Controles Electricos - Manual de Practicas 2015

INSTITUTO TECNOLOGICO DE LOS MOCHIS

NOMBRE DE LA MATERIA:

Controles Eléctricos MANUAL DE PRÁCTICAS 2015 CARRERA: Ingeniería Electromecánica

M.C. JORGE AURELIO GALAVIZ CORRALES

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Contenido

Introducción: ..................................................................................................................... 3 Material, equipo y dispositivos de control eléctrico ............................................ 4 Práctica 1.- Arranque y paro directo desde dos puntos distintos. .......... ... 10 Práctica 2.- Inversión de giro de un motor monofásico de fase partida. 12 Práctica 3.- Inversión de giro de un motor trifásico. ....................................... 14 Práctica 4.- Arranque con protección resistiva controlado por relevadores de tiempo. ...................................................... ...................................................... ............. 16 Práctica 5.- Arranque estrella-delta de motor trifásico ....................... ........... 18 Práctica 6.- Arrancador Suave a tensión reducida ........................................ ... 20 Practica 7.- Relevador ABB CL-LSC C12AC2 ....................................................... 23 Práctica 8.- Relevador “LOGO!” Siemens ............................................................. 32 Práctica 9.- Conexión de un variador por primera vez a un motor de inducción trifásico ............................................................................................... ........... 36 Práctica 10.- Conexión del variador en Macro Ma cro estándar ABB ....................... 49 Práctica 11.- Conexión del variador en Macro 3 hilos ..................................... 57 Práctica 12.- Proyecto integrador de automatización en PLC ...................... 65

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Introducción: La palabra control significa gobierno, mando, regulación, es decir el poder de establecer acciones deseadas. En el caso del control de motores significa accionar estos en momentos y de forma determinada para ejecutar trabajos productivos, de la forma más lógica, ordenada y segura posible. Para controlar motores necesitamos una serie de aparatos e instrumentos que cableados de forma adecuada nos permitan arrancar, parar, invertir, variar su velocidad, etc., en una forma segura y eficiente. A este conjunto de elementos los conocemos como sistemas de control. Los elementos de potencia son los que regulan la energía entregada al proceso y ejercen fuerzas, potencias, empujes, etc., sobre la materia prima y así lograr el producto final. En nuestro caso estos elementos son los motores, pero pudieran ser otros elementos como resistencias, brazos neumáticos o hidráulicos, etc. El objetivo de este manual es conocer y practicar con los diferentes equipos, materiales y dispositivos que se usan en control eléctrico, por ejemplo, relevadores, contactores, drivers y arrancadores lógicos programables para aprender a manipular maquinas eléctricas tales como motores monofásicos y trifásicos es otro objetivo buscado al impartir la materia de controles.

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Material, eléctrico

equipo

y

dispositivos

de

control

Antes de empezar a elaborar las prácticas de controles eléctricos, es necesario que el alumno conozca el equipo y dispositivos de control con que trabajará, en esta sección del manual, se dará a conocer el equipo con lo que cuenta el ITLM. Las siguientes figuras son elementos que al conectarse de manera adecuada forman un circuito de control eléctrico, como ejemplo de algunos elementos tenemos los contactores, relevadores de tiempo, relevador de protección contra sobrecarga, estaciones de botones, conectores múltiples, conectores con terminales plug, conectores con terminal de borne, drivers, arrancador suave, relevadores lógico programables, etc.

EL CONTACTOR Un contactor es un elemento conductor que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el circuito de potencia o en el circuito de control, tan pronto se energice la bobina (en el caso de ser contactores instantáneos). Un contactor es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica de un receptor o instalación, con la posibilidad de ser accionado a distancia. El contactor mostrado en la figura 1 tiene una bobina de 227 volts de accionamiento. En la figura pueden verse 5 conectores tipo borne, los dos de atrás son los bornes de conexión de la bobina, y los de adelante son los tres bornes de las líneas que llegan al relevador de sobrecorriente y posteriormente al motor trifásico.

Fig. 1 Contactor trifásico con bobina 227 V 4

RELÉ TÉRMICO Es un elemento de protección que se ubica en el circuito de potencia, contra sobrecargas. Su principio de funcionamiento se basa en la deformación de ciertos elementos, bimetales, bajo el efecto de la temperatura, para accionar, cuando este alcanza ciertos valores, unos contactos auxiliares que desactiven todo el circuito y energicen en caso especial al mismo tiempo un elemento de señalización. El bimetal está formado por dos metales de diferente coeficiente de dilatación y unidos firmemente entre sí, regularmente mediante soldadura de punto. El calor necesario para curvar o reflexionar la lámina bimetálica es producida por una resistencia, arrollada alrededor del bimetal, que está cubierto con asbesto, a través de la cual circula la corriente que va de la red al motor. Los bimetales comienzan a curvarse cuando la corriente sobrepasa el valor nominal para el cual han sido dimensionados, empujando una placa de fibra hasta que se produce el cambio de estado de los contactos auxiliares que lleva. El tiempo de desconexión depende de la intensidad de la corriente que circule por las resistencias.

Figura 2 Relevador térmico En la figura 2 se muestra el relevador térmico, y en la figura 3 se muestra un arrancador, éste formado por la unión de un contactor y un relevador térmico.

TIMER (RELÉ DE TIEMPO) Un relevador de tiempo (TIMER) es un elemento conductor que tiene por objetivo establecer o interrumpir el paso de corriente, ya sea en el 5

circuito de potencia o en el circuito de control, tan pronto se dispare su contador de tiempo, para cerrar sus contactos ó abrirlos al energizar su bobina. El relevador de tiempo es un dispositivo con capacidad de cortar la corriente eléctrica ó energizar alguna otra bobina o maquina eléctrica, con la posibilidad de ser accionado a distancia. En la figura 4 se muestra el Timer marca Siemens, con sus dos entradas (arriba) y sus contactos (abajo).

Fig. 3 Arrancador eléctrico

Fig. 4 Timer (Rele de tiempo)

CONTACTOS AUXILIARES Estos son contactos externos que van acoplados a los contactores y van enclavados de tal manera que al energizar la bobina de contactos jalan junto con el contacto móvil del contactor el contacto móvil del contacto auxiliar. En la figura 5 y 6 se muestra un contacto auxiliar.

Fig. 5 Contacto Auxiliad (parte de Fig. 6 Contacto auxiliar (parte de atrás) en frente)

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ESTACIONES DE BOTONES La estación de botones, son dos botones separados conectados individualmente a unos pequeños contactos. Este par de botones es normalmente conocido como „‟arranque y paro‟‟, el botón de arranque

tiene un contacto normalmente abierto, y el botón de paro un contacto normalmente cerrado.

Los encontramos montados con su respectiva base, y son elementos importantes del circuito del control eléctrico, ya que estos botones son activados manualmente para arrancar o parar a la maquina que estamos controlando. En la figura 7 se muestra una estación de botones, con los botones arranque (verde) y paro (rojo), dentro de esta caja, están los contactos NA y NC que energizan o desenergizan el circuito.

Fig. 7 Estación de botones “arranque y paro”

CONECTORES MULTIPLES Estos conectores múltiples están constituidos por una base de plástico, un conector plug banana y normalmente 3 o 4 terminales tipo borne. Son útiles a la hora de tener varios hilos o cables conectados al mismo punto, en la siguiente figura se muestran los conectores múltiples. En las figuras 8 y 9 se muestran algunos conectores múltiples.

Fig. 8 Conectores múltiples 7

CONECTORES CON TERMINALES TIPO PLUG BANANA Los conectores con terminales plug banana son extensiones de conductores que nos van a ayudar a unir ó conectar los elementos del circuito de control y de fuerza, esta terminal plug banana se muestra en la figura y esta hecha especialmente para conectarse la terminal tipo borne. Estas se muestran en la figura 9.

Fig. 9 Conectores Plus banana.

CONECTORES CON TERMINAL TIPO BORNE Los conectores con terminales tipo borne están hechos para lograr una conexión firme y fija entre este y el conector plug banana, normalmente los conectores tipo borne van fijos a los elementos de control, mientras que los conectores tipo plug banana van móviles unidos a segmentos de pequeños conductores. Los conectores con terminal tipo borne se muestran en las figuras 10 y 11, donde están conectados a las terminales de los arrancadores:

Fig. 10 Terminal tipo Borne unidas a las terminales del relevador lógico programable. 8

Fig. 11 Terminales tipo borne unidas a las terminales de los arrancadores.

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Práctica 1.- Arranque y paro directo desde dos puntos distintos. OBJETIVO: El propósito de la práctica número uno es aprender a controlar el arranque y paro de una maquina eléctrica desde dos lugares distintos. Así, se entenderá, que para accionar ó energizar alguna maquina eléctrica, no es necesario estar junto a la máquina, si no que se puede accionar, en casos especiales, desde un lugar seguro para el operador. FUNDAMENTO TEÓRICO El funcionamiento de los elementos básicos del control eléctrico y los conocimientos adquiridos en clase comienzan a aplicarse con la elaboración de la práctica número uno, formando un arreglo con una estación de botones, un arrancador que consta de un contactor y un relevador de sobrecorriente y un motor eléctrico, etc., nos da el circuito de control de arranque y paro. MATERIAL Y EQUIPO 1 Arrancador completo (Contactor y Relevador de sobrecarga) 2 Estaciones de botones push botón de arranque y paro 1 motor trifásico de inducción Conductores con terminales tipo plug banana Modulo de prácticas 

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DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE CONTROL

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DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE POTENCIA:

DATOS, NOTAS Ó RESULTADOS:

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Práctica 2.- Inversión de giro de un motor monofásico de fase partida. OBJETIVO El propósito de la práctica número dos es aprender a controlar y manipular el sentido de giro de una maquina eléctrica monofásica. FUNDAMENTO TEÓRICO El funcionamiento de los elementos básicos del control eléctrico y los conocimientos adquiridos en clase comienzan a aplicarse con la elaboración de la práctica número dos. En un motor de fase partida, la corriente de los embobinados auxiliares siempre alcanza su punto máximo antes que la del embobinado principal, y por tanto el campo magnético del embobinado auxiliar siempre llega a ese punto antes que el campo magnético del embobinado principal. La dirección de rotación del motor está determinada por el hecho de que el ángulo del campo magnético del embobinado auxiliar esté 90° adelante o 90 atrás del ángulo del embobinado principal. Puesto que ese ángulo puede cambiarse de la posición de 90° adelante a la 90° atrás solo con la manipulación de las conexiones del embobinado auxiliar, la dirección de rotación del motor puede invertirse mediante la manipulación de las conexiones del embobinado auxiliar sin cambiar las conexiones del embobinado principal. MATERIAL Y EQUIPO 2 Arrancadores completos (Contactor y Relevador de sobrecarga) 2 Estaciones de botones push botón de arranque y paro 1 motor monofásico de fase partida Conductores con terminales tipo plug banana Modulo de prácticas 

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Práctica 3.- Inversión de giro de un motor trifásico. OBJETIVO El propósito de la práctica número tres es aprender a controlar manipular la dirección del giro del eje de un motor trifásico.

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FUNDAMENTO TEÓRICO Para lograr la inversión de giro de un motor vasta con montar dos contactores en paralelo, uno le enviará al motor trifásico las 3 fases en un orden y en otro intercambiará dos de las fases entre si manteniendo la tercera igual. Cuando la maquina accionada tenga que girar en dos sentidos, bastará con cambiar dos de las tres fases de alimentación del motor para que invierta el sentido, que se consigue porque se cambia el sentido del campo giratorio del estator y por consiguiente el de inducido. En las maquinas herramientas, como torno, fresadores, etc, que la inversión se realiza con cierta frecuencia, esta maniobra se realiza mediante contactores cuyo control se consigue por medio de pulsadores, finales de carrera, temporizadores, etc. No es conveniente hacer la inversión bruscamente sino esperar a que el motor este parado y luego invertir el sentido de giro. Los inversores constan de un equipo de dos contactores enclavados entre si de tal manera que si funciona uno el otro no funcione, o sea que exista un enclavamiento entre ellos, pues si pudiese conectar los dos contactores a la vez al estar cambiadas dos de las tres fases se produciría un cortocircuito. MATERIAL Y EQUIPO 2 Arrancadores completos (Contactor y Relevador de sobrecarga) 3 Estaciones de botones push botón de arranque y paro 1 motor trifásico de inducción Conductores con terminales tipo plug banana Módulo de prácticas 

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Práctica 4.- Arranque con protección resistiva controlado por relevadores de tiempo. OBJETIVO El propósito de la práctica número cuatro es aprender a controlar la corriente de arranque en un motor eléctrico por medio de arrancadores de tiempo que controlarán resistencias internas o externas en el motor. FUNDAMENTO TEÓRICO Como sabemos, al arrancar, el motor demanda mucho más corriente que cuando está en su estado normal de funcionamiento. Esta demanda de corriente se hace para poder vencer la inercia y perder el estado estático del motor antes del encendido. Para contrarrestar la corriente excesiva que puede ocasionar daños severos al motor, se puede construir un circuito eléctrico de control, donde por medio de resistencias, se controla la corriente de arranque, para que no sea excesiva y dañina para el motor eléctrico. MATERIAL Y EQUIPO 4 Arrancador completo (Contactor y Relevador de sobrecarga) 1 Estaciones de botones push botón de arranque y paro 1 motor trifásico de inducción 3 Timer (relevador de tiempo) Conductores con terminales tipo plug banana Modulo de prácticas 

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Práctica 5.- Arranque estrella-delta de motor trifásico OBJETIVO El objetivo de la práctica número seis es que el alumno conozca y domine las configuraciones delta-estrella en un motor trifásico. FUNDAMENTO TEÓRICO Los motores trifásicos absorben en el momento de arranque más intensidad de la nominal. Este aumento de intensidad en el arranque provoca una sobrecarga en la línea que a su vez origina una caída de tensión pudiendo ser perjudicial para otros receptores. Para evitar este aumento de intensidad se utiliza el arranque estrella triángulo, que consiste en conectar el motor en estrella a la tensión correspondiente a triángulo, transcurrido unos segundos, cuando el motor casi ha alcanzado su velocidad nominal, se pasa a triángulo. Para que se pueda efectuar el arranque estrella - triángulo, la tensión de la línea debe ser igual a la correspondiente a la tensión en triangulo del motor, o sea la menor de la indicada en la placa de características del motor. MATERIAL Y EQUIPO 3 Arrancador completo (Contactor y Relevador de sobrecarga) 1 Estaciones de botones push botón de arranque y paro 1 motor trifásico de inducción 1 Timer Conductores con terminales tipo plug banana Modulo de prácticas 

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DATOS, NOTAS Ó RESULTADOS ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ 19

Práctica 6.- Arrancador Suave a tensión reducida OBJETIVO Que el alumno adquiera conocimientos suficientes acerca de las funciones y capacidades del arrancador suave y sus medios de conexión. FUNDAMENTO TEÓRICO Los arrancadores de estado sólido son utilizados cuando se requiere un arranque suave y lento. En lugar de operarlos directamente a plena tensión, se arrancan con aumentos graduales de voltaje mediante el control del ángulo de disparo. Los arrancadores suaves evitan los disturbios de la red eléctrica y picos de corriente así como los esfuerzos mecánicos que causan desgaste en el motor y la máquina que se acciona. En la figura 12 se muestra el arrancador suave.

Fig. 12 Arrancador suave DATOS GENERALES Son soluciones compactas para intensidades de motor de 3 a 45A. Resulta fácil de instalar y conﬁgurar ya que todas las conexiones y ajustes están en la parte frontal. Además de su atractivo diseño compacto, el concepto del sistema incluye conexión con guardamotores y los arrancadores pueden controlarse remotamente por bus de campo utilizando un accesorio FieldBusPlug. Tensión de motor 200-600 V. Intensidades nominales 3,9 -45 A (1,5-22 kW). Tensión de alimentación24 V CC o 100-240 V CA. Montaje en guía DIN o atornillado Contactos bypass integrados. 

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Fácil instalación y conﬁguración, ideales para lugares con espacio

limitado. CARACTERISTICAS Rango de tensión 208-690 V AC Tensión de mando/control 110-120 V AC and 220-240 V AC Rangos de intensidad 18 ... 300 A (En Línea) y 30 ... 515 A (Dentro del triángulo), pudiendo utilizarse en en ambas conexiones Funciones incluidas: rampa de arranque, rampa de paro y tensión inicial Función opcional: limitación de intensidad Diseñado para su funcionamiento contínuo sin by-pass Capacidad de 15% de sobreintensidad en régimen permanente (10 % para PSS300) 

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MATERIAL Y EQUIPO 1 Arrancador suave 2 Estaciones de botones push botón de arranque y paro 1 motor trifásico de inducción Conductores con terminales tipo plug banana Modulo de prácticas 

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DATOS, NOTAS Ó RESULTADOS ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________

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Practica 7.- Relevador ABB CL-LSC C12AC2

Figura 13.- Relevador ABB CL-LSC C12AC2 OBJETIVO El propósito de la práctica número ocho es que el alumno conozca y se familiarice con el relevador ABB CL-LSC C12AC2. Que comprenda su lenguaje de programación y sus conexiones. FUNDAMENTO TEÓRICO Pareciendo un poco a los PLC‟s, los relevadores lógicos programables,

vinieron a sustituir en muchas aplicaciones a la mayoría de arrancadores eléctricos-mecánicos que existen en la industria. Estos instrumentos de control llegaron a automatizar los sistemas industriales, al poder programar diferentes funciones en el mismo arrancador. Estos arrancadores, pueden controlar al mismo tiempo Motores, Bombas, push botons, Bandas mecánicas, etc. Censando las entradas, arrancador se programará y mandara señales de salida a los elementos que esta controlando. En la figura 13 se muestra el relevador ABB.

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MATERIAL Y EQUIPO 1 Arrancador ABB 1 Modulo de prácticas 1 Estación de botones Conectores plug banana 1 arrancador 220 V     

DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE CONTROL El equipo con que se trabajara será diferente en este caso, trabajaremos con softwares programando desde la PC. Los diagramas y circuitos de control se hacen programando en el software de cada relevador lógico. En las siguientes figuras se ilustrarán las pantallas de trabajo de cada relevador y se mostrarán algunas de las utilerías y herramientas principales. PASOS PARA PROGRAMAR EL ARRANCADOR ABB CL-LSR.12AC2 PASO 1.- En 1.- En la figura siguiente, se muestra el icono del software que se utiliza para programar el relevador ABB, el software deberá ser proporcionado al alumno por el maestro. PASO 2.- A 2.- A continuación, en la figura 14 se muestra la pantalla de inicio del programa de simulación, donde se indica el modelo del arrancador que debemos elegir. En la figura se muestra el modelo CL-LRS.12AC2

Figura 14.- Selección del modelo correcto del arrancador ABB 24

PASO 3.3.- La figura 15 nos muestra la imagen, donde se selecciona el arrancador, dando un clic con el botón izquierdo del mouse sobre el arrancador y sin soltar se lleva a la pantalla de programación (en blanco), al soltar el botón del mouse, el modelo del arrancador queda insertado en esta pantalla.

Figura 15 PASO 4.- A 4.- A continuación, se procede a hacer doble clic en el arrancador (que se encuentra en la pantalla en blanco), al hacer esto se muestra la pantalla principal de programación (figura 16, arriba a la derecha), donde se muestran (a la izquierda) las entradas y salidas del aparato base, salidas del aparato de ampliación, marcas, teclas P, saltos, relevadores de contaje, Relevador temporizador, entre otras. Arriba a la derecha, se muestra la pantalla donde se insertarán los dispositivos tales como: contactos, bobinas, relés de tiempo, etc., Estos se escogen con el clic izquierdo y se arrastran a la pantalla de programación. Con estos pasos, se muestra el camino que se requiere seguir para poder llegar a la pantalla de programación.

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Figura 16

Figura 20.- Pantalla de programación Los dispositivos de control disponibles se muestran en la figura 17 26

Figura 17.- Tablero de dispositivos de control A continuación, se dará un ejemplo de programación del arrancador, mostrando una práctica de paro y arranque en una maquina eléctrica. Los dispositivos de control de la figura 17, se pasan a la pantalla de programación haciendo clic en ellos, y sin soltar el botón del mouse, se arrastran hasta la pantalla de programación. Las líneas de unión se hacen con la herramienta de „‟dibujar conexión‟‟ (que tiene f orma de lápiz) y si se ocupa borrar alguna línea, se tiene la herramienta „‟borrar‟‟

(en forma de borrador)

PASO 1.- Seguimos la secuencia que se dio a conocer en los pasos anteriores, hasta llegar a la pantalla principal de programación, que se muestra en la figura 18, donde en ésta se muestra una entrada I01 (botón de arranque), otra entrada I02 (botón de paro), una salida Q01 del aparato base y un contacto Q01 (ver nota). Nota: Las salidas Q, para que representen una bobina tienen que estar en la ultima columna G, cuando se encuentre en cualquiera de las demás columnas A, B, C, D, E y F, representará un contacto de la bonina. 27

Al insertar las entradas I0, aparecerán todas naturalmente como I01, para cambiar la entrada (contacto) a I02, I03, etc., se da clic en la entrada I0 que se desea cambiar y justo debajo de la pantalla de programación aparece un menú llamado „‟elemento de esquema de conexiones‟‟ donde se puede configurar la entrada cambiándola de

numero o incluso nombrarla como normalmente cerrada o abierta. Nótese que Q01 aparece como contacto de la bobina, debajo de I01, este contacto también tiene su menú de „‟elemento de esquema de conexiones‟‟, donde lo podemos configurar a como mas nos convenga.

(Ver figura 18)

Figura 18.- Selección de entradas.

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Terminado el programa, pasamos a la etapa de simulación, donde nos aparece un menú como el mostrado en la figura 19 (encerrado en círculo)

Figura 19.- Menú de simulación En este menú de simulación se muestran las herramientas de: modo de funcionamiento, Entradas, ciclo de simulación, punto de interrupción y pantalla. Haciendo clic en la herramienta modo de funcionamiento, se mostrará el menú que se muestra en la figura 20.

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Figura 20.- menús de Modo de funcionamiento I/R y entradas I Seleccionando adecuadamente el contacto para cada entrada, el programa queda como lo muestra la figura 20 con I1 e I2 en sus respectivos contactos (encerrados en círculo). Acto seguido, se procede a iniciar simulación, haciendo clic en el botón „‟iniciar simulación‟‟ que se encuentra justo arriba de la pantalla de programación, cuando se requiera detener la simulación para hacer algún cambio en el programa o mandar el programa del software hacia el relevador se detiene con el botón „‟detener simulación‟‟. Cuando se inicie la simulación, se procede a hacer clic en los contactos que se muestran en el menú de entradas, que se muestra en la figura 20. Y así, estaremos controlando la máquina, arrancándola y parándola. Es importante que el alumno controle con la salida Q01 una de las líneas que energicen a la bobina del contactor del arrancador de 220 30

volts, así el relevador lógico ABB, estará controlando la bobina del contactor, y ese contactor estará soportando la corriente de arranque en cada fase, de un motor eléctrico. NOTA: no se debe conectar las líneas del motor eléctrico a las terminales de los relevadores lógicos, pues la corriente de arranque del motor eléctrico podría dañarlos. El relevador lógico ABB se alimenta de un voltaje desde 100 hasta 240 Volts de AC. Tal y como se muestra en el circuito que se programa, se conecta en las terminales del arrancador. El maestro debe dar una breve explicación sobre sus conexiones y la manera en que se pasa el programa desde la PC hasta el relevador, por medio de un cable especial de comunicación. DATOS, NOTAS Ó RESULTADOS ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________

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Práctica 8.- Relevador “LOGO!” Siemens

Figura 21.- Relevador LOGO marca SIEMENS OBJETIVO El propósito de esta práctica es que el alumno conozca y se familiarice con el relevador LOGO SIEMENS Que comprenda su lenguaje de programación y sus conexiones. INTRODUCCION Pareciendo un poco a los PLC‟s, los relevadores lógicos programables,

vinieron a sustituir en muchas aplicaciones a la mayoría de arrancadores eléctricos-mecánicos que existen en la industria. Estos arrancadores, pueden controlar al mismo tiempo Motores, Bombas, push botons, Bandas mecánicas, etc. Censando las entradas, arrancador se programará y mandara señales de salida a los elementos que esta controlando. MATERIAL Y EQUIPO 1 Relevador LOGO SIEMENS 1 Modulo de prácticas 2 Estación de botones Conectores plug banana 

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1 arrancador 220 V 1 fuente de CD de 24 volts

METODOLOGIA El equipo con que se trabajara será diferente en este caso, trabajaremos con software programando desde la PC, para después pasar el programa con las órdenes al relevador lógico por medio de un cable especial de comunicación. Los diagramas y circuitos de control se hacen programando en el software de cada relevador lógico. En las siguientes figuras se ilustrarán las pantallas de trabajo de cada relevador y se mostrarán algunas de las utilerías y herramientas principales. PASOS PARA PROGRAMAR EL ARRANCADOR LOGO SIEMENS PASO 1.- En la figura siguiente se muestra el icono del software que se utiliza para programar el relevador LOGO SIEMENS, el software deberá ser proporcionado al alumno por el maestro.

PASO 2.- A continuación, en la figura 22 se muestra la pantalla de inicio del programa de simulación, y como se muestra en la figura, se programará con la ayuda de compuestas lógicas.

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En esta pantalla se pueden anotar algunos datos importantes además del nombre del programa como el nombre del proyecto, # de diagrama, nombre del cliente, etc. Este paso se puede obviar ya que no es obligatorio tener todos estos datos para empezar a programar. Posteriormente aparece la pantalla principal con la que se va a trabajar como la que se muestra a continuación:

Figura 23.- Pantalla principal Para empezar a programar deberás identificar en el menú de la izquierda, las funciones básicas donde se reconocen las principales de ellas como son las compuertas AND, OR y NOT

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REPORTE DE RESULTADOS: ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________

NOTA: no se debe conectar las líneas del motor eléctrico directamente a las terminales de los relevadores lógicos, pues la corriente de arranque del motor eléctrico podría dañarlos. El relevador lógico LOGO SIEMENS se alimenta de un voltaje desde 12 a 24 Volts de DC. Por lo tanto se deberá usar una fuente de alimentación destinada para tal efecto.

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Práctica 9.- Conexión de un variador por primera vez a un motor de inducción trifásico OBJETIVO El objetivo de la práctica número catorce es que el alumno conozca las condiciones necesarias para la conexión del variador de velocidad (Convertidor de frecuencia) marca ABB modelo ACS-150 INTRODUCCION Sin duda alguna los accionamientos a base de motores eléctricos son los más numerosos de la mayoría de las aplicaciones, y dentro de ellos los basados en motores de corriente continua han gozado de una total hegemonía en el campo industrial durante décadas. Sin embargo los motores con menor nivel de exigencias en el mantenimiento son los motores asíncronos de jaula de ardilla, debido a que carecen de colector, tienen una relación peso-potencia mucho menor que los de continua, y por tanto un coste significativamente más bajo. Por estas razones, dada su capacidad de soportar sobrecargas y su elevado rendimiento, es el motor más atractivo para la industria. Desde hace aproximadamente 20 años, el elevado desarrollo de la electrónica de potencia y los microprocesadores ha permitido variar la velocidad de estos motores, de una forma rápida, robusta y fiable, mediante los reguladores electrónicos de velocidad. La elección de la instalación de un convertidor de frecuencia como método de ahorro energético supone: Reducción del consumo. Mejor control operativo, mejorando la rentabilidad y la productividad de los procesos productivos. Minimizan las pérdidas en las instalaciones. Ahorro en mantenimiento (el motor trabaja siempre en las condiciones óptimas de funcionamiento).  

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METODOLOGIA Lista de comprobación de la instalación Compruebe la instalación mecánica y eléctrica del convertidor de frecuencia antes de la puesta en marcha. Repase la lista de comprobación siguiente junto con otra persona. Lea el capítulo Seguridad en la página 11 del manual de este convertidor antes de trabajar en el convertidor. Compruebe que: INSTALACIÓN MECÁNICA Las condiciones ambientales de funcionamiento estén dentro de los límites permitidos La unidad esté correctamente instalada en una pared vertical uniforme e ignífuga. El aire de refrigeración circule libremente. El motor y el equipo accionado estén listos para la puesta en marcha. 

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INSTALACIÓN ELÉCTRICA Para sistemas sin conexión a tierra o con conexión en un vértice: el filtro EMC interno esté desconectado (tornillo EMC retirado). Los condensadores estén reacondicionados si el convertidor ha permanecido almacenado más de un año. El convertidor disponga de la conexión a tierra adecuada. La tensión de alimentación de entrada coincida con la tensión nominal de entrada del convertidor. Las conexiones a la alimentación de entrada de U1, V1 y W1, así como sus pares de apriete, sean correctos. Se hayan instalado fusibles de entrada y un seccionador adecuados. Las conexiones del motor en U2, V2 y W2 y sus pares de apriete sean correctos. El cable de motor, el de potencia de entrada y los cables de control se encuentren tendidos por separado. Compruebe que: Las conexiones de control externo (E/S) sean correctas. La tensión de alimentación de entrada no pueda alcanzar la salida del convertidor de frecuencia (con conexión en bypass). La cubierta de terminales y, para NEMA1, la tapa y la caja de conexiones, se encuentren en su lugar. 

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Puesta en marcha y control a través de las E/S Cómo poner en marcha el convertidor ADVERTENCIA: La puesta en marcha sólo puede ser efectuada por un electricista cualificado. Deben seguirse las instrucciones de seguridad del capítulo Seguridad en la página 11 durante la puesta en marcha. El convertidor se pone en marcha automáticamente al recibir alimentación si el comando de marcha externa está activado y el convertidor se encuentra en modo de control remoto. Compruebe que la puesta en marcha del motor no suponga ningún peligro. Desacople la maquinaria accionada si existe riesgo de daños en caso de que la dirección de giro sea incorrecta. Comprobar la instalación.

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Antes de empezar, asegúrese de que dispone de los datos de la placa de características del motor.

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Cómo controlar el convertidor a través de la interfaz de E/S La tabla siguiente facilita información para el manejo del convertidor a través de las entradas digitales y analógicas, cuando: se efectúa la puesta en marcha del motor, y los ajustes de parámetros de fábrica (estándar) son válidos.  

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Panel de control integrado El ACS150 funciona con un panel de control integrado, que proporciona las herramientas básicas para la entrada manual de valores de los parámetros. La tabla siguiente resume las funciones de las teclas y las pantallas del panel de control integrado.

Manejo El panel de control funciona mediante menús y teclas. Puede seleccionar una opción, por ejemplo, modo de funcionamiento o parámetro, desplazando las teclas de flecha hasta que la opción sea visible en la pantalla y pulsando a continuación la tecla 43

Con la tecla , puede volver al nivel anterior de funcionamiento sin guardar los cambios efectuados. El ACS150 incluye un potenciómetro integrado situado en la parte frontal del convertidor. Se utiliza para ajustar la referencia de frecuencia. El panel de control integrado incluye seis modos de panel: Modo de Salida, Modo de Referencia, Modos de Parámetros (modos de Parámetros corto y largo), Modo Parámetros modificados y modo de Fallo. En este capítulo se describe el funcionamiento de los primeros cinco modos. Cuando se produce un fallo o una alarma, el panel se sitúa automáticamente en el modo de Fallo y muestra el código de fallo o alarma. Puede restaurar el fallo o la alarma en el modo de Salida o Fallo. Al conectar la alimentación el panel se encuentra en el modo de Salida, en el cual se puede arrancar, detener o cambiar la dirección del motor, cambiar entre el control local y el remoto, supervisar hasta tres valores actuales (uno a la vez) y ajustar la referencia de frecuencia. Para realizar otras tareas, se debe ir primero al menú principal y seleccionar el modo correspondiente. La siguiente figura muestra cómo desplazarse entre los modos.

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1. Tal como se explicó en clase se arma el circuito se control que se presenta a continuación tomando en cuenta las normas de seguridad, 2. Una vez hecha la conexión realiza una revisión del mismo para asegurarte de que las conexiones están bien hechas, 3. Posteriormente llama al profesor para que se realice la revisión del mismo y 4. Una vez aprobado por el, se procede a realizar la energización del circuito para su prueba, 5. Cuando se realice la prueba y esta sea satisfactoria, entonces se procede a realizar la conexión del circuito de potencia repitiendo los pasos 3 y 4 antes de finalizar la práctica para su revisión. MATERIAL Y EQUIPO 1variador de frecuencia ACS-150 marca ABB Módulo de entradas-salidas Motor trifásico 

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DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE CONTROL Diagrama de conexiones de E/S por defecto La conexión por defecto de las señales de control depende de la macro de aplicación utilizada, que se selecciona con el parámetro 9902 MACRO DE APLIC. La macro por defecto es la Macro Estándar ABB. Proporciona una configuración de E/S de fines generales con tres velocidades constantes. Los valores de parámetros son los valores predeterminados definidos en el apartado Valores de parámetros por defecto con diferentes macros en la página 79. Para más información acerca de otras macros, véase el capítulo Macros de aplicación. Las conexiones de E/S por defecto de la macro estándar ABB se indican en la figura que aparece a continuación:

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Procedimiento de conexión 1. Señal analógica (si está conectada): pele el aislamiento externo del cable de señal analógica 360º y conecte a tierra la pantalla expuesta bajo la grapa. 2. Conecte los conductores a los terminales adecuados. 3. Trence juntos los conductores de conexión a tierra de los pares utilizados del cable de señal analógica y conecte el haz al terminal SCR.

4. Señales digitales: pele el aislamiento externo del cable de señal digital 360º y conecte a tierra la pantalla expuesta bajo la grapa. 5. Conecte los conductores del cable a los terminales adecuados. 6. Trence juntos los conductores de conexión a tierra de los pares utilizados del cable de señal digital y conecte el haz al terminal SCR. 7. Fije todos los cables de señal analógicos y digitales fuera del convertidor de forma mecánica.

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REPORTE DE RESULTADOS: ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ ___________________________________________________ BIBLIOGRAFIA Manual del usuario de Convertidores de frecuencia ACS150 (0,37 a 4 kW, 0,5 a 5 CV) Marca ABB.

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Práctica 10.- Conexión del variador en Macro estándar ABB OBJETIVO El objetivo de la práctica número quince es que el alumno aprenda a programar la MACRO estándar ABB y domine sus configuraciones de control para la operación del variador de velocidad en modo local y remoto utilizando las entradas digitales como elementos de control de un motor trifásico. INTRODUCCION Una de las ventajas de utilizar este tipo de variador de frecuencia (y por lo tanto de controlar así su velocidad) es que cuenta con hasta 7 macros de aplicación. Estas Macros vienen siendo programas pre-cargados en el variador y que pueden configurarse para realizar ciertas tareas de control que pueden adecuarse para diferentes aplicaciones. Esta práctica y la siguiente pretenden que el alumno configure 2 de las macros más relevantes y además de manera didáctica aprenda a realizar los cambios entre cada una de las macros y adecuarlas según sean las necesidades de control que se tengan. La Macro estándar ABB tiene como características las siguientes: Aplicaciones de control de velocidad ordinarias en las que se utilizan ninguna, una, dos o tres velocidades constantes. El proceso de marcha/paro se controla con una entrada digital (nivel marcha y paro). Es posible cambiar entre dos tiempos de aceleración y deceleración. METODOLOGIA 1. En la práctica anterior se explicó como conectar el variador de velocidad por primera vez, por lo que una vez realizada esa práctica el alumno está en condiciones de poder controlar el variador con las macros de aplicación. 2. La Macro estándar es la macro por defecto, proporciona una configuración de E/S de cometido general con tres velocidades constantes. 3. Los valores de parámetros son los valores por defecto definidos en el capítulo Señales actuales y parámetros, de manual del ACS-150 si utiliza unas conexiones diferentes a las conexiones por defecto que se presentan a continuación: 49

MATERIAL Y EQUIPO 1variador de frecuencia ACS-150 marca ABB Módulo simulador de entradas, ED y EA. Motor trifásico 

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DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE CONTROL Procedimiento de conexión: 1. Primero ubica la tableta de pruebas (simulador de entradas), este dispositivo consta de 5 interruptores (swiches) con los que se simula las entradas digitales para el variador de velocidad. 2. Estos 5 interruptores están interconectados internamente con una terminal a la que se le conectan +24 volts de corriente directa que serán proporcionados en este caso por el rpopio variador de frecuencia. 3. Además de las terminales para entradas digitales ED, este dispositivo consta de otras terminales para simular una entrada analógica EA la cual consta de un potenciómetro y una entrada a la que se proporcionaran +10 volts de CD que también son proporcionados por el variador de frecuencia.

Tableta de pruebas (simulador de entradas)

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4. Posteriormente se procede a conectar el simulador de entradas con las terminales del variador de velocidad que se encuentran identificadas para tal efecto.

5. Lo más importante en esta etapa es identificar las terminales de +24 V y la de +10 V que salen del variador, y conectarlas en las terminales de la tablilla simuladora de entradas.

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6. La macro estándar o por defecto es la que el variador trae programada de fábrica pero al realizar esta práctica es conveniente checar que sea esta, ya que si el equipo fue utilizado por otro grupo anteriormente es probable que esta haya sido modificada. 7. En el paramento 9902 macros de aplicación se deberá seleccionar la opción 1 o asegurarse que este programada en 1 esta la macro estándar 8. Continuando con la conexión se conectan las entradas de alimentación de voltaje trifásico en las terminales del variador U1, V1 y W1.

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9. Y finalmente se conectan las salidas del variador U2,V2 y W2 hacia las terminales del motor trifásico que se desea controlar.

10.

Para comprobar la operación de esta aplicación es necesario

cambiar la operación del variador de “local” a “remoto”, con esto

se habilitan las entradas digitales y analógicas del variador.

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11. A continuación se operan cada uno de las entradas quedando la operación de las mismas de la siguiente manera:

12. En la ED1 se controla de manera remota el arranque o paro del motor mediante el variador de velocidad y la ED2 se puede controlar el cambio de giro. 13. Las ED3 y ED4 están configuradas a 2 velocidades constantes (frecuencias constantes.) estas frecuencias estan programadas por default en los parámetros 1202, 1203 y1204, mismas que pueden ser modificadas a cualquier valor deseado 14. En realidad con estas 2 entradas ED3 y ED4 se puede variar a 3 frecuencias o velocidades haciendo una combinación como se muestra en la siguiente tabla:

15. Realiza los pasos anteriores tomando en cuenta las normas de seguridad, 16. Una vez hecha la conexión realiza una revisión del mismo para asegurarte de que las conexiones están bien hechas, 17. Posteriormente llama al profesor para que se realice la revisión del mismo y 18. Una vez aprobado por el, se procede a realizar la energización del circuito para su prueba.

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BIBLIOGRAFIA Manual del usuario de Convertidores de frecuencia ACS150 (0,37 a 4 kW, 0,5 a 5 CV) Marca ABB.

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Práctica 11.- Conexión del variador en Macro 3 hilos OBJETIVO El objetivo de la práctica número dieciséis es que el alumno aprenda a programar la MACRO 3 Hilos y domine sus configuraciones de control para la operación del variador de velocidad en modo local y remoto utilizando las entradas digitales como elementos de control de un motor trifásico. INTRODUCCION La Macro 3 Hilos está diseñada para aaplicaciones de control de velocidad ordinarias en las que se utilizan ninguna, una, dos o tres velocidades constantes. El convertidor se pone en marcha y se detiene con los pulsadores. METODOLOGIA 1. En la práctica catorce se explicó como conectar el variador de velocidad por primera vez, por lo que una vez realizada esa práctica el alumno está en condiciones de poder controlar el variador con las macros de aplicación. 2. Esta macro se utiliza cuando la unidad se controla mediante botones momentáneos (pulsadores o push botons) 3. Proporciona tres velocidades constantes. Para habilitarla, ajuste el valor del parámetro 9902 MACRO DE APLIC a 2 (3-HILOS). 4. Para los valores por defecto de los parámetros, véase la sección Valores de parámetros por defecto con diferentes macros.

Nota: Cuando se desactiva la entrada de paro (sin entrada) (ED2), se inhabilitan los botones de marcha y paro del panel de control.

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MATERIAL Y EQUIPO 1variador de frecuencia ACS-150 marca ABB Módulo simulador de entradas, ED y EA. Motor trifásico 

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DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE CONTROL Procedimiento de conexión: 1. Primero ubica la tableta de pruebas (simulador de entradas), este dispositivo consta de 5 interruptores (swiches) con los que se simula las entradas digitales para el variador de velocidad. 2. Estos 5 interruptores están interconectados internamente con una terminal a la que se le conectan +24 volts de corriente directa que serán proporcionados en este caso por el rpopio variador de frecuencia. 3. Además de las terminales para entradas digitales ED, este dispositivo consta de otras terminales para simular una entrada analógica EA la cual consta de un potenciómetro y una entrada a la que se proporcionaran +10 volts de CD que también son proporcionados por el variador de frecuencia.

Tableta de pruebas (simulador de entradas)

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4. Posteriormente se procede a conectar el simulador de entradas con las terminales del variador de velocidad que se encuentran identificadas para tal efecto.

5. Lo más importante en esta etapa es identificar las terminales de +24 V y la de +10 V que salen del variador, y conectarlas en las terminales de la tablilla simuladora de entradas.

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6. En el paramento 9902 macros de aplicación se deberá seleccionar la opción 2 MACRO a 3 Hilos o asegurarse que este programada en 2. 7. Continuando con la conexión se conectan las entradas de alimentación de voltaje trifásico en las terminales del variador U1, V1 y W1.

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8. Y finalmente se conectan las salidas del variador U2,V2 y W2 hacia las terminales del motor trifásico que se desea controlar.

9. Para comprobar la operación de esta aplicación es necesario cambiar la operación del variador de “local” a “remoto”, con esto

se habilitan las entradas digitales y analógicas del variador.

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10. A continuación se operan cada uno de las entradas quedando la operación de las mismas de la siguiente manera:

11. En la ED1 el swich de la tablilla del simulador de entradas deberá está en posición ON, para poder operar el botón pulsador como señal de entrada al variador de velocidad al igual que la ED2 ya que esta operara el botón pulsador de paro. 12. La ED3 se puede controlar el cambio de giro. 13. Las ED4 y ED5 están configuradas a 2 velocidades constantes (frecuencias constantes.) estas frecuencias están programadas por default en los parámetros 1202, 1203 y1204, mismas que pueden ser modificadas a cualquier valor deseado 14. En realidad con estas 2 entradas ED4 y ED5 se puede variar a 3 frecuencias o velocidades haciendo una combinación como se muestra en la siguiente tabla:

15. Realiza los pasos anteriores tomando en cuenta las normas de seguridad, 16. Una vez hecha la conexión realiza una revisión del mismo para asegurarte de que las conexiones están bien hechas, 17. Posteriormente llama al profesor para que se realice la revisión del mismo y 18. Una vez aprobado por el, se procede a realizar la energización del circuito para su prueba.

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BIBLIOGRAFIA Manual del usuario de Convertidores de frecuencia ACS150 (0,37 a 4 kW, 0,5 a 5 CV) Marca ABB.

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Práctica 12.Proyecto automatización en PLC

integrador

de

OBJETIVO El objetivo de la práctica número diecisiete es que el alumno realice un proyecto integrador de automatización y control donde aplique las competencias adquiridas a lo largo del desarrollo de la materia de controles eléctricos. METODOLOGIA 1. La metodología de esta práctica es singular en relación a todas las anteriores ya que la intención principal de la misma en que el alumno realice un proyecto de automatización sobre una problemática planteada por el profesor. 2. Dicha problemática deberá contener los elementos suficientes que requieran ser automatizados y que requieran una lógica de control. MATERIAL Y EQUIPO Cualquiera de los que se mencionan a continuación o una combinación de ellos: Relevador programable marca ABB Relevador programable marca SIEMENS Variador de frecuencia marca ABB Controlador Lógico Programable marca SIEMENS serie 200 

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DIAGRAMA DEL CIRCUITO DE CONTROL El alumno deberá elaborar un diagrama del circuito de control además del programa que resulte como resultado de haber escogido uno de los dispositivos de control de los mencionados en el segmento anterior para dar solución a la problemática asignada por el profesor.

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Controles Electricos - Manual de Practicas 2015

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