n c i a no es deseada e incluso puede originar ciertos problemas. La unidad de c a p a c i t a n c i a es el faradio (cuando al a p l i c a r a dos placas 1 voltio almacena un columbio de carga en cada una de e l l a s ) . El efecto c a p a c i t i v o que se produce en un condensador (cuando es considerado como capacidad pura) provoca un defasamiento (de ade lanto) d e 9 0 ° de la corriente con respecto a la tensión. Este defasaje máximo irá disminuyendo a medida que vaya aumentan
-7-
Reactancia capacitiva ( X c ) : es la oposición (no resistencia) que pre senta la capacitancia a la corriente alterna, y que también se da en ohmios.
La reactancia capacitiva varía en función de la frecuencia y la capa citancia: y __ 1 r E Ac
~ ZnfC
1
~1Tc
1 . 3 . 3 . 3 . lnductancia y capacitancia en un mismo circuito: cuando tenemos en un mismo circuito reactancia inductiva o reactancia c a p a c i t i v a , tienden a compensarse, puesto que actúan en sentidos opuestos. Impedancia: en la práctica, un circuito nunca tiene inductancias puras (aún las bobinas tienen cierta resistencia), o capacitancias puras(los condensadores tienen también cierta resistencia). De a l l í que podemos definir la impedancia como la oposición total (no resistencia) de un circuito al flujo de la corriente a l t e r n a . La impedancia también se mide en ohmios, y está dada por las siguientes ecuaciones:
Z* = R**XÍ ¿ Zl=Rl*Xc ¿ Zs=R'*(Xt-Xc)*
1 . 3 . 4 . Circuitos eléctricos: Un circuito eléctrico es el recorrido completo que realiza la corriente, desde que sale de la fuente hasta que retoma a é I, pasando por una o más cargas (dispositivos donde la energía eléctrica se transforma en otras formas de energía)., De a l l í que un circuito eléctrico consta de: * Fuente de energía * Conductores de conexión * Carga ^ conductores fuente de-=r energía
carga
l
1 . 3 . 4 . 1 . Clases de circuitos: * Abierto: circuito que se encuentra interrumpido en algún pun to 0 Hay energía, pero no hay flujo de corriente.
* Cerrado- circuito sin interrupción alguna. Hay energía y flu ¡o de corriente. - 8 -
O ü -
* Serie: cuando la corriente tiene un
I—vAA—
solo recorrido»
* Pora le lo: si la corriente recorridos.
tiene varios
* Mixto o serie paralelo: si la corrien te t i e n e , en parte un solo recorrido, y en parte varios. 1 . 3 . 4 . 2 . C á l c u l o de las diferentes magnitudes: * Circuitos resistivos con corriente continua: en forma resumida consignamos las diferentes expresiones matemáticas que nos ser^ virón en este c á l c u l o , tanto en circuitos serie como p a r a l e l o . - C i r c u i t o serie: l f = I ] = 12 = . . . I n E t = E l + E2 + . . . E n - C i r c u i t o paralelo: 't = h
+
'2
»n
E t = E 1 = E 2 = . . . En
R t = Ri + R2 + . . . R n 1 _
1
1
1
Tt=T1+T2+-"Tn
- Paro el c á l c u l o de uno magnitud en función de las otras se a p l i c a la ley de ohm. * Circuitos con corriente alterna: es necesario tener en cuenta sí es resistivo, inductivo, c a p a c i t i v o o combinación de e l l o s . Para el c á l c u l o de una magnitud en función de las otras hay que tener presente: - La intensidad y tensión se consideran
por su valor
eficaz.
- La ley de ohm se a p l i c a con la salvedad que se expuso al ver la ley de ohm, es decir en función de la impedancia y no de la resistencia. Para efectos de nuestro estudio es fundamental tener claridad sobre:
* Circuitos abiertos y cerrados, ya que todo circuito (esquema) en reposo debe estar necesariamente abierto, y únicamente a l accionar algún elemento de maniobro debe cerrarse (en t r a b a j o ) .
* Circuitos serie y p a r a l e l o , para saber conectar correctamente los diferentes dispositivos que se empleen en los circuitos, especialmente de mando, a r e a l i z a r . 1 . 3 . 4 . 3 . Sistema trifásico:
Recibe el nombre de sistema polifásico de corriente el conjunto formado por varias corrientes alternas monofásicas, de igual frecuencia y valor e f i c a z , y que están defasadas entre sí un ángulo e l é c t r i c o igual a 360° dividido por el número de fases. Se denomina fase a cada una de las corrientes monofásicas que forman el sistema. _ 9 -
Por excepción, recibe el nombre de sistema bifásico aquel formado por dos fuerzas electromotrices alternas monofásicas,defasadas entre sí 90° y no 180°, como se supondría por la definición anterior. El más utilizado de los sistemas polifásicos es el T R I F A S I C O , por las ventajas que ofrece: f a c i l i d a d de transporte, sencillez y versatilidad de algunas máquinas alimentadas por este sistema (por ejem pío motores asincronos trifásicos) e t c . La rotación de tres bobinas igualmente espaciadas en el interior de un campo magnético constante, genera tres fuerzas electromotrices inducidas, con tensiones de la misma magnitud, defasadas entre sí
120°.
El rotor (parte móvil) es el inductor, y está formado por uno o v a rios sistemas polares norte-sur. El estator (parte f i j a ) es el inducid o , y está formado por tres grupos de bobinas bien diferenciadas, cuyos principios se indican con las letras U , V y W , y sus finales por X , Y y Z respectivamente. Estos tres grupos pueden conectarse
en estrella o en triángulo;
- En estrella: cuando se unen los tres finales, formando un pu to común llamado punto neutro (de donde se saca el conductor neutro) y los tres principios que dan libres para entregar las tensiones de las tres fases (R-S -T).
- En triángulo: si se unen eí principio de una bobina con el fi
nal de la siguiente,hasta obtener un sistema ce rrado. Las tres fases se obtienen de los tres puntos de unión ( f i n a l - p r i n c i p i o ) . En estos sistemas trifásicos las tensiones y/o corrientes se dan siem pre por su valor e f i c a z entre fases ( E r S / ^ S T ' ^ R T ) ° e n , T e f Q S e Y neutro, que corresponden a las tensiones de línea o fase respectivamente. En la conexión estrella e l valor de la tensión de línea está dada por: ERS = 2 E R Z -
2 E
R N •c °
s
30° = 2 E
?
is
R N
^
= ERN
^
<
de modo que la tensión de línea será \Í3 veces mayor que la tensión de fase y la tensión de fase V 3 veces menor que la tensión de l í n e a . Por ejemplo: si la tensión de línea fuese 208 V , la tensión de fase se rá 120 V . En cambio cuando la conexión es en triángulo la tensión de línea será igual a la tensión de fase. - 10 -
1.4. P O T E N C I A ELECTRICA. Potencia es la rapidez con que se realiza un trabajo, y por consiguiente debe expresarse en unidades d e trabajo y tiempo:
- J o u l e (unidad de trabajo): es e l trabajo efectuado por un columbio con una diferencia de potencial de un v o l t i o . - La unidad de tiempo es e l segundo. En base a estas dos unidades se define P O T E N C I A E L E C T R I C A (P) como el trabajo que se realiza en unidad de tiempo. La unidad es el v a t i o . V A T I O o W A T T ( W ) : es el trabajo realizado cuando fluye un amperio con una diferencia de potencial de un v o l t i o .
1 . 4 . 1 . Ley de Watt;, nos indica la interrelación existente entre la p o t e n c i a , corrien_ te y tensión. Se enuncia de la siguiente manera:
"La potencia es directamente proporcional a la intensidad y a la tensión". Su expresión matemática es: p — J JT
1 . 4 . 2 . Potencia disipada o pérdida d e potencia: es la energía que no se emplea en algo ú t i l . En el caso de los motores,las pérdidas de potencia más comunes son las que se producen en forma de calor ( P = R ),
1 . 4 . 3 . Potencia en circuitos con corriente continua: En un circuito con corriente continua la potencia absorbida estará dada sierr^ pre por la ecuación P = E I , sin tener en cuenta el tipo de carga que tenga e! circuito. 1 . 4 . 4 . Potencia en circuitos con corriente alterna: Cuando se tienen circuitos con corriente a l t e r n a , para poder determinar la po tencia es necesario tener en cuenta el tipo de carga que t i e n e , pues de ello depende que la tensión y la corriente estén o no en fase, afectando lógicamente la p o t e n c i a . * Circuitos resistivos: en el caso de circuitos puramente resistivos la potencia estará dada por la fórmula general, como en el caso de los circuitos con corriente c o n t i n u a . Como la corriente y (a tensión están en fase y sus valores instantáneos tienen el mismo signo, la potencia será siempre positiva e igual a tensión por intensidad.
- 11 -
Circuitos no resistivos: en los casos en que la carga ya no es puramente resistiva, sea porque se tienen bobinas o condensadores, se producirá un defasaje de la corriente con relación a la tensión. Consecuentemente, a l aplicar l a ' e c u a c i ó n general de la ley de w a t t , el producto de la tensión por la intensidad ya no será siempre positivo, sino que, a intervalos, unas veces será positivo y otras negativo, de acuerdo al defasaje existente.
V
Factor de potencia ó Cos : es la relación existente entre la corriente y la tensión. Se define como e l coseno del ángulo corres pondiente a la diferencia de fase (defasaje) que existe entre la intensidad y la tensión en un circuito con corriente a l t e r n a . Por ser coseno,un valor numérico (que se constituye en una constan te) estará entre 0 y 1. Para determinar el valor del factor de potencia existen uno serie
de métodos matemáticos, pero normalmente el fabricante debe dar este v a l o r . Sin embargo un método simple y que puede aplicarse en algunos casos, es hallar el factor de potencia en función de la
potencia real y aparente: . , . . r tactor de potencia
_ =
Potencia efectiva potencia aparente
(u>) -i—: (y/¡)
Potencia nominal y reaI. ¿g Por lo visto anteriormente ya no podemos considerar la potencia e ™ forma general (como en circuitos con corriente continua), sino que es necesario diferenciar varios tipos de potencias. Para efectos d e l tema que estamos tratando (controles y automatismos) sólo tendremos en cuenta dos: - Potencia nominal o aparente ( P a p ) : es la potencia suministrada por la fuente y que es igual a: p _ j £ La unidad es el V O L T A M P E R I O ( V A ) . - Potencia real o efectiva ( P e f ) : es la potencia consumida en el circui,° 7
"
Í 9 U a l 01
lEcoiíf
f3)S
PapCOsCf»
La unidad es el V A T I O ( W ) . En un circuito con c . c . la potencia aparente será siempre igual a la potencia l e a l , es decir f ^ ^ =
En un circuito con c . a . , por el contrario, la potencia nominal será siempre mayor que la potencia real.. En la práctica se tiende a reducir el ángulo de defasaje, porque cuando el eos
existe otra unidad equivalente y que es muy usada en núes tro medio. Esta ynidad es e l H . P . (horse power) equivalente a 746 W . Potencia en sistemas trifásicos. En un circuito alimentado con corriente trifásica,existe, como dijimos anteriormente, una diferencia de fase de 120° entre las ten siones de fase (conductores d e a l i m e n t a c i ó n ) . Como vimos anteriormente existen dos tipos de conexión; - En estrella: Si
lp = corriente de fase l[_ = corriente de línea E p = tensión de fase E¡_ = tensión de línea tendremos: lF = lL E f
=
E l
1/3 - En triángulo:
En este caso tendremos: ,
_
'L
Ep = E L En cualquiera de los dos sistemas la potencia e f e c t i v a será igual a Ja suma aritmética de las potencias efectivas de las tres fases. Por consiguiente en sistemas equilibrados (el caso de motores trifásicos) la potencia e f e c t i v a será: - En estrella:
P f - 3 (E Pt = 3 - 13
E L
I . eos lL . eos Cp
Simplificando: Pf =\/3*
. E l . I l « eos (j)
- En triángulo:
Pf = 3 . E L . _ Í L . eos (p 1 T \/3 = 1/3. e l . I l • c o s < p De donde se deduce que en los sistemas equilibrados, ya sea estrella como en triángulo, tendremos siempre: %
=
en
/ 3 ' £ i ' h ' C o s ( f
donde E e I son valores de l í n e a . Análogamente para la potencia aparente obtendremos:
Pap=/3-EfÍu
N O T A : por razones análogas, en los sistemas bifásicos tendremos: P e f =)¡2 . E . I . cos<^
Pap
• E. I
donde E e I son valores de l í n e a . A manera de ejemplo desarrollamos el siguiente problema:
Determinar la corriente de línea de un motor trifásico de 5 H P ,
si la tensión es 208 V , el factor de potencia 0 . 8 y el rendimiento del motor del 8 5 % .
Si el rendimiento es sólo el 8 5 % , la entrada debe ser mayor que la potencia utilizada ( s a l i d a ) . En consecuencia: P (entrada) = 3.730 W x — 85 •
5 HP = 3730
= 4.388 W SÍ
P = j/5 . E . I . eos (p 4.388 W 1.73 x 208 x 0 . 8 I = 15.24 A
- 14 -
I =
/3 . E . cos
V ^ ^^
2.- E S Q U E M A S ELECTRICOS Objetivos: a) Conocer los principios y técnicas fundamentales sobre las diferentes clases de esquemas que más uso tienen en controles y automatismos, b) Familiarizarse con los símbolos más usados en nuestro medio. Temas más importantes: * * * *
Generalidades y características Esquemas de montaje y conexiones Esquemas de funcionamiento Símbolos más usados
0 B
S
e
aü\o
2.1. GENERALIDADES Un esquema eléctrico es la representación gráfica de un circuito o instalación e l é c t r i c a , en la que van indicadas las relaciones mutuas que existen entre sus diferentes elementos, así como los sistemas que los interconectan. Para su representación se emplean básicamente una serie de símbolos gráficos, trazos y marcas o índices, cuya finalidad es poder representar, en forma simple y c l a r a , los diferentes elementos que se emplean en el montaje de circuitos eléctricos. 2 . 1 . 1 . Símbolos: representan máquinas eléctricas, aparatos de medida, protección, mando, señalización, e t c . 2 . 1 . 2 . Trazos: indican las conexiones eléctricas entre los elementos que intervienen en el esquema, uniones mecánicas entre ellos, e t c . 2 . 1 . 3 . Marcas y/o índices: que pueden ser letras o números y se utilizan para lograr una completa identificación de los elementos que intervienen en el esquema. Se colocan en el interior del símbolo o al lado de cada uno de ellos. 2 . 2 . CARACTERISTICAS 2 . 2 . 1 . Todo esquema debe ser realizado en forma tal que pueda ser interpretado por cuaj^ quier técnico. Para ello es necesario que se indiquen claramente los circuitos de que está compuesto, así como el c i c l o de funcionamiento. 2 . 2 . 2 . Una vez diseñado el esquema de funcionamiento debe hacerse el correspondiente esquema de situación y el de interconexión, donde se vea con toda claridad cómo debe realizarse el conexionado de los elementos exteriores (red de alimentación, motores, elementos de mando y señalización, e t c . ) con el tablero de control. 2 . 2 . 3 . Una tercera etapa consiste en realizar un esquema de conexiones entre elementos, para uso del personal que tenga que hacer el cableado, donde se muestre claramen te la situación real de cada elemento. 2 . 2 . 4 . Los esquemas deben servir posteriormente para ensayar y simular las condiciones reales de funcionamiento. 2 . 2 . 5 . Finalmente los esquemas serán una ayuda muy valiosa para el mantenimiento del equipo, así como para la localización de posibles daños que permitan proceder a su reparación. - 15 -
2 . 3 . C L A S E S DE E S Q U E M A S En la técnica de los controles y automatismos se emplean especialmente los siguientes esquemas: a) b) c) d)
esquema esquema esquema esquema
de situación o emplazamiento de montaje o conexiones de interconexión o e n l a c e funcional o de principio
2 . 3 . 1 . Esquema de situación o emplazamiento: En él se indica la situación física de cada uno de los elementos que componen el equipo de control con relación a los demás componentes. Para su realización se emplean una serie de figuras geométricas, con una referencia en su interior o cerca a e l l a , para identificar los elementos que conforman el tablero.
En estos esquemas no es norma referenciar los bornes disponibles, o que deber^^ conectarse, de las figuras que representan a los elementos del equipo. Sin e r ^ P bargo en algunos casos es conveniente hacerlo, en Función del esquema de mon t a j e e interconexión o e n l a c e . bl
eZ
e2
C1 C2
e2
di
levas
e l relé térmico e2 fusibles principales e3 fusibles mando
el
di
interruptor contactor derecha contactor izquierda programador de
V
w
DH
2 . 3 . 2 . Esquema de montaje o de conexiones: Es aquel que representa las conexiones eléctricas entre los elementos integran tes de una instalación o equipo de c o n t r o l . Puede referirse a las conexiones interiores del equipo o también comprender las exteriores, así como todos los detalles o información necesaria para realizar o comprobar las mismas. Una característica generaI, en estos esquemas, es la representación de los elementos que componen el equipo, dispuestos según su posición r e a l , con las conexion^s a realizar entre ellos, de forma que la representación gráfica proporcione una imagen clara del conexionado. La representación del conexionado entre elementos puede hacerse de varias formas: - 16 -
t
a) representación multifilar b) representación unifilar o por haces conductores c) representación inalámbrica 2 . 3 . 2 . 1 . Representación multifilar. En estos esquemas los diferentes elementos se representan con sus co respondientes símbolos, y los conductores o conexiones entre los bor nes de un mismo y/o distinto elemento, se realiza por trazos o líneas independientes.
Estos esquemas se emplearon en los inicios d e l automatismo, habiendo quedado en la actualidad prácticamente marginados, sobre todo en circuitos complejos, por ios inconvenientes que presentan, tales como; * complejo trabajo de delineación * dificultad para su correcta interpretación
* grandes posibilidades de cometer errores en el momento de su lectura e interpretación. 2 . 3 . 2 . 2 . Representación unífílar o por haces conductores. A causa de las dificultades que se presentaron con los esquemas multifilares, se ideó un tipo de representación más simple, en el cual un trazo único representa un conjunto de varios conductores. En estos esquemas es necesario colocar referencias idénticas en los extremos de un mismo trazo, para que quede perfectamente definida cada una de (as conexiones d e l equipo de control. Además es necesario especificar el marcado de los bornes de cada uno de los elemen tos, con objeto de conocer entre qué puntos se realiza cada una de las conexiones. Su uso puede ser de gran u t i l i d a d , particularmente si se emplea jun-
- 17 -
to con el esquema funcional
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o de
funcionamiento.
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Representación unlfilar del c i r c u i t o de potencia del esquema anterior
2 . 3 . 2 . 3 . Representación i n a l á m b r i c a . Cuando los circuitosque se han de realizar adquieren cierta comp l e j i d a d , suelen utilizarse,en algunos casos,esquemas en los que no se emplea una representación material de las conexiones del equipo de c o n t r o l . conexion 1
2
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C1 4
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5
s V
3
6
6
7
8
R
sT UVw
9
puntos que deben inter^ conectarse.
borne R - T C T / I C 2 borne S - 3C1/3C2 borne T - 5C1/5C2 borne U - 2F1 borne V - 4F1 borne W - 6F1 1F1/2C1/2C2 3F1/4C1/6C2 5F1/6CI/4C2
Representación inalámbrica del esquema anterior
El motivo principal pqra el empleo de estos esquemas es el de reducir el tiempo invertido en la realización de loí planos en las dos formas anteriores.
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Para su ejecución es necesario tener en cuenta los siguientes aspee tos-
1. Dibujar todos los elementos que integran el equipo de con trol, con sus posiciones reales, sobre el plano de ubica ción. 2 . Referencíar en eí esquema de situación todos los bornes de conexión de los elementos, de acuerdo con la designación que normalmente llevan gravadas. 3 . Señalar con las marcas correspondientes los puntos que deben ir conectados. 4 . Elaborar una tabla que relacione las referencias de los bornes de los elementos que deben ir conectados entre sí, con el número de conexión correspondiente. Como complemento a los puntos indicados, basta tomar en cuenta el esquema del circuito p r i n c i p a l . El esquema inalámbrico es prácticamente Un esquema de situación, en el que se han referenciado todos los bornes, y a l cual se le adjunta una tabla de conexiones. 3 . Esquema de interconexión o e n l a c e . Una de las finalidades importantes de este esquema es permitir ver claramente la forma en que debe realizarse el conexionado d e los elementos exterio res (red, motor, elementos de mando, s e ñ a l i z a c i ó n , e t c . ) con los elementos del tablero de control. La representación que r e f l e j e claramente estos aspectos se denomina esquema de interconexión o e n l a c e .
R s T U V w 1 2 3 4 5 fí s T U V w i 2 3 A S T i i I i i I I
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Si las circunstancias lo requieren, puede realizarse un esquema adicional en el que figuren además las conexiones exteriores y las conexiones interiores del equipo de control, disponiéndose de esta forma, y sobre un mismo plano, el es quema completo del montaje a r e a l i z a r .
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Los diferentes tipos de esquemas expuestos hasta el momento, suelen complementarse con una tabla o leyenda en la que se relacionan todos los elemen tos que intervienen en el esquema, con el símbolo, referencia y función específica que tienen en el circuito. También podría incluirse un listado de los diferentes aparatos con sus características más representativas, comotensión, intensidad, e t c . Así mismo, al realizar cualquiera de estos esquemas, es posible hacer, en un mismo plano, dos esquemas distintos: por una parte las conexiones correspondientes al circuito principal o de potencia, y por otra las que deben efectuar se en el circuito de mando. . 3 . 4 . Esquema de funcionamiento o funcional. Debido a la continua evolución producida en el campo de los automatismos, y a los inconvenientes presentados por los esquemas tradicionales, en sus diferentes formas,se ideó un tipo de esquema que se conoce ba¡o diferentes nom bres, tales como esquema de principio, desarrollado, simplificado, funcional, de funcionamiento, e t c . , que responde más adecuadamente a las exigencias actuales. 2 . 3 . 4 . 1 . Características y ventajas; a) Se trata de un esquema en el cual se prescinde totalmente de la posición relativa ocupada por los distintos elementos del equipo de control, así como de la constitución de los mismos, y los considera únicamente de acuerdo con la función que van a desarrollar en el circuito, con el objeto de que quede mucho más claro su funcionamiento. Este tipo de esquema proporciona una imagen clara y sencil la de cómo quedan conectados entre sí los diferentes componentes del circuito, permitiendo con ello proceder a un estudio y análisis rápido y racional de su funcionamiento, localización de averías o realización práctica. Los esquemas funcionales se usan específicamente para el circuito de mando,ya que' para el esquema de fuerza o potencia es me ¡or la representación multifilar. b) Notable simplificación en su ejecución gráfica. En principio estos esquemas están constituidos por dos líneas horizontales que representan la alimentación general del circuito de mando, y una serie de líneas verticales equidistantes y conec tadas a aquellas, que corresponden a los diferentes circuitos del esquema, en los cuales se van ubicando los diferentes elementos del circuito de control, de acuerdo a la función que deben reaH z a r . Si bien esta forma es la más generalizada, es posible dibu jar las líneas de alimentación verticales, en cuya caso las demás líneas serán horizontales. Tendremos así dos clases de esquemas de funcionamiento: uno vertical y otro horizontal.
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c) Esquema sin cruce de líneas. ÁÍ disponer eí esquema en la forma descrita en el punto anterior, se evitan prácticamente todos los cruces de líneas, obteniendo mayor claridad y rapidez en la ejecución del esquema * lo que se traduce en la reducción de posibles errores al representarlo, analizarlo e interpretarlo. d) Comprobación rápida y clara del funcionamiento del circuito. Como la bobina del contactor y los demás elementos de mando se encuentran situados o intercalados en una misma línea vertic a l , se puede comprobar en forma f á c i l , rápida y clara el funcionamiento correspondiente del circuito que se esté considerando. El dibujar los distintos elementos del esquema en un orden lógico de funcionamiento ayudará a comprender aún más la función que deberá desarrollar en el circuito. 2 . 3 . 4 . 2 . Aspectos prácticos para su realización: 1. Se acostumbra representar en el mismo plano (aunque en forma separada) los esquemas de fuerza y mando, ya que a cada circuito de mando le corresponde un circuito de fuerza, por ser esquemas complementarios. 2 . Las líneas de alimentación pueden ser dos o más, de acuerdo
a las características de los elementos que se deben interconectar, dependiehdo sobre todo de si la tensión empleada en el circuito de fuerza y mando es la misma o diferente. 3 . Las líneas verticales representan, cada una o varias de ellas, un circuito completo. 4 . Debido a que en el esquema funcional los componentes de un mismo elemento o aparato se encuentran normalmente separados entre sí, apareciendo situados precisamente sobre la línea vertical donde deben desarrollar su función, es necesario afee tar a todos ellos con la misma referencia o marca que precede ai aparato completo a l que pertenece, y que se ha utilizado en el circuito principal. 5. Los contactos pertenecientes a los diversos elementos que ínter vienen en el esquema deben moverse siempre en un mismo sentí do. Con ello se evitan falsas interpretaciones en el momento de consultar el esquema. 6 . Todos los componentes de un mismo aparato, y que van precedidos por la misma marca, cambian de posición simultáneament e . Se exceptúan los contactos temporizados, los cuales se a bren o cierran una vez haya transcurrido el tiempo prefijado so bre el elemento que los a c c i o n a , por lo cual es conveniente in d i c a r , junto a la marca, el tiempo que transcurrirá para producirse el cierre o apertura de los mismos, a partir del momento en que es puesto bajo tensión su elemento motor. 7. La representación de los circuitos que componen el esquema debe ser hecha, siempre que sea posible, en una sucesión lógica de maniobra» 8. La posición de los distintos elementos que intervienen en el es- 21 -
quema se hacen en posición de reposo, es decir sin tensión, por lo cual debe tenerse el cuidado d e que en este estado todos los circuitos estén abiertos. 9 . Por motivos d e seguridad, es necesario que una de las líneas de alimentación del circuito de mando, se una directamente / sin interposición de elemento alguno, a las partes que cons tituyen carga (bobina, temporizadores, p i l o t o , e t c . ) . El res to de elementos de mando del circuito (pulsadores, contac tos auxiliares, interruptores de posición, contactos temporizados, e t c . ) se ubican entre Ja otra línea de alimentación y el elemento que constituye una c a r g a , indicados anterior mente. J O , Uno vez realizado el esquema funcional, es aconsejable numerar los distintos circuitos que lo componen (cada vertical equivale a un c i r c u i t o ) , para consignar en la parte i n f e r i o r á ^ de aque líos que contengan bobinas (y por consiguiente acc'ia nan algún contactor), cuántos contactos auxiliares abiertos (A) o cerrados (C) a c c i o n a n , y en qué circuitos están ubicados, Esta información nos ayudará mucho para la selección del contactor, en cuanto a número de contactos auxiliares, que más se adecúe para realizar el montaje. 11. Finalmente, es conveniente colocar a l píe d e l esquema o en un lugar adecuado del mismo, una lista o leyenda con los sím bolos y referencias empleados, así como la función que desem peña cada uno de ellos. Puede complementarse especificando las características más sobresalientes de los mismos. 12. En el caso de circuitos con varias estaciones (o cajas de pulsadores), puede complementarse el esquema de funcionamiento con un esquema a d i c i o n a l de conexiones de Ips solo pulsado res, con la finalidad de f a c i l i t a r el trabajo de montaje o insta lación del c i r c u i t o . ^
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S I M B O L O S MAS UTILIZADOS E N C O N T R O L E S Y A U T O M A T I S M O S 2 . 4 . 1 . Símbolos d e conductores. Líneas d e alimentación o conductores
del circuito de potencia
Conductores del circuito de mando C r u c e d e líneas sin conexión eléctrica Conductores con conexión
fija
Conexión de conductores a través de bornes o tornillos Conductores para ser instalados posteriormente (durante el montaje de la máquina)
Marcas más usadas :
Fases
R - S ~ T
Neutro
2 . 4 . 2 o
circuito principa) •
circuito de mando
Ll ~ L j -
L j
M
Aparatos y/o elementos d e l circuito d e p o t e n c i a .
Fusible
(marca para fusible: F y un subíndice)
Contacto d e seccionador
Contacto de seccionador con fusible
Contacto d e disyuntor
Relé térmico
Relé electromagnético
Relé termomagnético
A" Au ALs
Contactos principales de contactor - 23 -
\ \
Y *
Motor trifásico (3 bornes)
Motor trifásico
(6 bornes)
u v w3 g E $
f
X
Conexión estrella
A
Conexión triángulo Marcas más usadas para contactores:
'
Marcha derecha
KM1
C1
Marcha izquierda
KM2 KM3 KM5
0,2
Conexión estrella
•}
£ •• '
-V .-„••: .'
Conexión triángulo
C3 C5
, 3 . Aparatos y/o elementos del circuito de mando. Marca para contactor auxiliar;
0
y un subíndice de 2 cifras
K A
y un subíndice de 1 cifra
. Bobina de contactor
Bobina de contactor con temporizador
Temporizador
$
TAZ
Pulsador; normalmente cerrado ( N C )
normalmente abierto ( N A )
i<
•i O3
h-
conexión-desconexión í i .1, ,1 desconexión múltiple
-24-
2 12 12
4
M
conexión
I ' / J
múltiple
W
14 •
3 ,í
conexión-desconexión múltiple
Notq;
La línea punteada (
,3 . i
^
) que une los puntos medios de varios símbolos
Índica que hay unión mecánica entre ellos, y que por consiguiente a c túan solidariamente (como una unidad), aunque los elementos estén separados en el esquema. i"
pulsador giratorio con posición mantenida (fi¡a o enclavada)
O3
v~\ II*
Í^A
y un subíndice en orden consecutivo; 1, 2 , 3, . , . . n
Marca para pulsadores interruptores:
marcha-paro i dos posiciones
í ^ i - l
tres posiciones
°2
Ttt
cuatro posiciones Contactos d e
contactor:
auxiliar normalmente cerrado
auxiliar normalmente abierto
f{
112
114
íiz o i¡t
Notas; 1. Tanto en el contacto cerrado como en el abierto la numeración puede v a r i a r , siempre y cuando sea un número de dos cifras que termine en 1 (si es cerrado) ó en 3 (si es a b i e r t o ) . Ejemplo de contactos cerra dos; 21-22, 31-32, 4 1 - 4 2 . . . . ; contactos abiertos.- 23-24, 33-34, 43-44....etc. 2 . Si se tienen varios contactos cerrados o abiertos pertenecientes a un -25-
mismo contactar, necesariamente deben numerarse en forma diferen con el fin de evitar confusiones durante el montaje. 3 . Si se tienen varios contactos cerrados o abiertos pertenecientes a di ferentes contactores, debe ponerse la misma marca del contactor a que pertenecen, a la izquierda del símbolo.
Contactos auxiliares del relé térmico
95
97
'96
'98
,55
Contactos temporizados: al trabajo
61
95
16 18
>V
-tf
I65 i 5 ?
al reposo
"66 ' « 158 158
i'
Finales de carrera o interruptores de posición
.1 i»
U O-y—\ 2 **
Contactos accionados por flotador y presión
4í
^
¿I 1 I3 ^
1 l3
4 '
4 . Elementos de señalización:
Piloto luminoso
r=D
Piloto sonoro (timbre)
Piloto sonoro (sirena)
¡4>
5. Otros símbolos y/o marcas;
Enclavamiento mecánico entre contactores
Fusibles y térmicos: P
y un número de orden (F^, F 2 . . . ) colocado al lado izquierdo del símbolo.
Pulsadores e interruptores; g
y un número de orden (S-|, S 2 « . « ) colocado lado izquierdo del símbolo.
al.
Contactos temporizados; se usa la misma marca del contactor sobre el cual se ha montado el bloque temporizado. - 26
-
3.- DISPOSITIVOS EMPLEADOS E N C O N T R O L E S Y A U T O M A T I S M O S Objetivos: a ) Conocer los elementos y aparatos más usados en controles y automatismos.
b) Adquirir las nociones más importantes del contactor y elementos de control, con miras a una correcta y racional u t i l i z a c i ó n de los mismos.
Temas más importantes: •
j
.
* * * *
El contactor Elementos de mando Elementos auxiliares de mando Elementos de protección automática y s e ñ a l i z a c i ó n .
3 . 1 . G E N E R A L I D A D E S S O B R E A P A R A T O S DE M A N I O B R A Y P R O T E C C I O N 3 . 1 . 1 . Aparatos de maniobra: Son todos aquellos aparatos que permiten el paso o la interrupción de la corrien
te de red a una carga (motor, bobina, resistencias, e t c . ) . Pueden ser:
a) Manuales; los que necesitan de un operario para su accionamiento. Los hay con poder d e corte (pueden ser accionados en circuitos bajo carga) y sin poder de corte (deben ser maniobrados sin c a r g a ) . * Interruptores: son dispositivos con cierto poder de corte, para cerrar o abrir
circuitos. - Las secciones de las piezas que cierran o abren el circuito deben estar convenientemente dimensionados, de tal manera que permitan el paso de corriente sin que se genere calentamiento excesivo.
- A l abrirse el c i r c u i t o , la chispa que se produce debe apagarse rápida mente, antes de que se forme un arco e l é c t r i c o , que dañaría fácilmen te los contactos. Por e l l o la separación d e éstos debe realizarse con un movimiento rápido, o mediante el sistema de apertura brusca. - Existe variedad de modelos: basculantes, rotativos, de c u c h i l l a , e t c . * Pulsadores: aparatos de maniobra con poder de corte. Se diferencian de los interruptores porque cierran o abren circuitos solamente mién tras actúen sobre ellos una fuerza exterior, recuperando su po sición de reposo ( i n i c i a l ) al cesar dicha fuerza, por acción de un muelle o resorte. Este tema se ampliará posteriormente a l tratar el tema específico de los elementos de mando. * Seccionadores: son aparatos de maniobra sin poder de corte y que por con siguiente pueden abrir o cerrar circuitos únicamente cuando éstos están en v a c í o (sin carga).
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b) Automáticos: Son dispositivos diseñados para abrir o cerrar circuitos en función de los v a lores que adquieren ciertas magnitudes físicas como temperatura, presión, es p a c i ó , tiempo, etc. Los más utilizados son los interruptores automáticos o disyuntores, cuya función específica es la de abrir circuitos bajo condiciones anormales, aunque también pueden utilizarse como simples interruptores. El disyuntor puede actuar por sobrecargas, cortocircuitos, sobretensión o por disminución de tensión. A l producirse cualesquiera de estas anomalías se des conecta automáticamente interrumpiendo el c i r c u i t o . Para recuperar su esta do normal basta accionarlo manualmente (rearme manual). Las principales características de un interruptor automático son:
* C a p a c i d a d de maniobra; es decir el número mínimo de maniobras que se pueden realizar con é l , * Poder d e corte: nos indica la corriente máxima que puede interrumpir sin peligro de que se d a ñ e . En este grupo de aparatos automáticos de maniobra están también los c o n t a ^ ^ tores. Por la importancia que este aparato tiene en el tema de controles y au tomatismos, le dedicaremos un estudio especial más adelante. 3 . 1 . 2 . Aparatos de protección: son aparatos destinados a interrumpir el circuito (poniendo fuera de servicio la línea de alimentación) cuando se presentan irregularidades en su funcionamiento particularmente por sobrecargas o sobreintensidades. Existen dispositivos destinados a la protección de cortocircuitos y de sobrecargas a) Fusibles; son conductores calibrados expresamente para el paso de determinadas cantidades de corriente (por consiguiente más dé biles que el resto de los conductores del c i r c u i t o ) , de mane_ ra que a l producirse un cortocircuito, éste se interrumpirá inmediatamente (por el bajo punto de fusión que t i e n e ) , evi tando daños mayores en las cargas o el mismo circuito en s i . Los hay de muchos tipos; de tapón, b a y o n e t a , cartucho, cu_ chilla, etc. ^^ b) Aparatos de protección
automáticos: Son aparatos construidos ú n i c c ^ P mente para proteger contra sobrecargas (no contra cortocircu i tos). Los más utilizados son los relés térmicos, termomagnéticos y electromagnéticos. Posteriormente realizaremos un estudio más amplio y d e t a l l a d o de e l l o s .
EL C O N T A C T O R El contactor es un aparato de maniobra automático con poder de c o r t e , y que por consiguiente puede cerrar o abrir circuitos con carga o en v a c í o . Se lo define como un interruptor accionado o gobernado a distancia por a c c i ó n d e un electroimán.
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. Partes del con tactor. 3 , 2 , 1 , 1 . Carcaza: soporte fabricado en material no conductor (plástico o baquelíta) sobre el cual se fijan todos los componentes del contactor. 3 . 2 , 1 , 2 . C i r c u i t o electromagnético: está compuesto por unos dispositivos cuya finalidad es transformar la electricidad en magnetismo, generando un campo magnético lo más intenso posible. Propiamente constituiría el electroimán de un contactor. Está compuesto de bobina, núcleo y armadura. a) Bobina; es un arrollamiento de alambre, con un gran número de espiras, que al aplicársele tensión crea un campo magnético. El flujo generado da lugar a un par electromagnético,superior al par resistente de los muelles de la armadura, atrayéndolo hacia el n ú c l e o . Se construye con cobre electrolítico.arrollándolo sobre una formaJeta. La intensidad absorbida por la bobina,al ser energizada,es relativa^ mente e l e v a d a , debido a que no existe en el circuito nada más que la resistencia del conductor, por ser la reactancia mínima al tener el circuito electromagnético mucho entrehierro. Una vez cerrado e l c i r c u i t o magnético (cuando e l núcleo atrae la armadura) aumenta la impedancia de la bobina, lo que reduce la corriente i n i c i a l a una intensidad nominal b a j a . La tensión de alimentación puede ser la misma del circuito de fue£ za o inferiores a ésta, reducidas por un transformador, o suministra das por otra fuente de alimentación. Por este motivo,aI elegirse un contactor, debe tomarse muy en cuenta la tensión (y frecuencia) con que debe energizarse la bobina. Estos datos vienen claramente registrados en e l l a . La tensión que se a p l i c a a la bobina,se realiza a través de una gran variedad d e elementos (pulsadores, contactos auxiliares, contactos de elementos auxiliares de mando, e t c . ) de acuerdo a las necesida des o complejidad del c i r c u i t o . b) N ú c l e o : El núcleo es una parte m e t á l i c a , generalmente en forma de E, y que va fija en la carcaza. Su función es concentrar y aumentar el flujo magnético que genera la bobina (colocada en la parte central del n ú c l e o ) , para atraer con mayor e f i c i e n c i a la armadura.
Se construye con una serie de láminas muy delgadas (chapas), ferromagnéticas y aisladas entre sí (pero que forman un solo bloque fuertemente unido), generalmente de hierro silicoso, con la finalidad de reducir al máximo las corrientes parásitas o de Foucault (corrientes eléctricas que circulan por el núcleo al estar sometidas a una variación del flujo magnético, originando pérdidas de energía por efecto j o u l e ) . En los contactores cuyo circuito de mando va a ser alimentado por
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-
corriente alterna (no así cuando se alimenta con corriente contin u a ) , e l núcleo debe tener un elemento adicional denominado espiras de sombra, espiras en cortocircuito, espiras de Frager o anillos de d e f a s a j e . Cuando circula corriente alterna por la bobina, cada vez que el flujo es c e r o , la armadura se separa del núcleo dos veces por segundo, porque el flujo magnético producido por la bobina es tam bién dos veces c e r o . En realidad como el tiempo es muy pequeño ( ] / ' 2 0 de segundo cuando la frecuencia es 60 H z ) , es imposible « que la armadura se separe completamente del n ú c l e o , pero es suf i c i e n t e para que se origine un zumbido y v i b r a c i ó n , que de ser continuo estropearán el contactor. Para evitar este inconveniente se colocan en las dos columnas laterales del núcleo las espiras de sombra (construidas en cobre), para suministrar al circuito mag nético un flujo cuando la bobina no lo produce, creando en c ^ ^ secuencia un flujo magnético constante, similar a l que puede U P ducir la corriente c o n t i n u a . espira^.de sombra
BOBINA c) Armadura: elemento similar a l n ú c l e o , en cuanto a su construcción, pero que a diferencia d e éste es una parte m ó v i l , cuya f i n a l i c ^ k
principal es cerrar el circuito magnético, cuando se e n e r g i c e T a b o b i n a , porque en estado de reposo debe estar separada del n ú c l e o .
Se aprovecha de esta propiedad de movimiento que tiene para colocar sobre él una serie de contactos (parte móvil del contacto)
que se cerrarán o abrirán siempre que la armadura se ponga en movimiento.
La armadura debe estar cubierta
por un material aislante, para evi^ tar que los diferentes contactos que se coloquen queden e l é c t r i c a mente unidos.
3 . 2 . 1 . 3 . Contactos: elementos que tienen por objeto cerrar o abrir una serie de circuitos. Un contacto está compuesto por dos partes fijas (ubicadas en la carca-
za) y una parte móvil (sujeta en la
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armadura).
contacto móvil
*
contactos fijos
Ordinariamente están hechos de bronce fosforado, que es un buen conductor, tiene consistencia y al mismo tiempo cierta e l a s t i c i d a d . Normalmente en el punto en que se establece el contacto (extremos de la parte fija y móvil que deben unirse)se produce un arco e l é c trico al abrirse el circuito bajo carga, por lo que es necesario que dichos puntos tengan una mayor consistencia y d u r e z a . Para lograr esto se construyen dichos puntos en materiales aleados a base de plata-cadmio, plata-níquel, plato-paladio, e t c . Estas partes deben tener una gran resistencia a l desgaste por erosión que produce el a r c o , tener buena resistencia m e c á n i c a , poca resistencia eléctrica en el punto de contacto, no oxidable (el óxido se constituye en material aislante) y no ser susceptible a pegarse o sol darse. Todas estas exigencias hacen que los contactos (especialmente en el punto de contacto) sean la parte más d e l i c a d a del contactor, y por consiguiente deben cuidarse con especial esmero, de manera que los circuitos que establecen funcionen normalmente. Una de las precauciones que más debe cuidarse es la de hacerles un mantenimiento periódico, así como protegerlos del p o l v o , grasa, hu_ medad, e t c . En el contactor encontramos dos tipos de contactos: principales y aux[ liares. a)
Principales: son los contactos que tienen por finalidad realizar el cierre o apertura del circuito p r i n c i p a l , a través del cual se trans_ porta la corriente a l circuito de u t i l i z a c i ó n (carga). Deben estar debidamente calibrados,para permitir el paso de intensidades requeridas por la carga sin peligro de deteriorarse. Por la función que deben realizar estos contactos serán únicamente abiertos. Se tienen contactores con contactos capacitados para transportar corrientes desde unos cuantos amperios, hasta corrientes con inten_ sidades muy e l e v a d a s . Sobre todo en estos últimos, en el momento en que un contactor b a j o carga se desenergiza y los contactos se separan, el circuito no se abre inmediatamente, sino que la corriente sigue pasando durante un breve tiempo a través del a i r e ionizado (aire que al calentarse se ha vuelto conductor). Debido a este fenómeno se produce una chispa, que si se transforma en un arco eléctrico ge \ nerará una temperatura muy e l e v a d a , de 5,000° a 8 , 0 0 0 ° C , muy - 31 -
por encima de la temperatura de fusión del material con el cual están hechos los contactos, debilitándolos, desgastándolos por erosión y finalmente dañándolos completamente. Por lo tanto en circuitos que absorben corrientes altas es impresc i n d i b l e reducir el arco y apagarlo en el tiempo más breve posible. Esto puede lograrse mediante diferentes sistemas; soplado, transferencia y fraccionamiento del a r c o , e t c . La z o n a , donde se produce el a r c o , conocida comúnmente como cámara apagachispas, debe construirse con materiales muy resistentes al c a l o r , tales como poliester con un gran porcentaje de fi bra d e v i d r i o .
4
Los sistemas más empleados para apagar el arco son: * Soplo con aire a presión: consiste en a p l i c a r un chorro de
aire seco sobre el arco en el mismo instante de la apertu-^
ra de los contactos. Este procedimiento tiene el i n c o n v e n j n te de-que en la mayoría de los casos no se dispone de a i r e
a presión, o no está convenientemente s e c o .
* Soplo magnético; es una técnica muy usada que consiste en alargar el arco para aumentar su resistencia e l é c t r i c a , impidiendo de esta manera el paso de la corriente. Para conseguirlo se emplea un procedimiento magnético: el campo e l é c t r i c o formado crea un campo magnético c i r c u l a r , que es aumentado a través de un núcleo de láminas, el cual por re pulsión magnética tiende a a l e j a r e l conductor, que en este caso es el arco e l é c t r i c o , desplazándolo y alargándolo. En esta forma se consigue el mismo efecto que con el soplado por a i r e a presión, * Baño de a c e i t e : se debe tener presente que, si el arco no se extingue, es porque el aire es conductor (está ionizado) a c c i ó n del c a l o r . Colocando a c e i t e d i e l é c t r i c o que absoroa ese calentamiento se elimina este i n c o n v e n i e n t e . * Cámaras des ion izad oras: al igual que en el método anterior se evita la ionización del a i r e procurando que éste no alean c e temperaturas que permitan este fenómeno. * Transferencia y fraccionamiento del arco; se trata de que
el
arco i n i c i a l pase rápidamente de unas puntas ubicadas en los
extremos del contacto móvil, a unas guías de arco de los co_n
tactos fijos para producirse el fraccionamiento del mismo en las aletas de las cámaras d e corte (cámara apagachispas), de manera q u e , dividido el arco en muchos arcos más pequeños, su extinción sea más f á c i l y s e n c i l l a .
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b) Auxiliares: son aquellos contactos que tienen por finalidad el gobierno del contactor (específicamente de la bobina) y d e su seña izacion. Pueden ser abiertos o cerrados, y como están hechos para dar paso únicamente a pequeñas corrientes (alimentación de la bobina y elementos de s e ñ a l i z a c i ó n ) , suelen ser normalmente más peque ños que los contactos principales.
El número de contactos auxiliares por contactor varía de acuerdo a las necesidades de las diferentes maniobras, desde uno normalmente abierto, hasta varios abiertos y cerrados. En circuitos con cierta complejidad se usan frecuentemente contactores que tienen únicamente contactos auxiliares, denominados por esta razón contactores auxiliares . 3 . 2 . 2 . Funcionamiento del contactor:
Cuando la bobina es recorrida por la corriente e l é c t r i c a , genera un campo mag_ nético intenso que h a c e que el núcleo atraiga a la armadura (parte móvil), de manera que al realizarse este movimiento, se cierran contemporáneamente todos los contactos abiertos (tanto principales como auxiliares) y se abren los con tactos cerrados. Para volver los contactos a su estado d e reposo basta desenergizar la bobina. 3 . 2 . 3 , Ventajas en el uso de confactores: 1. Posibilidad de maniobra en circuitos sometidos a corrientes muy altas, medíante corrientes débiles. Se puede gobernar un contactor para 200 A , por ejemplo, con bobinas que consumen sólo alrededor de 0 . 3 5 A a 220 V .
2 . Ahorro de tiempo al realizar maniobras prolongadas. 3 . Posibilidad de controlar un motor desde varios puntos (estaciones), 4 . Seguridad del personal, dado que se realizan las maniobras desde lugares alejados del motor u otras cargas.
5 . Automatización del arranque de motores. 6 . Automatización y control en numerosas a p l i c a c i o n e s , con ayuda de los aparatos auxiliares de mando (llenado automático de tanques de a g u a , control de temperatura en los hornos, e t c . , , ) .
- 33 -
3 . 2 . 4 . Elección de los contactores: A l elegir un contactor deben tenerse presente los siguientes factores: 1. 2. 3. 4.
Tensión y potencia nominales de la carga. Clase de arranque del motor. Número aproximado de accionamientos (conexiones por hora). Condiciones de trabajo: ligera, normal, dura, extrema, e t c . , como podría ser el caso de calefacción e l é c t r i c a , ascensores, grúas, máquinas impresoras, e t c . 5 . Tensión y frecuencia reales de alimentación de la bobina. 6 . Si es para el circuito de potencia o únicamente para el circuito de mando, o para ambos. 7. Tensión de aislamiento del contactor. 3 . 2 . 5 . Daños en los contactores:
^^
Las averías más frecuentes en los contactores se pueden producir por las siguien tes causas; 1. El contactor no queda realimentado (autosostenido). Puede estar originado por conductores interrumpidos en el circuito o bien por conexiones mal hechas en el contactor o en los pulsadores (contactos con conductores aislados, tornillos mal apretados, e t c . ) 2 . Fallas * * * * 3 . Fallas * * * 4 . Fallas * * *
*
en el contactor por; calentamiento excesivo desgaste prematuro presión débil de los resortes contactos corroídos o soldados en la bobina por; Daño en la bobina por sobretensión, sobreintensidad o cortocircuito Desconexión en los bornes por vibración excesiva del circuito electromagnético Calentamiento excesivo (normalmente no debe sobrepasar los 80° C) en el circuito electromagnético; Falla mecánica en alguna de las partes que lo constituyen Escasa fuerza magnética para atraer la armadura Deficiencia en la desconexión. Tanto este caso como el anterior pue^ de estar causado por deficiencias en los muelles (resortes) por estar muy flojos o muy tensos. Circuito magnético ruidoso y vibración excesiva, debido a la falta o fallas en las espiras de sombra.
E L E M E N T O S DE M A N D O Son todos aquellos aparatos que actúan accionados por el operario. Los más importantes son los pulsadores, selectores, manipuladores.
Se tiene una gran variedad de ellos, tanto por su apariencia y forma exterior, como por la función que van a realizar. - 34 -
3 . 1 . Por su apariencia y forma exterior. 3 . 3 . 1 . 1 . PuIsadores * * * * *
Rasantes: que impiden maniobras involuntarias Salientes; de accionamiento más cómodo. Son los más usados De llave: para accionamientos de gran responsabilidad De seta: para accionamientos en situación de emergencia Luminosos: con señalización incorporada
3 . 3 . 1 . 2 . Selectores o interruptores giratorios: se encuentran a su vez en variedad de formas: simples, de maneta, de l l a v e , e t c . 3 . 3 . 1 . 3 . Manipuladores; de dos o cuatro posiciones 3 . 2 . Por la función que realicen. Todos los elementos citados en 3 . 3 . 1 . cumplen más o menos con las mismas funciones: abrir y cerrar circuitos. De a l l í que cualesquiera de ellos pueden clasificarse en; * * * * *
Normalmente cerrado ( N C ) : para abrir un circuito. Normalmente abierto ( N A ) : para cerrar un circuito De desconexión múltiple: para abrir varios circuitos independientes De conexión múltiple; para cerrar varios circuitos independientes De conexión-desconexión; para abrir un circuito y cerrar otro al mismo tiempo. * De conexión-desconexión múItiple; para abrir y cerrar varios circuitos contemporáneamente. Respecto a los de conexión-desconexión (sencilla o múltiple) debemos tener un cuidado especial por cuanto la apertura y cierre de los circuitos pueden efectuarse de diferentes maneras En forma gráfica la forma en que actúan sería así: N C N A -
n n
W///z m / y .
N
O
¡ Ü
NC-
N A -
NA-
(b)
(a)
Y/y///// Y///////,
(c)
En la gráfica (a) al oprimir el pulsador el contacto cerrado se abre en el mismo momento en que el contacto abierto se cierra. En (b) cuando se oprima el pulsador el contacto cerrado se abre, mientras el abierto se sostiene un momen to más abierto antes de cerrarse, de tal manera que en estos pulsadores tendre mos un espacio en el cual ambos contactos se mantendrán abiertos. En (c) el fe nómeno es inverso, ya que tendremos un espacio en el cual ambos contactos - 35 -
estarán cerrados.
A l realizar el estudio de los inversores de marcha veremos la aplicación de los pulsadores de conexión-desconexión, particularmente del segundo (b). E L E M E N T O S A U X I L I A R E S DE M A N D O Son aparatos que, a diferencia de los pulsadores, no son accionados por el operario, sino por otros factores,como son tiempo, temperatura, presión, acción mecánica, e t c . , y que regularmente son de ruptura brusca. La combinación de contactores, elementos de mando y auxiliares de mando, darán lugar a instalaciones totalmente automatizadas. 3 . 4 . 1 . Finales de carrera o interruptores de posición. Son aparatos destinados o controlar la posición de una parte en una máquina o la misma máquina. En cuanto a los contactos, tienen uno cerrado y uno abierto y se comportan exactamente como los de un pulsador de conexión-desconexión (b). Su aplicación va dirigida a la parada o inversión del sentido de desplazamiento de las máquinas, por lo que se convierten en dispositivos de los que depende la seguridad de la máquina, el material y el mismo personal. A l actuar ina fuerza mecánica (por lo regular un elemento de la misma máquina) sobre la parte saliente del interruptor de posición, desplaza los contactos y abre o cierra determinados circuitos. De acuerdo con el tipo de accionamiento mecánico que se ejercerá sobre é l , se eligen los de pistón, bola, roldana, resorte, e t c . Entre los interruptores de posición podemos citar también los interruptores accio nados por b o y a .
Una modalidad de estos elementos auxiliares de mando son los microrruptores. Se denominan así por ser de pequeñas dimensiones y se emplean como conmutadores de corriente del circuito de mando para fuerzas de accionamiento mínimas o pequeños desplazamientos. Los interruptores de posición o finales de carrera se caracterizan por: * La apertura y cierre de sus contactos debe ser muy rápida (corte brusco), aún para movimientos lentos. *,'Una duración mecánica y eléctrica máximas * Un fácil ajuste y conexión 3 . 4 . 2 . Relés de tiempo o temporizgdores. Son aparatos que cierran o abren determinados contactos (contactos temporizados) al cabo de un tiempo, debidamente establecido, de haberse abierto o c e rrado su circuito de alimentación. Es muy importante no confundir los contactos temporizados con los contactos auxiliares N O T E M P O R I Z A D O S que puede tener un temporizador, y que actuarán tan pronto se energice éste. 3 . 4 . 2 . 1 . Existen dos grupos de temporizgdores: - 36 -
•P
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1. A l trabajo; si sus contactos temporizados actúan después de cierto tiempo de haber sido energizado. 2 . A l reposo; sus contactos temporizados actuarán solamente después de cierto tiempo de que el temporizador haya sido desenergizado. 3 . 4 . 2 . 2 . Los temporizadores, según la técnica de construcción y funcionamien to, pueden ser; 1. Temporizadores con mecanismo de relojería; cuando el retardo se consigue por un mecanismo de r e l o j e r í a , a base de engranajes, que actúan accionados por un pequeño motor, con embrague elec^ tromagnétíco, de manera que a l cabo de cierto tiempo de funcionamiento del motor, entra en a c c i ó n el embrague y se produce la apertura o cierre del circuito de mando.
ni:
2 . Temporizadores electrónicos: sistemas basados en circuitos electro nicos y que presentan una gama muy extensa en cuanto a valores y precisión de tiempo. Su uso se ha ido extendiendo rápidamente, especialmente en aquellos dispositivos en los cuales la precisión es fundamental. 3 . Temporizadores neumáticos: el retardo de sus contactos temporizados se obtiene por el movimiento de una membrana,en función de una entrada regulable de aire, por acción de una bobina. Su uso es todavía muy amplio y se debe entre otras razones a que es insen sible a los parásitos de origen e l é c t r i c o . 3 . 4 . 3 . Presostgtos. Son aparatos que accionan circuitos eléctricos, al transformar cambios de presión de instalaciones neumáticas o hidraúlicas, en señales e l é c t r i c a s . Pueden ser de membrana o sistema tubular.
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* De membrana: actúan por variaciones de presión en un circuito hidraúlico o neumático, trasmitiéndose la deformación que se produce en la membrana, a un pistón que desplaza los contactos del circuito e l é c t r i c o . * Sistema tubular: actúa mediante un tubo ondulado (a manera de fuelle metálico) sobre el contacto eléctrico del presostato, el cual cierra o abre circuitos según suba o b a j e la pre sión. Un ejemplo de a p l i c a c i ó n se tiene en la puesta en marcha y/o parada de un motor de la bomba de un grupo de presión. El presostato se instala en la tubería de conducción de aire o agua que actuará al abrirse una l l a v e , por la va riación de la presión.
3 . 4 . 4 , Termostatos. Son aparatos que abren o cierran circuitos en función de la temperatura que los - 37 -
rodea (no deben confundirse con los relés térmicos). Según el principio de funcionamiento pueden ser de láminas bimetálicas y de tubo c a p i l a r . * De láminas bimetálicas; se basan en la a c c i ó n d e la temperatura sobre una p l a c a , compuesta por dos metales de diferente coeficiente de d i l a t a c i ó n , que se curva al elevarse la temperatura, Hasta llegar a abrir o cerrar los contactos del circuito de mando. * De tubo capilar: aprovecha las variaciones de presión de un fluido alo jado en un tubo delgado, al variar la temperatura. La variación de presión actúa por medio de un tubo ondulado sobre un interruptor eléc frico que c o n e c t a , a l subir o bajar la temperatura. Para cada gama de temperatura se u t i l i z a n diferentes tubos, como son el tubo c a p i l a r o en bulbo e s p e c i a ) . 5 . Programadores. Son aparatos que accionan un gran número de contactos, en forma simultánea^ repitiéndose periódicamente. Están formados por un motor, trasmisión y contactos. El motor, una vez disminuida su velocidad por medio d e un reductor (con engranajes) a c c i o n a un tambor, sobre el que se montan las levas; éstas hacen tope en los contactos y se abren o cierran los circuitos. Las levas se pueden obtener par tiendo de un disco, dividido en un número determinado de sectores, por rotura de la sección correspondiente. Este tipo d e levas permite realizar el programa correspondiente a un tipo determinado de trabafo. Según la clase de motor y re ductor de v e l o c i d a d , pueden obtenerse ciclos que oscilan entre espacios de algunos segundos hasta varias horas. En la actualidad estos sistemas mecánicos se van sustituyendo por sistemas electrónicos . 6 . Detectores de proximidad . Son dispositivos electrónicos empleados para el control de presencia, ausencia, fin d e recorrido, e t c . , sin necesidad de entrar en contacto directo con las zas. ^^ Se emplean cuando las velocidades de ataque y funcionamiento son elevadas, el entorno exterior de las piezas es severo, existe presencia de polvos, a c e i t e de corte, agentes químicos, humedad, v i b r a c i ó n , choque, e t c . , o cuando las piezas son pequeñas o frágiles. Estas características hacen que su uso sea muy útil en máquinas de ensamblaje, máquinas herramientas , máquinas transportadoras, prensas, e t c . .. . ¿-uximidaci !• ¡uoci i vos.:
se usan para ob|etos metálicos.
Se basan en la variación de un campo electromagnético a l acercarse * un objeto m e t á l i c o . 3 . 4 . 6 . 2 . Detectores de proximidad capacitivos: se emplean para objetos de cualquier naturaleza. Su principio de funcionamiento radica en la variación cíe
, campo: eléctrico a l acercarse un objeto cualquiera.
- 38 -
3 . 4 . 7 . Detectores fotoeléctricos. Son dispositivos electrónicos compuestos esencialmente de un emisor de luz aso ciado a un receptor fotosensible. Para detectar un objeto, es suficiente que éste interrumpa o haga variar la intensidad del haz luminoso. 3 . 4 . 7 . 1 . Detectores emisor
fotoeléctricos
de barrera:
son dispositivos
en los cuales el
y detector están separados. Se usan particularmente para a l -
cances largos, o en la detección de objetos cuyo poder reflexivo no permiten la u t i l i z a c i ó n del sistema reflex»
3 . 4 . 7 . 2 . Detectores fotoeléctricos tipo reflex: en este sistema el emisor y el receptor
de luz
van incorporados en un mismo dispositivo. El retorno del haz
se obtiene mediante un reflector montado frente al d e t e c t o r .
Se usan especialmente para a l c e n c e s cortos o medianos o donde resul
ta d i f í c i l instalar el emisor y receptor separados. 3 . 4 . 7 . 3 . Detectores
fotoeléctricos
de proximidad:
en este caso también e l emi
sor y receptor están incorporados en una misma c a j a . El haz de l u z ,
en este caso, es parcialmente reflejado hacia e l receptor por cual -
quier objeto que se encuentre en su proximidad. U n reglaje de sensi-
bilidad permite limitar la influencia eventual del entorno situado detrás
del objeto a d e t e c t a r , por lo cual se usa más bien para alcances cortos. 3 . 5 . E L E M E N T O S DE S E Ñ A L I Z A C I O N Son todos aquellos dispositivos cuya función es llamar la atención sobre el correcto fun cionamiento o paros anormales de las máquinas, aumentando así la seguridad del personal y facilitando el control y mantenimiento de Jos equipos, 3 . 5 . 1 . Clases de señalizaciones. 1. Acústicas: son señales perceptibles por el o í d o . Entre las más usadas figuran los timbres, zumbadores o chicharras, sirenas, e t c . 2 , Opticas; son señales perceptibles por la v i s t a . Existen dos clases;
• * visuales; si se emplean ciertos símbolos indicativos de la opera ción que se está realizando. * luminosas; únicamente se emplean lámparas o pilotos, de colores diferentes. De acuerdo a la complejidad y riesgo en el manejo de los equipos, se pueden emplear, a l mismo tiempo, señalizaciones visuales y luminosas, e incluso en casos especiales señalizaciones ópticas y acústicas contemporáneamente. 3 . 5 . 2 . Conexionado d e los elementos de s e ñ a l i z a c i ó n . 3 . 5 . 2 . 1 . Señalizaciones de marcha; se usa para indicar que un equipo se ha puesto en funcionamiento. El dispositivo que señalice puede ener-
g izarse: * mediante el uso de contactos auxiliares normalmente abier- 39 -
tos o , * conectándolo en paralelo con la bobina. Cuando se conecta la señalización en paralelo con la bobina es necesario tener algunas precauciones especiales, sobre todo cuando se presentan circuitos RL (resistencias e inductancias), porque se pueden originar o daños en los pilotos (por subida de tensión al desconectar) o funcionamientos defectuosos (por defasaje de I y E ) . 3 . 5 . 2 . 2 . Señalización de paro de emergencia, originado por sobrecargas: para el efecto se u t i l i z a el contacto normalmente abierto del relé térmico, el cual al cerrarse, a consecuencia de la sobrecarga, actúa sobre el elemento de señalización energízándoío. E L E M E N T O S DE P R O T E C C I O N Son dispositivos cuya finalidad principal es proteger el motor (o carga en general) y el mismo c i r c u i t o , contra posibles daños producidos especialmente por el paso de i n t e n s i q ^ des muy altas de corriente. Debe tenerse presente que el contactor no es por sí solo un elemento de protección del c i r c u i t o , al que permite el paso de corriente, sino un aparato de maniobra de dicho cir c u i t o . Para que un contactor cumpla funciones de protección es necesario que se le adi cione otro dispositivo denominado relé de p r o t e c c i ó n . Estos se fabrican en una extensa gama,tanto por la diversidad de tipos,como de procedimientos para proteger. Algunas de las irregularidades que se pueden producir en las condiciones de servicio de una máquina o motor son: 1 . Sobrecarga, por parte d e la máquina accionada por el motor.
2 . Disminución de la tensión de red, que puede dar lugar a sobrecargas. 3 . G r a n inercia de las partes móviles, que hacen funcionar el motor sobrecargado en el período del arranque.
4 . Excesivas puestas en marcha por unidad de tiempo.
5 . Falta de una fase, haciendo que el motor funcione sólo con dos fases.
6 . Calentamiento de la máquina originado por una temperatura ambiente elevctfij
En estos u otros casos similares, los elementos de protección desconectarán el c i r c u i t o s
de mando, desconectándose lógicamente el circuito de alimentación de la máquina o mo tor, evitando de esta manera que se dañen o disminuyan su duración. 3 . 6 . 1 . Relés térmicos. Son elementos de protección (debe usarse una por fase) contra sobrecargas, cuyo principio d e funcionamiento se basa en la deformación de ciertos materiales (bimetales) ba¡o el efecto del c a l o r , para a c c i o n a r , a una temperatura determinad a , sus contactos auxiliares que desenergicen todo el sistema. El bimetal está formado por dos metales de diferente c o e f i c i e n t e de dilatación y
soldadas
m
entre
sí.
Es muy común
e) uso dé hierro
y 5>Q% ó 7 5 % y 2 5 % respectivamente.
y níquel
en composiciones
de
El calor necesario para curvar la lámina bimetálica es producido por unas resis-
tencias, arrolladas alrededor del bimetal que se encuentra cubierto por una capa de asbesto, a través de las cuales circula la corriente que va de la red al motor. - 40 -
r
El bímetal puede emplearse como parte de la resistencia c a l e f a c t o r a , o simplemente como conductor.
señalizacjón de emergencia alimentación de la bobina.
Los bimetales empezarán a curvarse cuando la corriente sobrepase el valor nominal para el cual se construyeron las resistencias, empujando una placa de fibra (material muy consistente, aislante e l é c t r i c o y resistente al calor) basta que pro voque la apertura y cierre de sus contactos auxiliares que desenergícen la bobj_ na y energícen el elemento de señalización respectivamente. El tiempo de desconexión depende de la intensidad de la corriente que c i r c u l e por las resistencias. Naturalmente el tiempo debe ser t a l , que no ponga en pelj_ gro el aislamiento de las bobinas d e l motor, n i se produzcan desconexiones inne cesarías, por lo cual están regulados normalmente de acuerdo a la intensidad no minal ( l n ) . Una vez que Jos relés térmicos hayan actuado
se rearman empleando dos sistemas:
* Rearme manual; debe emplearse este sistema siempre que se tengan circuitos con presostatos, termostatos, interruptores de posición o elemen tos similares, con el objeto de evitar una nueva conexión en forma automática a l bajar la temperatura d e l b í m e t a l . * Rearme automático; se emplean exclusivamente en casos en que se usan pulsadores para la maniobra, de manera que la reconexión del contactor no podrá producirse después del enfriamiento del bímetal, sino úni camente volviendo a accionar el pulsador.
En casos especíales, en que la corriente pico de arranque es muy alta, se pueden usar relés térmicos de acción retardada, cortocircuitar el relé durante ese tiempo, o bien hacer uso de transformadores de intensidad. La solución para el caso en que la frecuencia de maniobras sea e l e v a d a , es regular el relé por encima de la intensidad nominal, pero únicamente hasta c i e r tos valores, ya que de (o contrario la garantía de protección y e f i c i e n c i a del relé será muy pequeña.
La v e r i f i c a c i ó n del relé en el lugar de u t i l i z a c i ó n es a menudo necesaria, sin embargo ésta es discutible en vista de la precisión de estos aparatos y los me dios de v e r i f i c a c i ó n insuficientes.
El método, bastante extendido, de hacer funcionar el motor en v a c í o y en dos fases es erróneo, si se quiere juzgar la precisión de un relé en función del tiem - 41 -
po que emplea para desconectar, ya que bajo este régimen el motor absorve poca corriente. Por otra parte la desconexión sería inútil al no estar en peligro el motor. Es más válida la verificación si se hace girar el motor a p lena carga con sólo dos fases o se lo b l o q u e a . En el primer caso la desconexión debe realizarse en algunos minutos, y en el segundo en algunos segundos. La regulación d e un relé es correcta si corresponde exactamente a la intencidad nominal d e l motor, salvo las excepciones expuestas anteriormente. Una regulación demasiado baja impide desarrollar la potencia total del motor, y una regulación alta no ofrecerá protección completa si se producen las so breca rgas. * Si un r e l é , correctamente regulado, desconecta con mucha frecuencia, será ne cesario o disminuir la carga del motor, o reemplazarlo por uno de más potencia,. El relé actuará correctamente y en el tiempo esperado, solamente gn casos en que la absorción de corriente por parte del motor, sea demasiado alta y esté causada por una sobrecarga m e c á n i c a , caída apreciable de tensión estando e l motor a plena carga, un arranque seguido de un bloqueo de la máquina o u n ^ ^ tensión insuficiente. ^^ Por el contrario el relé no a c t u a r á , aún estando el motor en peligro, si esta situación no implica un aumento en la corriente absorbida, como pueden ser: pe netración de humedad, reducción del enfriamiento motivado por disminución de la velocidad o taponamiento del sistema de refrigeración, calentamiento pa sajero y suplementario proveniente del exterior, desgaste de los ejes o cojinetes, etc. Finalmente un cortocircuito después de los relés, si los fusibles de protección están mal calibrados (sobredimensionados), puede provocar el daño de los relés. En este caso tanto el motor como el contactor peligran igualmente de ser deteriorados . 3 . 6 . 2 . Relé térmico d i f e r e n c i a l . En un sistema trifásico, cuando f a l l a una fase o hay desequilibrio apreciable en la red, el motor seguirá funcionando, pero con el peligro de que se quemen las bobinas, por c i r c u l a r corrientes superiores a la nominal por las otras dos f a s ^ ^ En este caso la protección del relé térmico, aunque esté bien elegido y regulado , no es suficiente, por lo que es necesario recurrir a un dispositivo similar denominado relé térmico diferencial . Su funcionamiento se basa en la diferencia de curvatura de los tres bimetales en un relé térmico normal al fallar una fase, para lo c u a l se emplean dos regletas (placas de fibra) que detectan esta diferencia de curvatura de los bimetales y actúan sobre los contactos auxiliares del r e l é , interrumpiendo inmediatamente el circuito de mando.
Posición en frío
funclonam. equilibrado
- 42 -
funclonam. desequilibrado
La desconexión será tanto más rápida, cuanto mayor diferencia de curvatura
exista entre los bimetales. 3 . 6 . 3 . Relés termomagnéticos.
A l igual que los relés térmicos, son aparatos destinados a proteger los motores contra posibles sobrecargas. Está formado por un,,núcleo horizontal sobre el cual se han bobinado dos a rrollamientos de alambre: un primario, por el que circula la corriente de con trol, y un secundario a cuyos e x t r e mos está unido un b i m e t a l . Cuando la corriente d e control pasa por el bobinado primario, crea un campo magnético que, por una parte tiende a atraer una lámina f l e x i b l e ha c í a el n ú c l e o , y por otra induce en el bobinado secundario una corriente (ac tuando como un pequeño transforma dor) que la recorre y c a l i e n t e el bimetal. 3 . 6 . 3 . 1 . Disparo diferido del térmico. Si la corriente sobrepasa el valor ajustado, e l bimetal se calienta y se deforma, dejando l i b r e , después de cierto tiempo, un tope (unido a la lámina y que bloqueael b i m e t a l ) . La unión tope-lámina se flexiona y una palanca actúa sobre el eje de trasmisión, provocando la apertura de un contacto colocado en el interior de una c a j a . El rearme se puede realizar solamente cuando el bimetal enfríe suficientemente. 3 . 6 . 3 . 2 . Disparo instantáneo d e l térmico. Si la corriente adquiere rápidamente un valor elevado (superior a 10 l n ) , antes que el bimetal se deforme lo necesario para liberar el tope, la atracción magnética sobre la lámina es más fuerte que el resorte que lo mantiene contra el tope, de manera que se pega al n ú c l e o , y por consiguiente la palanca actuará sobre el e j e de trasmisión provocando la apertura d e l contacto que se encuentra en la c a j a , como en caso de disparo d i f e r i d o . 3 . 6 . 4 . Relés electromagnéticos. Sirven para la protección d e circuitos contra fuertes sobrecargas. La desconexión se efectuará instantáneamente. Su funcionamiento está basado en la fuerza producida por un electroimánsobre una armadura metálica (similar a la del c o n t a c t o r ) . Cuando la corriente,que absorbe el motor, es muy superior a la normal (nominal), la bobina del electroimán crea un fuerte campo magnético, suficiente para ejer^ - 43 -
cer una fuerza de atracción capaz de vencer el efecto muelle contrario. Unidos a la armadura están los contactos del circuito de mando, dando lugar por tanto a la apertura del circuito,cuando la armadura se mueve. A l internjmpirse el circuito de a l i m e n t a c i ó n , el relé v u e l v e a su posición de reposo por acción del m u e l l e . 5 . Relé
electromagnético
diferencial.
Es una modalidad del a n t e r i o r . Se llama así porque en realidad actúa en fun-
ción de la diferencia de corrientes entre fases, la cual se presentará siempre
%
que existan derivaciones a tierra (fugas) en cualquiera de las fases. R ,S
T
Este relé dispone de un circuito magnético en forma toroidal sobre el que se bo
binan, en el mismo sentido, los conductores de las tres fases. En condiciones
normales la suma geométrica de las corrientes de las tres fases es nula y no hay flujo resultante. Solamente cuando se presenta una corriente de fuga a tierra,
y ésta a l c a n c e el valor de sensibilidad del aparato, habrá un flujo resultante.
Este flujo induce en la bobina una corriente que anulará el efecto del imán, a-
biéndose un contacto(por consiguiente el circuito total) por a c c i ó n de un resorte
La sensibilidad de estos dispositivos varía generalmente de 30 mA a 500 mA, se-
gún el grado de protección que se requiera. 6 . Daños en los relés de p r o t e c c i ó n .
1. Relés térmicos; los daños que se pueden presentar con más frecuencia s o ^ ^ a) El relé no dispara a la intensidad ajustada, Puede haber falla en el mecanismo o el bimetal estar defectuoso,
b) D e f i c i e n c i a en el sistema de rearme, c) Los contactos de disparo (auxiliares del térmico) se han fundido o soldado. 2 . Relés termomagnéticos y electromagnéticos;
Los daños que se pueden presentar son similares a los del relé térmico.
Para evitarlos en lo posible, se ha d e tener mucho cuidado por mantenerlos
en perfecto
estado y
limpios.
Así mismo es necesario no colocarlos en sitios o lugares húmedos, que produ-
cen oxidación y corrosión, ni en lugares expuestos a vibración.
- 44 -
4.- EL M O T O R T R I F A S I C O Y SUS SISTEMAS DE A R R A N Q U E Objetivos: a) Adquirir las nociones fundamentales del motor asincrono trifásico. b) Conocer los sistemas de arranque de motores asincronos trifásicos más comunes, y su uso mediante confactores. Temas más importantes: * * * * * *
Fundamentos de electromagnetismo El motor asincrono trifásico Arranque directo Inversores de marcha o giro Arrancadores estrella-triángulo Otros tipos de arranques
4 . 1 . C O N C E P T O S F U N D A M E N T A L E S DE E L E C T R O M A G N E T I S M O . Electromagnetismo; parte de la ciencia que trata de las relaciones entre la electricidad y el magnetismo, específicamente sobre la forma de generar un cam po magnético mediante energía e l é c t r i c a . Circuito magnético; conjunto de medios constituidos principalmente por sustancias ferromagnéticas (materiales que pueden imanarse con facilidad), que for man un circuito cerrado y a través de los cuales puede pasar un flujo magnético. Núcleo magnético; Parte de un circuito magnético rodeado por un devanado o bobina. Ca mpo magnético generado por una corriente eléctrica: siempre que una corriente eléctrica circula por un conductor, se genera alrededor del mismo un campo magnético, formando unas líneas de fuerza circulares (regla de la mano izquierda). Campo magnético creado por una espira: una espira es un conductor curvado en forma c i r c u l a r . El campo magnético resultante es similar al producido por un imán, donde las caras de la espira son polo Norte (lado por donde salen las líneas de fuerza) y polo Sur (lado por donde entran las líneas de fuerza). Campo magnético creado por una bobina; bobina es un arrollamiento de una serie de espiras en la misma dirección. La intensidad del campo magnético se hace más intensa, dependiendo del número de espiras, tipo de nú cleo que tenga, así como de la corriente que circule por e l l a .
- 45 -
• MOTORES A S I N C R O N O S
TRIFASICOS.
Una de las aplicaciones más útiles del electromagnetismo es la de los motores eléctricos . 4 . 2 . 1 . C l a s i f i c a c i ó n de los motores eléctricos: 1 . Motores de corriente continua 2 . Motores de corriente alterna a) b) c) d)
con excitación serie con excitación shunt con excitación compound síncronos
e) A S I N C R O N O S * monofásicos + con bobinado a u x i l i a r de arranque o de fase partida + de espira en cortocircuito * TRIFASICOS + con rotor en cortocircuito - ¡aula de ardilla
+ con + con 3 . Motores universales
doble jaula de ardilla rotor bobinado con anillos arranque con anillos regulación rotor mixto
4 . 2 . 2 . El motor asincrono trifásico. 4 . 2 . 2 . 1 . Fundamento y construcción.
.
El motor asincrono se compone fundamentalmente del estator y rotor. Ambas partes están formadas por un gran número de láminas ferromc^me t i c a s , que disponen de ranuras en los que se alojan los devanados tóricos y rotóricos respectivamente. En ellos tendrá lugar la transforma ción de la potencia eléctrica absorbida, en energía mecánica c e d i d a . A l alimentar el bobinado trifásico del estator, con un sistema de tensjo nes trifásicas, se crea un campo magnético giratorio, el cual induce en las espiras del rotor una f . e . m . , y como todas las espiras forman un circuito cerrado, c i r c u l a r á por ellas una corriente, obligando al rotor a girar en el mismo sentido que el campo giratorio del estator.
4 . 2 . 2 . 2 » Partes del motor asincrono 1 . Estator: parte fija del motor. Consta de: a) C a r c a z a : cuya misión es servir de soporte al núcleo magn é t i c o . Se construye de fundición de hierro o acero laminado. En los motores de pequeña po- 46 -
II I
111.
tencia puede ser de lámina d e acero, mientras que en los de mediana y gran potencia, las car cazas deben tener gran resistencia mecánica y disponer de canales de refrigeración. b) N ú c l e o magnético: es un apilado de láminas magnéticas de pequeño espesor, aisladas entre sí por medio de barnices. Cuando el diámetro exterior del núcleo es inferior a 1 m. cada lámina está h e cha d e una sola pieza, pero en motores de gran potencia consta de varios segmentos.
c) Bobinado estatórico: tiene por función producir el campo magnético, y están alojadas en las ranuras del n ú c l e o . Las ranuras más usadas son las abiertas y las semicerradas. d) C a j a d e bornes: está situada en la parte frontal de la car
caza y sirve para conectar los terminales de las fases, que forman el bobinado estatórico. Los bornes atraviesan la c a r c a z a , conveniente mente aislada, siendo señaladas las entradas de las bobinas con las letras mayúsculas U , V , y W , y las salidas con las letras X , Y y Z . Estos bobi nados los podemos conectar en estrella o en tri ángulo, como lo veremos más a d e l a n t e . 2 . Entrehierro: es lo separación
de a i r e entre el estator y el rotor. Pre-
senta un valor constante y debe ser lo más pequeño posi b l e , lo suficiente para impedir el rozamiento entre ellos. La medida del entrehierro se hace con unas ho¡as metál^ cas de espesores conocidos, colocándolas entre un diente del estator y el rotor. 3 . Rotor; es la parte móvil del motor.
ii:
¥l
Básicamente está formado por un e j e y un paquete de láminas que lleva en la periferia las ranuras para a l o j a r los conductores. Según se coloquen los conductores d e l rotor, en cortocircuito • o formando un bobinado, tendremos dos tipos de motores asincronos: motores jaula de ardilla y motores de rotor bobinado, a) Rotor en cortocircuito: está formado por un paquete de lá minas magnéticas de espesores muy pequeños, aisladas con papel por una c a r a . Este paquete se comprime y se encaja en el e j e , haciendo tope sobre unos rebajes, de forma que no puedan salirse. En motores d e mayor potencia se colocan unos pasadores aislados, que atraviesen todo el paquete de láminas. El bobinado del rotor está formado por un conjunto de con ductores desnudos, de cobre o aluminio, y puestos en cor tocircuito, al soldarlos a dos anillos frontales del mismo material. Por su parecido a la jaula de a r d i l l a , reciben ese nombre. \
- 47 -
En los motores pequeños, sé inyecta aluminio sobre las ranuras, obteniéndose al mismo tiempo los dos anillos frontales y las aletas de v e n t i l a c i ó n . En los motores de mediana y gran potencia se construye el rotor con doble jaula o ranura profunda, b) Rotor bobinado; Este tipo de rotor, empleado por los mo tores de potencias grandes, lleva un bobinado trifásico en estrella alojado en las ranuras. Los extremos del bobinado se llevan al c o l e c t o r , sobre los que apoyan las escobillas. S I S T E M A S DE ARRANQUE
DE M O T O R E S ASINCRONOS
TRIFASICOS.
Teóricamente no existe razón alguna por la que un motor no pueda arrancarse conectán_ dolo d ¡rectamente a la red de suministro. El inconveniente que se presenta,si así se hic i e r a , es que la corriente absorbida en el instante del arranque llegaría a alcanzar v a - ^ lores d e hasta 7 veces la corriente nominal. ^P Estas corrientes altas no perjudicarían el motor, siempre y cuando no se mantuviera durante mucho tiempo, pero sí podría dar lugar a una gran caída de tensión en la red prin_ c i p a l , a la vez que podría dar lugar a un gran choque en la máquina arrastrada en el mo mentó d e l arranque. Por consiguiente es mucho mejor efectuar el arranque del motor a tensión reducida, con el objeto de reducir la intensidad absobida en el momento del a rranque en la misma proporción. Para e v i t a r que en estas circunstancias la a c e l e r a c i ó n sea muy lenta, es necesario que los dispositivos elegidos para el arranque tengan en cuenta la carga y se eviten períodos muy largos de a c e l e r a c i ó n , que ocasionen calentamiento en el motor, especialmente cuando esta operación debe repetirse con cierta f r e c u e n c i a . En general los diferentes sistemas de arranque tienden a; a) a p l i c a r una tensión menor que la nominal al estator del motor, o b) aumentar la resistencia del circuito del rotor. 4 . 3 . 1 . Motores de rotor en cortocircuito o jaula de a r d i l l a . 4 . 3 . 1 . 1 . Arranque directo ( a plena tensión). Es el procedimiento más s e n c i l l o , y consiste en a p l i c a r toda la tensión de línea a los bornes ( U , V , W d e l motor), por medio de un interruptor o un contactor, en un solo tiempo. La corriente que absorbe el motor con este arranque suele tomar valores de 5 a 7 l n , por lo que no se em plea para motoras con potencias mayores de 4 ó 5 H P . Unicamente el motor en cortocircuito puede ser acoplado directamente a la red con este sistema. En estos motores la reducción de la intensidad de arranque está acompañada de la disminución del par d e arranque, no siendo éste prácticamente r e g u l a b l e . En cambio en los motores con rotor bobinado, la reducción de la inten sidad permite un aumento del par, siendo regulable hasta el valor máxj_ mo de la intensidad nominal. Cuando se realiza un arranque directo utilizando un contactor, debe - 48 -
tenerse en cuenta lo siguiente: a) El arrancador (contactor) es simple, económico, de fácil insta lación y mantenimiento, y fácil adquisición en el mercado. b) El con tactor debe estar calculado pora soportar la intensidad nominal del motor, y el relé térmico regulado para dicho inten^ sidad. c) La corriente pico de arranque es alta (de 5 a 7 l n ) d) El par de arranque es superior al nominal. e) El sistema se limita a motores de baja potencia. f) Se necesitantres conductores desde el arrancador al motor. Inversión del sentido de rotación: El sentido de giro del rotor de un motor es el mismo que el del flujo prin cipal creado por el estator. Cuando se necesita que el rotor gire en sentido contrario, bastará hacer que el flujo principal lo haga. Como este flujo es el resultado de tres campos magnéticos creados por cada una de las fases que alimentan el estator, será suficiente invertir o permutar entre sí D O S fases cualesquie ra y se obtendrá el cambio de sentido en la rotación del motor. Como este caso es similar al arranque directo del motor, se debe tener en cuenta todo lo expresado anteriormente. Sin embargo hay que tener presen te:
* ya no usaremos un sólo contactor sino dos contactores; uno para cada sentido de rotación; * como la inversión de fases se realiza a través de los contactores, de ninguna manera éstos deben actuar contemporáneamente, pues de ser así se producirá necesariamente un cortocircuito; * para garantizar que nunca funcionarán los dos contactores al mismo tiempo, debemos emplear algún sistema de seguridad, denomi_ nado enclavamiento, de manera que a l funcionar alguno de ellos quede anulado o bloqueado el otro.
Sistemas de enclavamiento; a) Eléctrico: 1 . Por contacto auxiliar; es un sistema simple y se realiza util izando un contacto auxiliar normalmente cerrado, de manera que al abrirse (en trabajo) no permita e! paso de corriente a la bobina del contactor que sé desea bloquear o enclavar. En el caso de los inversores de giro, en el circuito que alimente la bobina de C1 (marcha derecha), debe interca larse un contacto auxiliar cerrado de C2 (marcha izquiej] d a ) , y en el circuito que alimente la bobina de C2, debe intercalarse un contacto auxiliar cerrado de C 1 . - 49 -
Este enclavamiento es eficaz cuando el circuito ya está energizado, pero presenta deficiencias en el momento i n i c i a l , ya que, como ambos contactos auxiliares están cerrados, existe la posibilidad de enviar un impulso eléctrico a ambos contactores, si se oprimen contemporáneamente los pulsadores para marcha derecha y marcha izquierda. A pesar de este inconveniente, en los circuitos de inversores de giro, nunca debe omitirse este enclavamiento. 2 . Por pulsadores; es un sistema complementario del anterior y sirve para eliminar la posibilidad de energizar,al mismo tiempo, las dos bobinas de los contactores del inversor. Para realizar este enclavamiento es necesario utilizar dos pulsadores de conexión -desconexión, de los que tienen un espacio en el cual los dos contactos se mantienen un tiempo abiertos (ver pág. 35 gráfico (b)). Cuando se oprima cualquiera de los dos (izquierda o dere cha) bloqueará automáticamente al otra, pues el contacto cerrado del pulsador se conecta en serie con el auxi liar cerrado de la bobina que se desea enclavar; y si se oprimen ambos al tiempo, no podrá energizarse ninguna bobina, ya que ambos circuitos quedarán abiertos. Siempre que en un circuito de inversores se usen los dos pulsadores (marcha derecha y marcha izquierda), es necesario utilizar este tipo de enclavamiento. Cuando el sistema sea automático y sólo se use un pulsador, se empleará únicamente un pulsador normalmente abierto, y por consiguiente no se usará este enclavamiento. b) Mecánico: este sistema se emplea cuando se tienen los dos contactores del inversor yuxtapuestos o superpuestos.
El enclavamiento mecánico es útil en instalaciones en las que los aparatos eléctricos se encuentran sometidos a exigencias extremadamente duras, por efecto particularmente de trepidaciones. En estas condiciones, existe el peligro de que, por la acción de los golpes repentinos o repetidos, se cierren simuífá neamente los contactores (si el mecanismo carece de enclavamiento mecánico) y, como consecuencia, se produzca un cortocircuito entre fases. Aún en este caso debe usarse el enclavamiento eléctrico, para - 50 -
evitar que se queme la bobina al energizar un contactor b l o queado mecánicamente. 4 . 3 . 1 . 2 , Arranque por conmutación estrella-triángulo. Se ha visto que el arranque directo absorbe una corriente muy alta a l conectarlo a la red, razón por la cual no puede emplearse
para
motores mayores de 4 ó 5 H P .
En estos casos, especialmente para motores asincronos trifásicos con
rotor en cortocircuito, es muy común la u t i l i z a c i ó n del sistema
arranque estrella-triángulo.
de
Conexión estrella: consiste en unir entre sf los finales d e las tres bo binas del estator y alimentar solamente los principios con las tres fases, recibiendo cada bobina una tensión equivalente a la tensión entre fases dividida por R
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OBSEQUIO
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TEIEMECANIQUE
Conexión triángulo.- consiste en unir el principio de una bobina con el final de la siguiente, energizando los tres pun tos de unión que se obtienen con las tres fases. En este caso cada bobina recibe la tensión total entre fases o tensión de l i n e a .
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Si durante el proceso d e arranque se conecta el motor en estrella, la la tensión a p l i c a d a a cada bobina d e l estator se reducirá en l / 3 ,
o
sea un 59% de la tensión de línea (ver p á g . 10), y consecuentement e , la intensidad que absorberá el motor será también
- 51 -
DE
)Í3
menor.
Al ser la reducción d e / T en la tensión y f á en la corriente, tendre mos como resultado una disminución total del/3 x o sea de tres veces el valor de la l n , e q u i v a l e n t e a un 3 0 % del que tendría en arranque d i r e c t o . Esta característica sirve de base al sistema de arranque estrella-trián guio, siendo necesario, para poder efectuar este tipo de conexión, que cada una de las bobinas sea independiente con sus extremos a c c e sibles en la placa de bornes del motor. Además es necesario que la tensión de línea coincida con la tensión menor de las indicadas en la p l a c a d e características del mismo. A l usar este sistema d e arranque, debe necesariamente iniciarse en es trella (arranque), ya que en esta posición, al quedar cada bobina del estator conectada a una tensión /3" menor de la tensión nominal, se reducirá proporcional mente la corriente de fase que recorre cada deva nado y por consiguiente la í n . Una vez que el motor haya alcanzado aproximadamente entre el 70 y 8 0 % de la v e l o c i d a d nominal, se desconecta el acoplamiento en es trella para realizar la conmutación a la conexión triángulo (marcha normal). En esta condición el motor recupera sus características nomi nales, con una corriente pico de muy corta duración, pero cuyo valor ( 2 . 5 el valor nominal) no llega al que se presenta en el arranque directo. Por otra parte, el par de arranque pasa de 1 . 5 veces el valor nominal que se tenía en arranque d i r e c t o , a 0 . 5 veces el nominal, lo que aumenta la duración del período de arranque con respecto al que se obtiene en el arranque d i r e c t o . Sin embargo este aspecto carece de importancia, en la mayoría de los casos, debido a que la velocidad nominal de régimen se a l c a n z a en pocos segundos. Es importante r e c a l c a r que la conmutación de estrella a triángulo de be realizarse tan pronto el motor a l c a n c e entre el 70 y 8 0 % de su valor nominal, porque si esta se produce demasiado pronto, la inten sidad pico puede a l c a n z a r valores muy altos, y en caso contrario se podría provocar el paro del motor, con el peligro de dañar los deva nados. En la p r á c t i c a , la duración del tiempo de conmutación estará supeditada a l par acelerador e inercia de las partes integrantes. De hecho la limitación está dada por: * e l r e l é térmico que no tolerará tiempos muy prolongados (normaj mente nunca más de 30 segundos) * el motor, que tiene un límite de calentamiento * la misma fuente de corriente (que tiene un determinado valor de amortiguamiento del pico). En casos de alguna duda, sobre el tiempo de conmutación, es prefen ble regular el temporizador para un tiempo más bien mayor que dema siado corto. En motores con potencias superiores a 30 ó 40 H P , se presentan tensiones inducidas que permanecen en el motor, aún después de que se ha realizado la desconexión estrella, y si se realiza inmediatamente - 52 -
lo conexión triángulo, pueden presentarse en oposición d e fose con la red y ser todavía suficientemente altas, como para generar una violenta corriente transitoria.
Este inconveniente se elimina retardando un poco la conexión triángulo, evitando que la pérdida de velocidad durante este tiempo, no sea demasiado sensible. En resumen, al realizar un arranque por conmutación estrella-triángulo se debe tener en cuentaa) En este sistema se necesitan tres contactores y un temporízador. b) Los contactores de red y triángulo deben estar calculados para soportar un 5 8 % de la intensidad nominal, y el relé térmico re guiado para esa misma intensidad. c) El contactor estrella debe estar calculado para soportar un 3 3 % de la intensidad nominal. d) La corriente pico de arranque se reduce a un tercio del que se presentaría con arranque directo, así como el par de arranque.
e) Su uso es muy frecuente, por cuanto permite cubrir un gran po£ c e n t a j e d e las aplicaciones del motor en cortocircuito, presen_ tando gran seguridad en la maniobra» f) Se necesitan seis conductores entre el arrancador y el motor, g) En el momento de la conmutación existe un corto período en el cual el motor queda desconectado de la línea de a l i m e n t a c i ó n , h) El comportamiento de C 3 y C 5 debe ser similar a un inversor, y por consiguiente es necesario tener presente las precauciones expuestas cuando se trató de los inversores, particularmente en cuanto a l enclavamiento por contacto a u x i l i a r . 4 , 3 . 1 . 3 . Arranque por resistencias estatóricas. Consiste en intercalar, en serie con el estator, un grupo d e resistencias entre la red de alimentación y el motor, durante el período de a c e l e r a c i ó n , a fin de reducir la tensión a p l i c a d a en los bornes del motor. Uno vez transcurrido el período de a c e l e r a c i ó n , se eliminan las resistencias aplicando la tensión total d e la red al motor. Las resistencias que se utilizan deben estar ajustadas, no solamente para obtener una corriente de arranque por debajo de un valor acepta b l e , sino también para obtener un par suficiente en el momento del arranque.
Este sistema, a diferencia del de conmutación estrella-triángulo, per mite regular el par de arranque a un valor e l e v a d o , si las condiciones de u t i l i z a c i ó n lo exigen, y son precisas, a expensas de una mayor co rriente pie o . Además el par motor crece mucho más rápidamente en función d e la v e l o c i d a d , que en el arranque por conmutación estre lia-triángulo, permitiendo obtener, en el primer tiempo, una v e l o c i dad bastante e l e v a d a , aspecto que debe tomarse en cuenta especialmente al tratarse de máquinas donde el par resistente crece mucho con la v e l o c i d a d . En el momento en que se anulen las resistencias y se aplique la tensión - 53 -
total de red, para que el motor quede funcionando con sus características nominales, las corrientes pico que se produzcan, también serán menores que en la conmutación estrella-triángulo, ya que el acó plamiento se produce a una mayor velocidad.
Este fenómeno se produce porque, a medida que el motor va aceleran do, la corriente absorbida va disminuyendo y , por consiguiente, la caída de tensión en las resistencias se hace también menor, elevándo se la tensión en los bornes del motor. Así mismo el par cedido por el motor, aumenta en la medida en que el motor va adquiriendo veloci dad. Tan pronto a l c a n c e su velocidad de régimen, o llegue muy cerca a e l l a , se corto circuí tan las resistencias, con lo que el motor queda trabajando en condiciones normales. Al realizar un arranque por resistencias estatóricas debemos tener presente: a) El arrancador está conformado por las resistencias, un contactor que conecta la totalidad de ellas en serie con el motor, y de tan tos contactores y temporizadores como etapas de arranque se requieran, utilizándose el último de ellos para aplicar la tensión total a l motor. b) El contactor que aplica la tensión total al motor debe estar calculado para soportar la intensidad nominal del motor, mientras los demás contactores deben calcularse de acuerdo con la reduc ción que se desee obtener en la tensión aplicada al motor. El relé térmico debe estar regulado a la intensidad nominal del mb tor. c) La intensidad pico de arranque se reduce en la misma proporción en que se reduce la tensión. d) El par de arranque se reduce con el cuadrado de la relación de tensiones. e) Se necesitan tres conductores entre el arrancador y el motor. f) El motor en ningún momento queda desconectado de la l í n e a . g) Si el par de arranque fuese igual al del conmutador estrellatriángulo, se tendría una corriente pico de arranque superior al de dicho sistema. h) El par, a medida que aumenta la velocidad, crece más rápidamente que en el sistema estrella-triángulo, presentándose una corriente pico de conmutación mervor a! efectuarse el acopla' miento a una velocidad mayor. i) Es posible elegir la tensión de arranque y , en consecuencia, el par. j) Es más costoso que el arrancador estrella-triángulo, pues al valor de las resistencias se debe añadir el del contactor general, que debe tener una mayor capacidad. k) Se construye exclusivamente bajo pedido. 4 . 3 . 1 . 4 . A r r a n q u e por acoplamiento estrella-resistencias-triángulo. Es un procedimiento que deriva del arranque por conmutación estrella- 54 -
triángulo y del de resistencias estatóricas, permitiendo obtener el beneficio del acoplamiento estrella-triángulo en los motores de e l e vada potencia y tensión, en aquellos casos en que el par resistente que ofrece la máquina no permite obtener una velocidad elevada en el acoplamiento e s t r e l l a . Posición estrella (arranque): es este primer momento se obtiene la mis ma reducción de tensión que en la conmutación estrella-triángulo, íó grándose las mismas características en cuanto a corriente y par que las logradas en éste, es decir un tercio de la corriente y par, que las que se obtendrían en arranque d i r e c t o . Posición triángulo (con las resistencias intercaladas): al acoplar en triángulo, las resistencias quedan intercaladas en el c i r c u i t o . En este tipo de arranque las resistencias son mucho más reducidas que las empleadas en los arrancadores por resistencias estatóricas, ya que la c a í da de tensión que deben originar es mucho menor. El motor con una intensidad pico aceptable cumple las c a r a c t e r í s t i c a s , como si fuese un arranque estatórico, con lo que sus incrementos del par motor hacen aumentar la v e l o c i d a d . Posición triángulo (marcha normal); se finaliza el arranque del motor dejando fuera de servicio las resistencias que se encuentran en serie con el devanado del estator y conectando a éste en triángulo. Con ello el motor adquiere sus características nominales con una débil corriente de p i c o . A l realizar un arranque por acoplamiento lo debemos tener presente;
estrella-resistencias-triángu
a) El arrancador está formado por las resistencias y cuatro contactores. Los tres primeros tienen la misma función que en un conmutador estrella-triángulo, y el cuarto sirve para conectar el grupo j de resistencias en serie con las tres fases del motor. b) Los dos contactores (red y triángulo) que deben a p l i c a r la tensión de línea al motor y cerrar el devanado en triángulo, deben estar calculados para soportar un 5 8 % de la intensidad nominal. El relé térmico se gradúa para esta misma intensidad. El contactor estrella debe calcularse para soportar un 3 3 % de la intensidad nominal. El contactor que conecte el grupo de resistencias debe c a l c u l a r se de acuerdo con la reducción que se desee obtener en la tensión aplicada al motor. c) La corriente pico en la primera etapa del arranque se reduce a un tercio del valor que se presenta en el arranque directo, mieji tras en la segunda etapa se reduce en la misma proporción que la relación de tensiones. d) El par de arranque en la primera etapa se reduce a un tercio del valor que tiene en arranque directo, y en la segunda etapa que da reducido con el cuadrado de la relación de tensiones. e) Se necesitan seis conductores entre el arrancador y el motor. f) Las resistencias son más reducidas que las empleadas en un arranque por resistencias estatóricas. - 55 -
g) Puede elegirse la tensión de arranque de la segunda etapa, y en consecuencia su corrspondiente p a r , h) Se fabrican exclusivamente ba¡o pedido. . 5 . Arranque por gutotransformador. Consiste en emplear un autotransformador conectado en estrella con las tomas variables precisas para ir aplicando al motor tensiones cada vez más crecientes para conseguir su arranque. A medida que el motor va a c e l e r a n d o , se pasa la conexión del mismo a sucesivas tomas del au totransformador, hasta l l e g a r a a p l i c a r la plena tensión nomial al motor, y en ese momento se pone fuera de servicio el autotransformador. Normalmente se emplean autotransformadores con tomas que correspon den aproximadamente al 50, 65 y 8 0 % de la tensión de red, con las que se obtienen, respectivamente, valores del 25, 42 y 6 4 % de los pjj res que se obtendrían en arranque directo a plena tensión. Por otra parte, la corriente en el primario se reduce aproximadamente con el cuadrado d e la relación de tensión del secundario al primario. Así se tiene que, si se desprecia la corriente magnetizante del autotransformador, las tomas de tensión del mismo proporcionarán intensidades de arranque del 2 5 , 42 y 6 4 % de las que se obtendrían con la tensión total. Con este sistema se obtienen características más favorables que las que se obtendrían con el arranque por resistencias estatóricas; es d e c i r , se obtiene un par de arranque más elevado con una corriente pico menor, empleándose generalmente para el arranque de motores de elevada po tencia. Además presenta la ventaja de no ocasionar pérdidas de poten cia exteriores durante el arranque, aunque también presenta la particularidad de tener que desconectar el motor de la red durante el breve intervalo de la conmutación, lo que puede ocasionar una corriente transitoria e l e v a d a . A l realizar un arranque por autotransformador debemos tener presente^ a) El arrancador está conformado por el autotransformador, un contactor para alimentar éste a la red, uno o más contactores para a p l i c a r ías correspondientes tomas del autotransformador a l motor y un contactor para alimentar el motor a plena tensión. b) Los contactores deben calcularse para las siguientes intensidades de corriente: * El contactor que alimenta el motor a plena tensión debe cal cularse para la intensidad nominal. * El contactor que conecta el autotransformador:
*
Eí contactor que conecta a la toma del autotransformador: E de salida del autotransf. - 56 -
x
, ln
c) El relé térmico debe regularse para la intensidad nominal del motor.
d) La intensidad pico de arranque en la línea (primario del autotransformador) se reduce proporcional mente al cuadrado de la re ducción de tensión. Esta intensidad es menor en el arranque por autotransformador (para una misma reducción de tensión aplicada al motor), que en el arranque por resistencias estatóricas, pues to que en éste la intensidad que circula por la línea es la misma que pasa por el motor, mientras que en el arranque por autotran^ formador, la corriente está aproximadamente en relación con la relación de transformación del mismo. e) El par de arranque se reduce en un valor proporcioanl al cuadra do de la relación de tensiones de línea y de motor. En un motor jaula de a r d i l l a es totalmente independiente del método emplea do para reducir la tensión en sus bornes, dependiendo solamente de la tensión aplicada a los mismos y variando proporcionalmente al cuadrado de la tensión a p l i c a d a . Para una corriente de línea determinada, el par obtenido en el motor es mayor al emplear un autotransformador, debido a que la tensión que puede aplicarse con aquel método es mayor que con el arranque por resistencias estatóricas. f) Se necesitan tres conductores entre el arrancador y el motor. g) La potencia absorbida es menor que en el arranque por resistencias estatóricas, puesto que estas resistencias consumen energía, mientras que el autotransformador varía la tensión con muy pocas pérdidas. h) Una desventaja, con respecto a l arranque por resistencias estatóricas, es la menor suavidad durante la a c e l e r a c i ó n y a l mismo tiempo más l e n t a . i) Estos arrancadores se construyen para motores de elevada potenc i a y exclusivamente bajo pedido. 4 . 3 . 2 . Motores de rotor bobinado o anillos rozantes. Una de las formas de limitar la intensidad d e la corriente de arranque, sin perjudicar el par, es la u t i l i z a c i ó n de motores de anillos rozantes. Con este tipo de motor es posible llegar a disponer d e una resistencia elevada en el momento del arranque, y de una resistencia mucho menor cuando el motor haya alcanzado su velocidad de régimen. Para e l l o es necesario conectar en se rie con el arrollamiento del rotor, unas resistencias exteriores que se van elimi nando a medida que e l motor va a c e l e r a n d o , hasta llegar a cortocircuítar el circuito del rotor en el momento en que el motor haya alcanzado su velocidad nominal. Normalmente, para la eliminación de los diferentes grupos de resistencias, se emplean contactores accionados por temporizadores, independientemente de la carga accionada por el motor. Sin embargo es posible accionar los contactores mediante relés, cuyo cierre o apertura esté en función de la tensión o frecuencia rotóricas, factores que son proporcionales a l deslizamiento del rotor, y me- 57 -
dibles entre los anillos colectores, a los que van conectadas las resistencias exteriores. Debe tenerse presente que en este sistema de arranque no se está sujeto a una reducción de la tensión para limitar la corriente pico de arranque, puesto que el estator queda alimentado siempre por la tensión total, mientras que en serie con el bobinado del rotor se intercalan las resistencias, que se van eliminando progresivamente en dos o más tiempos> de acuerdo a la necesidad. Con este método la corriente pico de arranque se reduce en función de la resistencia rotórica, mientras que el par de arranque se incrementa. A medida que la velocidad aumenta, el par decrece, y tanto más rápidamente cuanto mayor sea la resistencia en el circuito del rotor. Tras cada desconexión de un grupo de resistencias, el par y la intensidad toman los valores correspondientes a la nueva resistencia rotórica intercalada. Este sistema es universal, puesto que permite adaptar el par durante el arranque, y las corrientes pico correspondientes a las necesidades propias de la instalación . Existen casos especiales, en que las mismas resistencias se emplean también controlar la velocidad del motor, debiendo ser dimensionadas, en estos casos,pi ra efectuar ese trabajo, puesto que el paso de corriente por ellas es mucho más prolongado que si se tratara de un simple arranque. En estos casos debe tenerse en cuenta que, el tener inclufdas las resistencias en el circuito, trae consigo una reducción del rendimiento del sistema, no resultando muy práctico regular la velocidad del motor entre límites muy amplios mediante este procedimiento. A l realizar un arranque por resistencias rotóricas debemos tener presente: a) El arrancador está conformado por las resistencias rotóricas, un contac tor para conectar el estator a la línea de alimentación, y dos o más contactores y temporizadores para eliminar las resistencias. b) El contactor que conecta el estator a la red debe estar calculado para la intensidad nominal. Los contactores que cortocircuitan las resistencias se calculan en función de la intensidad rotórica y del sistema que se adopte para cortocircuitar cada grupo de resistencias. c) Este sistema permite adaptar el par de arranque y las corrientes pico correspondientes a las necesidades propias de la instalación. ^fc d) Las resistencias pueden irse eliminando de acuerdo a un tiempo fí]o^^o en función de la carga aplicada al motor. e) Se necesitan seis conductores entre el arrancador y el motor. f) Estos arrancadores se construyen normalmente para máquinas que deben arrancar a plena carga y bajo pedido.
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PRACTICAS C O N C I R C U I T O S DE P O T E N C I A Y
MANDO
Esta última parte es una aplicación práctica y complementaria de todos los temas expues tos anteriormente, que por razones prácticas y de orden se tratan en último término, pero que se deben ir realizando paralelamente a los temas anteriores. Aspectos prácticos que deben tomarse en cuenta: 1. Antes de realizar cqdg una de las prácticas de montaje: a) Los esquemas que se presentan son simplemente sugerencias, por lo que es coin veniente tratar de diseñar esquemas diferentes a los que se presentan, pero que cumplan las mismas funciones. b) Por seguridad se recomienda realizar en primer lugar los diferentes circuitos de mando, y únicamente al finalizar cada bloque de prácticas,el circuito de potencia correspondiente. c) Analizar e interpretar cada esquema hasta obtener total comprensión del mis mo, asf como de su ciclo de funcionamiento. d) Tener siempre presente, que el esquema de funcionamiento no indica la posición física de los diversos elementos o componentes, por lo cuacantes de inj ciar el cableado, hay que ubicarlos, identificarlos y determinados claramen te y colocarles las respectivas marcas. 2 . Durante la práctica: a) Realizar única y exclusivamente las conexiones indicadas en el esquema. b) Tratar de simplificar a l máximo las conexiones (sin cambiar o alterar el esquema con el que se está trabajando), evitando la congestión de conductores en un mismo borne. c) Buscar la máxima calidad posible en el trabajo, tratando de que los conductores queden ordenados, y en lo posible, todos los dobleces en ángulo recto. d) Cuidar que los alambres queden convenientemente pelados en los puntos de conexión, y los tornillos debidamente ajustados, para evitar conexiones falsas o deficientes. e) Usar solamente herramientas en perfectas condiciones y las adecuadas para el trabajo que se va realizar. De ello depende la seguridad personal y la preservación de los elementos de trabajo. 3 . Al finalizar el trabajo; a) Tener la precaución de revisar detenidamente el trabajo para constatar de que se ha realizado de acuerdo a los planos o esquemas. b) Revisar todos los puntos de conexión . Es posible que alguno de ellos no haya quedado convenientemente ajustado. c) Nunca energizar un circuito si no se tiene la debida autorización. d) Si al realizar una prueba se observan deficiencias es necesario revisar en primer lugar el esquema para detectar las posibles causas de la f a l l a , y sólo des pués se hace una minuciosa revisión del montaje. - 59 -
A R R A N Q U E D I R E C T O DE U N M O T O R
TRIFASICO.
5 . 1 . 1 . Circuito de potencio RS
•
1, 3., 5
en reposo
en trabajo
5 . 1 . 2 . Circuitos de mando
1. Mando de un motor por impulso permanente. Decimos que el impulso es permanente, cuando el operario debe mantener oprimido el pulsador todo el tiempo que desea que el circuito esté cerrado, Elementos necesarios;
1 contactor 1 pulsador N A
S
3
s
4
SL
s
c<
h
A2
A2
en trabajo
en reposo
C i c l o de funcionamiento;
Al pulsar S I se cierra el c i r c u i t o , quedando energizada la bobina y por consi-
guiente se cierran (os contactos principales de C l , poniéndose en marcha el mo tor. Si se suelta S i se abre nuevamente el c i r c u i t o , desenergizándose la bobina de C l , por lo que se abren nuevamente los contactos principales y se detiene
el motor.
- 60 -
2 . Mando de un motor por impulso inicial. Decimos que el impulso es inicial cuando el operario debe oprimir el pulsador únicamente hasta que se energice la bobina. Elementos necesarios: 1 contactor 1 pulsador NC (paro) 1 pulsador N A (marcha)
S»E
SoE
Ai
3
Ai
en reposo
'9
c
2 impulso inicial
en trabajo
Ciclo de funcionamiento: Al pulsar SI se cierra el circuito energizándose la bobina, y al mismo tiempo se cierra el contacto auxiliar de C l , de manera que la corriente llega ahora a la bobina a través del pulsador y del contacto auxiliar (por los puntos 13-14). Cuando se suelte S I , éste vuelve a su posición de abierto, pero la bobina seguirá energizada (autosostenida o autoaI¡mentada) por 13-14 del contacto auxiliar. Por este motivo el contacto auxiliar que realice esta función se denomina contacto auxiliar de sostenimiento o retención. Para desenergizar la bobina es necesario abrir el circuito oprimiendo So. En ese momento se abre también el contacto auxiliar, de manera que al soltar So, a pesar de que se vuelve a cerrar, la bobina se mantendrá desenergizada, por haber quedado abierto el circuito que la alimenta (tanto por 3-4 del pulsador, como por 13-14 del auxiliar). 3. Mando de un motor por impulso inicial desde dos estaciones. Cuando se trata de un circuito accionado desde dos o más estaciones, debemos tener presente: a) Estación o caja de pulsadores es la agrupación física, en una misma caja o cofre, de todos los pulsadores que cumplen funciones diferentes, de manera que, desde cualquier estación, debe ser posible maniobrar completamente el sistema. b) Como norma general: los contactos cerrados de los pulsadores se conectan en serie (para que cualquiera que se abra interrumpa el circuito que deseamos abrir), y los contactos abiertos se conectan en paralelo (para que cualquiera que se oprima cierre el circuito requerido).
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Elementos necesarios:
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esquema adicional de las dos estaciones Ciclo de funcionamiento: A l pulsar S2 (primera estaciónase energiza la bobina de C l , autososteniéndose por 1314 del contacto auxiliar de sostenimiento. Si se hubiera pulsado S3 (segunda estación) se hubiera obtenido el mismo resultado. Al oprimir So (primera estación) o SI (segunda estación) indistintamente abriremos el cir cuito que alimenta la bobina, desenergizando todo el sistema.
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en trabajo
4 . Mando de un motor por impulso inicial desde tres estaciones. Elementos necesarios; 1 contactor 3 pulsadores NC 3 pulsadores N A
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en reposo
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Al analizar el esquema observamos de que para realizar este montaje es necesario que, por lo menos dos pulsadores cerrados y dos abiertos, estén completamente (físicamente) separados, aunque al agruparlos por estaciones queden uno al lado del otro. Existen cajas de pulsadores (estaciones) en las que el pulsador abierto y el pulsador cerrado vienen físicamente unidos, ya que las fábricas (por ciertos aspectos prácticos y económicos) los construyen de tal manera que la salida del contacto cerrado está físicamente unido a la entrada del contacto abierto (no confundir este grupo de pulsadores con un pulsador de conexión-desconexión), aún cuando cada uno funcionará independientemente. Diseñe el esquema de mando, de manera que pueda ejecutar el montaje, con este último tipo de pulsadores que vienen agrupados de fábrica, sin problemas.
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5. Mando de un motor por impulso inicial y permanente. Elementos necesarios:
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Ciclo de funcionamiento: a) Por impulso inicial: al pulsar SI se energiza la bobina de C l , autososten i endose por 13-14, ya que el contacto 1-2 de S2 se mantiene cerrado. Para desenergizar la bobina de C1 será necesario oprimir So, de manera que se abra el circuito. b) Por impulso permanente: al pulsar S2 el contacto cerrado se abre y el abierto se cierra, de manera que la bobina de C1 queda energizada únicamente a través de 3-4 de S2, y aunque el contacto auxiliar (13-14) se ha cerrado, la bobina no se autosos tiene porque la corriente no circula por 13-14, ya que 1-2 de S2 se ha abierto. Al Al dejar de pulsar S2 3-4 se vuelve a abrir, desenergizando la bobina y por consiguiente todo el sistema. Para el montaje de esta práctica, diseñe un nuevo esquema con una distribución diferen te de los mismos elementos, pero que cumplan un función exactamente igual.
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6 . Mando por impulso inicial y permanente desde dos estaciones. Elementos necesarios;
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1 contactor 2 pulsadores N C y 2 pulsadores N A 2 pulsadores de conexión-desconexión .
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7 . a ) Mando por impulso inicial y permanente, con señalización de marcha (en paralelo con la bobina) Elementos necesarios: 1 con tactor 1 pulsador NC 1 pulsador NA 1 pulsador conexión-desconexión 1 piloto luminoso (amarillo) Ciclo de funcionamiento; Como la bobina de C1 y hl están conectados en paralelo, siempre que se energi ce la bobina funcionará el piloto, y si se desenergiza la bobina se apagará el piloto.
b) Mando por impulso inicial y permanente, con señalización de marcha (utilizando un contacto auxiliar abierto de C l ) Elementos necesarios: Los mismos del ejercicio anterior. Ciclo de funcionamiento: Como el circuito del elemento de señali zación se cierra a través de otro contacto auxiliar de C l (53-54), toda vez que se energice la bobina, se cerrará dicho contacto, y si se desenergiza la bobina, se abrirá nuevamente, de manera que la señalización funcionará o no siempre y cuando lo haga la bobina.
8. Mando de un motor por impulso inicial y permanente, con señalización de marcha y señalización de paro de emergencia. Elementos necesarios: 1 contactor 1 relé térmico 1 pulsador N C 1 pulsador N A 1 pulsador conexión-desconexión 1 piloto luminoso amarillo (marcha) 1 piloto luminoso rojo (paro de emergencia)
- 65 -
en reposo por paro de emergencia
en reposo
Funcionamiento: el sistema funcionará normalmente, ya sea por impulso inicial o perma_ nente, porque el circuito de alimentación de la bobina está cerrado en 95-96, y la señalización de paro de emergencia se mantiene desenergizada porque su circuito está abierto en 97-98. Cuando se produce alguna sobrecarga, el relé térmico acciona sus con tactos auxiliares, abriendo el cerrado (95-96) y cerrando el abierto (97-98). De esta manera la bobina quedará desenergizada, mientra el piloto queda energizado. Para que el sistema quede nuevamente en condiciones de trabajo, es necesario que se rearme el térmico. 9 , Mando de un motor por impulso inicial y permanente, con señalización de marcha por impulso inicial, señalización de marcha por impulso permanente y señalización de paro de emergencia. Elementos necesarios: 1 contactor 1 relé térmico 1 pulsador N C 1 pulsador N A 1 pulsador de conexión-desconexión múltiple (2 N A + 2 N C ) para marcha por impulso permanente. 1 piloto luminoso amarillo (impulso inicial) 1 piloto luminoso verde (impulso permanente) 1 piloto luminoso ro|o (paro de emergencia) Orientaciones para diseñar el esquema1) Las dos señalizaciones de marcha nunca deben funcionar contemporáneamente . 2) La señalización de marcha inicial se bloquea (cuando debe funcionar la • señalización por impulso permanente) en forma similar a cómo se anulaba el efecto del auxiliar de sostenimiento para que un motor funcionara tanto por impulso i n i c i a l , como por impulso permanente.
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<1 5.2. ARRANQUE DIRECTO DE VARIOS MOTORES E N S E C U E N C I A F O R Z A D A . 5 . 2 . 1 . Circuito de potencia
5.2.2 0 Circuitos de mando. Notas: 1. Esta serie de ejercicios tiene por finalidad familiarizarnos con el manejo y funcionamiento de los contactos auxiliares de los contac tores. 2. A partir de este ejercicio todos los que se realicen en adelante deben llevar necesariamente la señalización de marcha y la de paro de emergencia, aún cuando no se indique expresamente. - 67 -
1 • Mando de tres motores en secuencia forzada para prender ( M I - M2 - M 3 ) . Elementos necesarios• 3 con tactores 3 relés térmicos
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pulsador N C pulsadores N A pilotos luminosos para marcha pilotos luminosos para paro de emergencia
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C i c l o de funcionamiento: A l pulsar S I se cierra el circuito de alimentación de la bobina de C l ,
energizándose y autoal¡mentándose a través de su a u x i l i a r de sostenimiento (13-14). A l quedar energizada la bobina de C l se cierra también su contacto auxiliar abierto (53-54) que prepara la maniobra de C 4 . Solamente después de esta primera maniobra
podemos pulsar S2, que cerrará el circuito de la bobina de C4, autososten¡endose con
su auxiliar de sostenimiento (13-14) y cerrando al mismo tiempo su otro auxiliar (5354) que prepara la siguiente maniobra de Có, Tan 10I0 después de haber quedado energliada la bobina de C4 pedemos pulsar S3 que cerrará el circuito de alimentación de la bobina de C6, quien al enervarse queda - 68 -
autosostenida por su auxiliar de sostenimiento (13-14), quedando en funcionamiento los tres motores. Si pulsamos So quedará abierto el circuito de alimentación de las tres bobinas, desenergizándose totalmente el sistema. Podemos observar además que las sobrecargas que se produzcan en cualesquiera de los tres motores interrumpirá totalmente el sistema, ya que los contactos cerrados de los tres térmicos están en serie, y basta que se abra uno para desenergizar toda la secuenc i a . Sin embargo solamente se cerrará el auxiliar abierto de aquel térmico cuyo contacto cerrado se abrió, señalizándo, por consiguiente, en cual de los tres motores se ha producido la sobrecarga. Para que la secuencia quede nuevamente en condiciones de trabajo, debemos rearmar el térmico que actuó. Nota: como se puede observar, decimos que es una secuencia forzada porque no podemos realizar una maniobra determinada, si la anterior no ha sido a c t i v a d a . A s í por ejemplo, de nada sirve pulsar S3 si previamente no ha sido energizada la bobina de C 4 .
2 . Mando de tres motores en secuencia forzada manual para prender ( M I - M2 - M3) y posibilidad de apagar cualesquiera de ellos sin que se interrumpa el circuito de los otros dos. Elementos que se necesitan; 3 3 3 3 3 3
contactores relés térmicos pulsadores N C pulsadores N A pilotos luminosos para marcha pilotos luminosos para paro de emergencia
Orientaciones para diseñar el circuito; a) La puesta en marcha debe hacerse necesariamente en el mismo orden que en el ejercicio anterior. b) No debe existir ninguna secuencia obligada para apagar, de manera que si se desea apagar el primer motor, los otros dos deben seguir en funcionamiento, y si se desea apagar el segundo o tercero, indistintamente, tam poco debe alterarse el funcionamiento de los otros dos. c)
El comportamiento de los relés térmicos debe ser el mismo del ejercicio anterior, es d e c i r , que la sobrecarga que se produzca en cualesquiera de los tres motores desenergizará necesariamente toda la secuencia.
- 69 -
3. Mando de tres motores en secuencia forzada manual para prender ( M I - M2 - M3) la misma secuencia forzada manual para apagar (MI - M2 - M3). Elementos que se necesitan; Los mismos del ejercicio anterior. Orientaciones para el diseño del circuito; a) Este e j e r c i c i o d i f i e r e d e l a n t e r i o r e n c u a n t o el orden d e paro e s t a b l e c i d o no p u e d e a l t e r a r s e , es d e c i r q u e e l c i r c u i t o o b l i g a a l o p e r a r i o a p a g a r en primer lugar M I , l u e g o M 2 y f i n a l m e n t e M 3 . Si se a l t e r a este orden d e a p a g a d o d e los motores, el sistema no d e b e f u n c i o n a r . b) Los r e l é s térmicos d e b e n seguir t r a b a j a n d o c o m o en e l e j e r c i c i o a n t e r i o r .
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4 . Mando de fres motores en secuencia forzada manual para prender ( M I - M2 - M3) y secuencia forzada manual e inversa para apagar (M3 - M2 - M I ) . Elementos gue se necesitan; los mismos del ejercicio anterior.
- 71 -
5 . 3 . A R R A N Q U E D I R E C T O DE U N O O V A R I O S M O T O R E S Y A U T O M A T I Z A C I O N MEDIANTE TEMPORIZADORES. 5 . 3 . 1 . Circuito de potencia: Los mismos que se han indicado en 5 . 1 . 1 . y 5 . 2 . 1 . 5 . 3 . 2 . Circuitos de mando. 1 • Mando de un motor por impulso inicial y paro automático, después de determinado tiempo. Elementos que se necesitan: 1 contactor 1 relé térmico 1 temporizador (o bloque temporizado) al trabajo 1 pulsador N C 1 pulsador N A 2 pilotos luminosos (marcha y paro de emergencia)
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paro por acción del contacto temporizado.
C i c l o de funcionamiento; A l pulsar SI se cierra el circuito de alimentación de la bobina de C l , autososteniéndose por 13-14. El contacto cerrado (55-56) del temporizador sigue cerrado y sólo se abrirá después del tiempo programado a partir del momento en que se energizó la bobina de C l , desconectando automáticamen te todo el sistéma. S e ha c o l o c a d o el pulsador d e paro para poder d e -
senergizar el sistema en cualquier momento. El relé térmico d e b e a c t u a r n o r m a l m e n t e .
- 72 -
2 . Mando de dos motores en forma secuenciaI
Elementos
y automática
mediante
temporizador.
necesarios;
2 contactores 2 relés térmicos V ^' ' i ,: •• 1 temporizador (o bloque^emporizado)' C i c ) o d e f ¿ n c i o n a w i e n t o . 1 pulsador N C y 1 pulsador N A 4 pilotos luminosos A l pulsar S I se cierra e l circuito de alimentación de la bobina de C l energizándose y autososten i endose por 13-14, mientras la bo bina de C 4 sigue desenergizada. Transcurrido e l tiempo programado, el contac to temporizado abierto (67-68) se cierra, energizaido la bobina de C 4 , de manera que quedan funcionando los dos motores. La bobina de C 4 no necesita a u x i l i a r de sostenimiento porque el contacto temporizado (67-68) seguirá cerrado mientras no se desenergice la bobina de C l . Si se pulsa So se interrumpirá todo el sistema. Los relés térmicos deben actuar normalmente al producirse una sobrecarga en cualesquiera de los motores y en cualquier momento. 3 . Mando de dos motores en forma secuencial y automática mediante temporizador, de modo que al ponerse en marcha el segundo motor se apague automáticamente el primer motor. Elementos necesarios; Los mismos d e l e j e r c i c i o anterior. C i c l o de funcionamiento; A l pulsar S I se cierra el circuito de alimentación de la bobina de C l energizándose y autososteniéndose por 13-14. Tanscurrido el tiempo fijado se cierra el contacto temporizado 67-68 en erg izando la bobina de C 4 . A l energizarse la bobina de C 4 se abre el contacto cerrado 61-62, desenergizando y bloquenado la bobina de C l (mientras funcio ne C4) por lo que también volverá a abrirse el contacto temporizado (67-68), pero la bo bina de C 4 seguirá energizada a través de su a u x i l i a r de sostenimiento (13-14). Si se pulsa So se desenergiza todo el sistema. Los relés térmicos deben actuar normalmente a l producirse una sobrecarga en cualesquiera de los motores.y en cualquier momento.
- 73 -
4. Mando de dos motores en forma secuencial y automática mediante temporizador (como el ejercicio anterior), con señalización temporizada de aviso preventivo para iniciación de secuencia. Elementos necesarios: 2 contactores principales 1 contactor auxil iar 2 relés térmicos 2 temporizadores (o bloques temporizados) al trabajo 1 pulsador N C 1 pulsador NA 1 señalización acústica (señalización de aviso preventivo) 4 pilotos luminosos.
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Ciclo de funcionamiento; ( antes de expresar el ciclo de funcionamiento coloque todas las marcas e índices que hacen falta).
5. Mando de tres motores en forma secuencia! y automática mediante temporizgdores ( M I - M2 - M 3 ) , y secuencia forzada manual e inversa para apagar (M3 - M2 - M I ) Elementos que se necesitan: 3 3 2 2 3 1 3 3
contactores relés térmicos contactores auxiliares temporizadores (o bloques temporizados) al trabajo pulsadores N C pulsador N A pilotos luminosos para marcha pilotos luminosos para paro de emergencia
- 75 -
6. Marcha y paro alternado (basculante) de un motor mediante temporizadores. Elementos necesarios;
(especifique todos los elementos que necesita para realizar este montaje)
Orientaciones para realizar el diseño; Al oprimir el pulsador normalmente abierto el motor debe quedar inmediatamente energizado (en funcionamiento). Después dé cierto tiempo debe detenerse automáticamente, para reiniciar su marcha, también automáticamente, al cabo de otro período de tiempo debidamente programa^ do, y así en forma c í c l i c a ,
5 . 4 . I N V E R S O R E S DE MARCHA O INVERSORES DE G I R O 5 . 4 . 1 . Circuito de potencia.
5 . 4 . 2 . Circuitos de mando 1. Inversor de marcha con enclavamiento por contacto auxiliar. Elementos necesarios: 2 1 1 2 3
contactores relé térmico pulsador NC pulsadores N A pilotos luminosos
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Ciclo de funcionamiento; Al pulsar SI se energiza la bobina de C l autososfen i endose por 13-14. Al mismo tiempo se abre su contacto auxiliar cerrado (61-62) bloqueando la bobina de C2, de manera que si se pulsara S2 no serfa posible energizarla. Si se pulsara S2 mientras está energizada la bobina de C l , no sería posible energizar la bobina de C2 porque su circuito se halla abierto en 61-62 de C l , de mane ra que para realizar esta maniobra , necesitamos desenergizar la bobina de C l pulsando So, con lo cual obtenemos que el contacto auxiliar de C l (61-62) vuelva a cerrarse, quedando la bobina de C2 en posibilidad de ser energizada. Al pulsar S2 se energizará la bobina de C2 autososten i endose por 13-14. Al quedar energizada la bobina de C2 se abre su contacto auxiliar en 61-62, bloqueando la bobina de C l . Para volver a energizar la bobina de C l tenemos que realizar todas las operaciones expresadas anteriormente. Si se pulsa So el circuito se interrumpirá totalmente sea cual sea la bobina que esté energizada. El relé térmico actuará siempre que se produzca una sobrecarga, independientemeri te del sentido de rotación que tenga en ese momento. 2 . Inversor de marcha, con enclavqmiento por contacto auxiliar y por pulsadores. (Pa ra realizar la inversión de giro no se necesita oprimir el pulsador de paro). Elementos necesarios: 2 contactores 1 relé térmico 1 pulsador N C 2 pulsadores de conexión-desconexión 3 pilotos luminosos
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- 78 -
C i c l o de funcionamiento : A l pulsar S I se abre el circuito d e la bobina de C2 en 1-2 (enclavamiento por pulsadores) y se cierra el circuito de la bobina de C l , la cual se autosostiene por 13-14. Al quedar energizada la bobina de C l se abre su contacto cerrado 61-62 (enclava miento por contacto a u x i l i a r ) . A l dejar de oprimir S I se v u e l v e a abrir en 3-4, pero la bob ina de C l sigue energizada a través de su auxiliar de sostenimiento, mientras 1-2 se v u e l v e a c e r r a r .
Si se oprime ahora S2, en primer lugar se abre el contacto cerrado (1-2) desenergizando la bobina de C l (con lo que se cierra nuevamente 61-62 de C l ) y luego se c i é rra el contocto abierto (3-4). A l cerrarse este contacto, como y a se cerró el que estaba enclavando la bobina de C 2 , quedará energizada la bobina de C 2 , autososteniéj] dose por 13-14 y bloqueando con 61-62, que se ha abierto, la bobina de C l . Si se v u e l v e a pulsar S I se producirá el mismo fenómeno que se produjo cuando pulsamos S2, es decir que se desenergizará la bobina de C2 y se energizará la bobina de C l . S i se pulsaran S I y S2 contemporáneamente ninguna de las bobinas podrá ser energiza d a , por cuanto los dos contactos cerrados de los pulsadores se abren simultáneamente, interrumpiendo el paso de corriente tanto a la bobina d e C l , como a la d e C 2 . Para parar el motor basta oprimir So, sin tener en cuenta cual de las bobinas se halla energizada en ese momento. N O T A : en adelante todo inversor debe llevar obligatoriamente el enclavamiento por contacto a u x i l i a r , y si se emplean dos pulsadores (marcha derecha y marcha izquierda) el enclavamiento por pulsadores. 3 . Inversor de marcha con necesidad sión .
de oprimir pulsador de paro para realizar
Elementos necesarios: los mismos del e j e r c i c i o a n t e r i o r .
- 79 -
la inver-
C i c l o de funcionamiento; A l pulsar S I se abre el circuito que alimenta la bobina de C2 (enclavamiento) y se energiza la bobina de C l , autososteniéndose por 13-14. A l quedar energizada la bobina de C l se abre su a u x i l i a r de enclavamiento (61-62). Si en este momento se pulsa S2, como la corriente está pasando por su a u x i l i a r de sostenimiento (13-14), el circuito d e la bobina de C l no se interrumpe, y aún cuando se cierra el contacto abierto de S2 (3-4), no se energiza la bobina de C 2 ya que su cir cuito seguirá abierto en 61-62 de C l , mientras no se desenergice la bobina de C l . Pa ra poder enrgizar la bobina de C 2 es necesario, por tanto, desenergirar previamente, oprimiendo S o , la bobina de C l (así se cerrará 61-62 de C l ) . Si después que se ha desenergizado la bobina de C ) pulsamos S2, se abrirá su contacto cerrado (1-2) e n c l a v a n do la bobina de C l , y cerrará el circuito de la bobina de C 2 , que se energizará y a u tosostendrá por 13-14. Al quedar energizada la bobina de C 2 se abre su contacto c e rrado (61-62) que e n c l a v a r á la bobina de C l , de manera que al soltar S2 la bobina de C 2 sigue energizada y la bobina de Cl quedará e n c l a v a d a . Para v o l v e r a energizar la bobina de C l será necesario pulsar nuevamente So, es d e c i r que toda vez que se quiera invertir el sentido de rotación del motor, es obligatorio pulsar previamente el pulsa dor de paro ( S o ) . Las señalizaciones de marcha y paro de emergencia actúan normalmente.
4 . Inversor de marcha, con necesidad de oprimir el pulsador de paro, desde dos esta cíones. Elementos necesarios: 2 contactores 1 relé térmico
2 pulsadores N C
4 pulsadores de conexión-desconexión 3 pilotos luminosos
O r i e n t a c i o n e s para el diseño del
circuito;
a) C a d a estación deberá estar compuesta por tres pulsadores; - uno para paro - uno para marcha derecha
- uno para marcha izquierda
b) Los pulsadores de marcha (derecha e Izquierda) de cada estación deben es tar enclavados entre sí»
c) El enclavamiento por contacto a u x i l i a r debe aplicarse normalmente. d) Es necesario tener presente todos aquellos principios que se aplicaron en el diseño de circuitos de mando directo de un motor desde dos o tres estaciones O con relación a los contactos abiertos y cerrados de los pulsadores.
e) Se u t i l i z a n las señalizaciones ordinarias para inversores, es decir; •
- uno para marcha derecha - uno para marcha izquierda
- uno para paro d e e m e r g e n c i a
- 80 -
5. Inversor con finales de carrera Elementos necesarios 2 1 1 2 2 3
contactores relé térmico pulsador NC pulsadores de conexión-desconexión finales de carrera o interruptores de posición pilotos luminosos
Orientaciones para el diseño del circuito a) Los dos pulsadores deben actuar exactamente igual que en el circuito de un inversor con necesidad de oprimir pulsador de paro. b) Los interruptores de posición deben cumplir funciones equivalentes a una segunda estación, pero sin pulsador de paro. c) Como los interruptores de posición actúan automáticamente frente a un impulso mecánico de la misma máquina, se conectan en forma similar a como se hizo en un inversor sin necesidad de oprimir pulsador de paro. d) Todos los enclavamientos se realizan en forma normal, asf como las señalizaciones.
- 81 -
6. Inversor automático por temporizador, con prioridad del arranque en un sentido. Elementos necesarios:
2 contactores 1 1 l 1 3
relé térmico temporizador pulsador N C pulsador N A pilotos luminosos Ciclo de funcionamiento: Al pulsar SI se energiza C l , autososteniéndose por 13-14 y enclavando a la bobina de C2 con su auxiliar cerrado 61-62. Al mismo tiempo se energiza la bobina del temporizador (CIO) que se autosost'iene por 13-14. Transcurrido un tiempo determinado,el contacto temporizado 55-56 desenergiza la bobina de C l y se enrgiza la bobina de C2 con el contacto temporizado 67-68. Una vez energizada la bobina de C2 se abre el circuito de la bobina de C l , con el contacto 61-62, y el de la bobina de CIO, con el contacto 71-72, con lo que el motor quedará giran do hacia la izquierda.
- 82 -
1
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7 . Inversor con paro automático y temporizado previa la inversión, con prioridad del arranque en un sentido de giro» Elementos necesarios; 2 contactores 1 2 1 1
relé térmico temporizadores pulsador N C pulsador N A
3 pilotos luminosos
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C i c l o de funcionamiento:
A l pulsar S I se energiza la bobina de C l , que se autosostiene por 13-14, energizándose simultáneamente C I O para determinar el tiempo de giro a la d e r e c h a . Transcurrido el tiempo programado, el contacto temporizado de C I O (67-68) energi za la bobina de C l 1, que se autosostiene por 13-14. A l energizarse C l 1, se abre el circuito de C l y C I O , mediante el contacto 31-32 de C l l , deteniéndose el motor durante el tiempo programado por C l l . Transcurrido el tiempo prefijado, el contacto temporizado de C l l (67-68) cierra el circuito de la bobina de C2, que se autosostiene por 13-14, arrancando el motor hacia la izquierda, al mismo tiempo que se desenergiza la bobina de C l l mediante el contacto 61-62 de C 2 . - 83 -
8. Inversor alternado (basculante) mediante dos temporizadores. Elementos necesarios: 2 1 2 1 2 3
contactores relé térmico temporizadores pulsador N C pulsadores de conexión desconexión pilotos luminosos
Orientaciones para el diseño: a) No hay prioridad en el sentido de rotación del motor, es decir, debe existir la posibilidad de arrancar el motor hacia la derecha o hacia la izquierda. b) Al oprimir cualesquiera de los pulsadores el motor debe iniciar su marcha inmediatamente (sin temporización). c) La inversión es inmediata, sin que transcurra tiempo alguno. d) Los temporizadores determinan el tiempo que debe girar el motor en cada sentido de manera que debe haber un temporizador que indique el tiempo de rotación a la derecha y otro hacia la izquierda. e) El pulsador ds paro puede interrumpir todo el sistema en cualquier momento.
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9 . Inversor automático por temporizador, con posibilidad de preselección del sentido i n i c i a l de rotación. Elementos necesarios; 2 contactores 1 relé térmico 2 temporizadores
1 pulsador N C 2 pulsadores de conexión-desconexión 3 pilotos luminosos
C i c l o de funcionamiento; Si se pulsa S I se energiza la bobina de C I O y a través de su auxiliar 23-24 se energiza la bobina de C l . Transcurrido el tiempo determinado por C I O se desenergiza C l , con el contacto temporizado 55-56 de C I O , y se energiza C 2 (mediante 67-68 de C I O ) , autososteniéndose por 13-14. El motor quedará girando hacia la izquierda. Si se hubiera pulsado S2 se habría próducido el mismo fenómeno, con la diferencia de que el motor arrancaría hacia la izquierda, para invertir luego, mediante el contacto temporizado 67-68 de C 1 1 , hacia la izquierda.
- 85 -
10. Inversor con finales de carrera, con paro temporizado antes de la inversión realizada por los finales de carrera. Elementos necesarios: 2 1 2 1 2 2 4
contactores relé térmico temporizadores pulsador N C pulsadores de conexión-desconexión finales de carrera pilotos luminosos
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N O T A : a partir del presente ejercicio se presentan únicamente los diversos circuitos de potencia con su correspondiente circuito de mando. El alumno, antes de realizar el montaje correspondiente, deberá analizar detalladamente cada circuito y estable cer su ciclo de funcionamiento. Se recomienda tratar de diseñar esquemas diferentes a los propuestos, pero que cumplan exactamente las mismas funciones, por cuanto ello le permitirá conocer si ha comprendido suficientemente lo expuesto hasta el presente sobre controles y automa tismos. 11. Inversor con finales de carrera y paro temporizado antes de la inversión realizada por los finales de carrera. Elementos necesarios: 3 1 1 2
contactores principales relé térmico temporizador finales de carrera
1 pulsador N C 2 pulsadores de conexión-desconexión 4 pilotos luminosos
El único temporizador que se emplea actuará exclusivamente sobre C 4 , quien cerrará el circuito tanto para C l como para C 2 . La inversión debe producirse exacta mente igual que en el ejercicio anterior. - 87 -
Circuito de mando
- 88 -
5 . 5 . A R R A N Q U E POR C O N M U T A C I O N
ESTRELLA-TRIANGULO
5.5.1. Circuito de potencia
Como este sistema es muy común, presentamos una serie de esquemas tomados de algunos catálogos de fabricantes de contactores. 1. Esquema que presenta Telemecanique
- 89 -
2 . Esquema que presenta K l o c k n e r - M o e l l e r
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3 . Esquema que presenta Siemens
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5 . 6 . Arranque por conmutación estrella-triangulo con inversión de marcha. 5 . 6 . 1 . Circuito
5.6.2. r
Circuitos
de
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de mando
1. Inversión manual (por pulsador)
2 . Inversión mediante finales de carrera, con paro temporizado antes la inversión.
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5.7. OTROS CIRCUITOS 1. Arranque por acoplamiento estrella-resistencias-trián.qulo. Circuito de potencia
Circuito de mando
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2 . Arronque por autotransformador C i r c u i t o de p o t e n c i a
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3 . Arranque por resistencias estatóricas Circuito de potencia R
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Circuito de mando
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4 . Arranque por resistencias rotóricas Circuito de potencia
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5. Conmutador de polos automático, 2 devanados independientes, 1 sentido de giro, 2 velocidades» Circuito de potencio R S
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Circuito de mando
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INDICE
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Presentación CORRIENTE ALTERNA Características generales Valores fundamentales Circuitos eléctricos con corriente alterna Potencia eléctrica E S Q U E M A S ELECTRICOS Generalidades Características Clases de esquemas
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Esquema de funcionamiento o funcional Símbolos más utilizados en controles y automatismos DISPOSITIVOS EMPLEADOS EN CONTROLES Y AUTOMATISMOS
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Elementos de mando Elementos auxiliares de mando Elementos de protección EL M O T O R T R I F A S I C O Y S U S S I S T E M A S DE A R R A N Q U E Conceptos fundamentales de electromagnetismo Motores asincronos trifásicos Arranque directo Inversión del sentido de rotación Arranque por conmutación estrella-triángulo Arranque por resistencias estatóricas Arranque por acoplamiento estrella-resistencias-triángulo Arranque por autotransformador Motores de rotor bobinado o anillos rozantes P R A C T I C A S C O N C I R C U I T O S DE P O T E N C I A Y M A N D O Aspectos prácticos que deben tomarse en cuenta
Arranque directo
de un motor
trifásico
Arranque directo de varios motores en secuencia forzada Arranque automático por temporizador de uno o varios motores
Inversores de marcha o inversores de giro Arranque por conmutación estrella-triángulo Arranque por conmutación estrella-triángulo con inversión de marcha Arranque por acoplamiento estrella-resistencias-triángulo Arranque por autotransformador Arranque por resistencias estatóricas Arranque por resistencias rotóricas Conmutador de polos automático, con devanados Independientes Conexión Dahlander, 1 sentido de giro, 2 velocidades Conexión Dahlander, 2 sentidos de giro, 2 velocidades Indice - 101 -
|
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Generalidades sobre aparatos de maniobra y protección El con tactor
:
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3 4 5 11 15 15
16
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23 27
28 34 36 40 45
46 48 49 51
53 54 56 57 59
60
67 72 77 89 91 93 94 95 96 97 98 99
101
