UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULT FACULTAD DE CIENCIAS CIENCI AS E INGENIERIAS FISICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA MECÁNICA-ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA MECATRÓNICA LABORATORIO LABORATORIO DE MAQUINAS ELÉCTRICAS II GUÍA DE PRÁCTICAS Guía Lab. INVERSIÓN INVERSIÓN DE MARC!A DEL MOTOR MOTOR ASÍNCRONO ASÍNCRONO TRIFÁSICO TRIFÁSICO CON CONTACTORES ".- OB#ETIVO Elaborar el plano de instalación, realizar el montaje y verificar la correcta operación e inversión de marcha del motor de inducción trifásico utilizando contactores para su control. Obsérvese las normas que establece el Códio Eléctrico !acional.
$.- FUNDAMENTO TEÓRICO "os motores as#ncronos trifásicos son usados en una ran variedad de aplicaciones en la industria. $over parte de una máquina herramienta, subir y bajar un uinche para levantar o bajar una cara% o desplazar atrás y adelante un puente r&a son sólo alunos pocos ejemplos. En estas aplicaciones es muy com&n tener que controlar el sentido de iro del motor, para poder eleir en qué dirección se mueve el mecanismo que tiene bajo su control. E'isten muchas maneras de controlar el sentido de iro de motores trifásicos. En referencia al circuito de la (iura ) que vemos más abajo, cuando un motor trifásico se conecta como el motor de la izquierda, esto es, con sus bornes *, + y a las fases "), "y " /o 0, 1 y 2 3 respectivamente, el motor ira siempre en sentido horario, mientras que si se intercambian dos fases cualquiera cualquiera y se conecta como en el caso del motor de la derecha a las fases en el orden "), " y "- /o 0, 2, 13 el sentido de iro es el opuesto, es decir, contrario al de las aujas del reloj.
Figura 1: Esquema de conexiones para el cambio de sentido de giro de motores trifásicos.
Figura 2: Comprobación del campo magnético giratorio
Este control se puede realizar en forma manual con dos interruptores. En los casos más simples, donde la inversión de iro se hace manualmente, los dos interruptores se reemplazan por uno, denominado 4interruptor inversor de iro5, que eneralmente tiene tres posiciones marcadas 4)676-5 o 48676885 indicando que el cambio de iro se hace pasando por una posición intermedia de parada.
Figura 3: nterruptor in!ersión de giro
Otra forma de realizar esta maniobra es reemplazando los interruptores por dos contactores y controlando sus bobinas para que el motor ire en un sentido o en el otro. "as bobinas pueden estar conectadas a las salidas de un 9"C que realiza al&n automatismo o a interruptores o pulsadores para un control manual. En la (iura :, el circuito de potencia puede verse a la derecha, donde las contactoras ;) y ;- reemplazan a los interruptores alimentando al motor con tensión trifásica y el circuito de comando está a la izquierda, donde los pulsadores 1) y 1- controlan las bobinas de los contactores y dos pilotos <) y <- ayudan a visualizar la maniobra realizada. Este circuito funciona perfectamente, pero tiene un inconveniente rave= si por error se accionan 1) y 1- de forma simultánea, los dos contactores se cierran al mismo t iempo y se produce un cortocircuito en la l#nea de alimentación trifásica. Esto se puede evitar de dos maneras, empleando el enclavamiento mecánico o el enclavamiento eléctrico.
Figura ": n!ersión de giro usando sólo contactores
a. Enclavamiento mecánico El enclavamiento mecánico se lora empleando un accesorio que se adosa entre los dos contactores y que actuando sobre los contactos principales de éstos, evita que ambos se cierren al mismo tiempo.
Figura #: Esquema contactores con encla!amiento mecánico
Cuando se usan dos contactores relacionados de esta forma, se emplea la siuiente simbolo#a para indicar el enclavamiento=
b. Enclavamiento eléctrico "a otra solución al rieso de cortocircuito es impedir el cierre simultáneo de los contactores actuando sobre el circuito eléctrico con dos contactos au'iliares. En este caso, los contactos au'iliares normalmente cerrados se conectan de forma tal que al cerrar un contactor se abre el contacto au'iliar asociado impidiendo la e'citación de la bobina del otro contactor. > también se conectan la autoalimentación si el pulsador no tiene enclavamiento. En nuestro laboratorio vamos a usar pulsadores y contactores con enclavamiento eléctrico para realizar el cambio de iro del motor.
Figura $: Esquema de n!ersión de giro con encla!amiento eléctrico % autoalimentación
%.- ELEMENTOS A UTILI&AR Pa'a ()* +,* /( *a0) * u1,(,2a'3 • • • • •
$ult#metro 9ulsadores $otor as#ncrono trifásico Contactores ?mper#metro de pinza
4.- PROCEDIMIENTO DE E#ECUCIÓN •
•
0econocer e identificar los terminales del motor, elaborar el esquema de cone'iones de las bobinas /cone'ión delta o cone'ión estrella3. Elaborar el diarama completo del circuito de fuerza para una tensión de alimentación de @7+
Figura &: Circuito de Fuer'a
•
Elaborar el diarama del circuito de control considerando una tensión de alimentación a las bobinas de los contactores de --7+.
Figura (: Circuito de Control •
$edir la corriente de arranque cuando se inicia la marcha del motor y reistrar la corriente pico cuando el sistema de control hace la inversión de marcha.
Lía " 5U6 Lía $ 5V6 Lía % 576
8 ?00 8C$ 8!+?C8O 8 ?00 8C$ 8!+?C8O 8 ?00 8C$ 8!+?C8O
8 ?00= Corriente de ?rranque 8C$= Corriente de Contramarcha 8!+?C8O= Corriente !ominal en +ac#o
8.- CUESTIONARIO DE EVALUACIÓN
)A.B ? -7. ? ).D ? )@.A ? -).: ? ).A ? )A.: ? -7.A ? ).D ?
8.".- E9:(,;u 1<',=a>1 :)' ;u? * ,@,'1 (a ')1a=,< /( >)1)' a( ,@'1,' /)* (ía* / a(,>1a=,<. ?l estar las l#neas de alimentación conectadas normalmente% la l#nea ) activa la bobina ?% la l#nea -, a la y la l#nea a la C. Cada una de ella activa un campo que mueve al rotor en dirección ?, lueo y lueo C. Creando un iro horario. ?l cambiar - l#neas de alimentación= la l#nea - que active a la bobina C y la , a la % manteniéndose ?. En esta cone'ión el campo se oriina en dirección ?, C, % haciendo que el rotor ire en forma contraria, o sea en sentido antihorario.
8.$.- E9:(,=a' :)' ;u? (a =)'',1 / a''a;u ) * ,ua( a (a =)'',1 ',*1'a/a ( >)>1) / (a ,@'*,< / >a'=a. "a corriente de inversión de marcha /8 C$3 es más rande que la corriente de arranque /8 ?003 porque en la inversión de marcha la rotación del motor no parte desde el reposo, sino que tiene ener#a cinética almacenada debido a la rotación del motor en el otro sentido. 9or lo que se necesitará más corriente para frenar esa ener#a almacenada y hacer el cambio de iro del motor.
8.%.- S, /,*:) / ua '/ >))+3*,=a ,/,;u =<>) * :)/'ía a=' ):'a' u >)1)' 1',+3*,=). E9:(,;u (a* (,>,1a=,)* ;u 1/'ía. 1e tiene que usar la cone'ión en triánulo. 1e usar#a un condensador para balancear las fases. El esquema de cone'ión ser#a el siuiente. "a l#nea va conectada en ), y también se conecta a *) mediante un capacitor, mientras que +) va conectada al neutro /!3.
1i se quiere cambiar el sentido de iro, lo que se hace es cambiar de luar el condensador, poniéndolo en ).
2ambién se puede usar la cone'ión estrella />3 pero es la menos difundida. En este tipo de cone'ión se consiue un mayor equilibrio de compensación en las bobinas del motor, pero es el menos conocido.
"as limitaciones que tendr#a nuestro motor trifásico conectado a monofásico ser#an= •
•
•
Este tipo de cone'ión especial solamente se aconseja en motores de pequeFa potencia, inferiores a - G. "a potencia que podemos desarrollar es del @7H con respecto a la que tendr#a conectado en trifásico. El par de arranque ser#a, apro'imadamente, del A7 H de la que tendr#a en motor funcionando como trifásico.
8.4.- Ca(=u(a' ( /*(,2a>,1) /( >)1)' *a0a/) 0 =)>1a' ()* '*u(1a/)*.
nm =3590 rpm
n=
2∗60∗60 2
P=
n
=
2∗60∗f
nm
3600 rpm
P=
s=
2∗60∗60
n −nm n
P
=
3590
s=
2.005
polos
3600−3590 3600
s
P
=
=
2 polos
0.0028
El deslizamiento es muy pequeFo porque el motor está trabajando en vac#o /sin cara3.
8.8.- E9:(,;u (a* @1aa* 0 /*@1aa* / ):'a' ua :(a1a =) >)1)'* 1',+3*,=)* =)>:a'a/) =) (a ):'a=,< =) >)1)'* >))+3*,=)*. •
•
•
•
•
"os motores trifásicos permiten diferentes tipos de cone'iones con lo que se lora confiurar el sistema de arranque para reducir la corriente inicial. "os motores trifásicos no necesitan bobina de arranque y por lo tanto tampoco capacitores y mucho menos interruptores centr#fuos que son comunes en los motores monofásicos. 9or lo que al ser más sencillos necesitan menos mantenimiento. "os motores trifásicos pueden cambiar el sentido de rotación con solo invertir dos de las tres l#neas de entrada. En motores de la misma capacidad, los trifásicos son mucho más pequeFos en tamaFo. "os motores trifásicos son más eficientes, es decir tienen menos pérdidas internas.
8..- D+,a a (a =)'',1 / =)1'a>a'=a 0 u*1,+,;u *u @a()'. "a corriente de contramarcha es la corriente que consume el motor al cambiar de iro, ya sea horario a antihorario o viceversa. Esta corriente es mucho mayor que la corriente de arranque ya que, como se vio anteriormente, no sólo tiene que hacer irar el motor, sino también tiene que frenar la marcha anterior /la cual es ener#a cinética almacenada3 para conseuir cambiar de iro.
.- OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES •
"a corriente de contramarcha es mayor que la corriente nominal y la corriente de arranque debido a que el motor debe vencer la ener#a cinética que ten#a cuando iraba en un sentido por lo que para pueda hacer el cambio de iro el motor utiliza
•
mayor potencia por lo que esta corriente es mayor. 9ara poder arrancar un motor trifásico utilizando una alimentación monofásica se
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lora conectando condensadores en paralelo en las l#neas del motor trifásico. "os motores trifásicos vemos que son los más utilizados en la industria debido a que presenta mejores caracter#sticas con respecto a los trifásicos como por ejemplo
•
tienen e'celente torque y un fácil control de velocidad. 1e debe tener cuidado en el arranque del motor debido a que la corriente de
•
arranque es muy elevada y podr#a daFar nuestros instrumentos 9ara invertir el sentido de iro de nuestro motor lo que debemos hacer es cambiar dos de las tres fases para que as# cambie el campo manético iratorio del estator y as# pueda cambiar el sentido de iro.
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http=JJKKK.nichese.comJmono6trifa.html http=JJelectricidad6viater.blospot.comJ-77J)7Jcone'ion6steinmetz.html
