Guia # 2

Practica 2: Circuito de control de luces y carga 3Ø IEE 115

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA INSTALACIONES ELÉCTRICAS I

PROFESOR: Ing. Jorge Alberto Zetino. INSTRUCTORES:

Br. Br. Br. Br.

Carlos Enrique Cortez Méndez. Francisco Adalberto Antillón Hernández. Jorge Eduardo Gabriel Huiza Deras. Herberth Josué Palacios Arana.

PRACTICA DE LABORATORIO NO. 2 “CIRCUITO DE CONTROL DE LUCES Y CARGA 3Ø”

Introducción y breve marco teórico. “Circuito de Control”, es un término que puede significar muchas cosas, desde desde un simple interruptor hasta un

sistema complejo que incluye Relés, contactores, timers, y luces indicadoras. Todos los circuitos, ya sea para alumbrado eléctrico ó para aplicaciones de potencia poseen elementos de control. En la presente práctica se construirán dos circuitos sencillos con contactores para controlar una carga monofásica (luminarias) y trifásica (Motor), utilizando en primera instancia una botonera, botonera, y por último una fotocelda. Durante la práctica se tratará de que el alumno comprenda mediante pruebas el funcionamiento tanto de la botonera, de la fotocelda y por supuesto el contactor.

Contactor: es un dispositivo de maniobra destinado a comandar equipamiento eléctrico en estado no perturbado

o bajo las sobrecargas normales de servicio, con la posibilidad de ser accionado a distancia y preparado para operación continua o intermitente.

Los contactores generalmente pueden operar corrientes del orden de 6 a 12 veces la intensidad nominal. Se caracterizan por su poca inercia mecánica y rapidez de respuesta resultando elementos indispensables en las tareas de automatización; en la siguiente tabla t abla se muestran las partes que lo componen.

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Practica 2: Circuito de control de luces y carga 3Ø IEE 115 Aspecto físico

Partes que lo componen Contactos principales: 1-2, 3-4, 5-6. Tienen por finalidad abrir o cerrar el circuito de fuerza o potencia. Contactos auxiliares: 13-14 (NO) Se emplean en el circuito de mando o maniobras. Por este motivo soportarán menos intensidad que los principales. El contactor de la figura solo tiene uno que es normalmente abierto. Circuito electromagnético: Consta de tres partes.1.- El núcleo. 2.- La bobina: A1-A2. 3.- La armadura. Parte móvil. Tabla 1: muestra las partes del Contactor.

Muchos contactores poseen ranuras para instalar elementos adicionales de control como contactores NC, controles de tiempo etc. Elementos de Accionamiento: Los pulsadores son elementos de accionamiento que sirven para cerrar o abrir un

circuito permitiendo el paso o no de la corriente a través de ellos en la tabla 2 se muestran algunos tipos. Aspecto físico

Tipos que existen en el mercado

Tabla 2: En esta figura se muestran algunos elementos de accionamiento (Botoneras). Interruptores fotoeléctricos (fotocelda, célula fotoconductora, o fotodetector): es una resistencia, cuyo valor en

ohmios varía ante las variaciones de la luz incidente. También llamadas fotorresistencias o LDRs ( Light Dependent Resistor , resistencia dependiente de la luz), están construidas con un material sensible a la luz, de tal manera que

cuando la luz incide sobre su superficie, el material sufre una reacción física, alterando su resistencia eléctrica en la tabla 3 se muestran las características generales y el aspecto físico de la fotocelda a utilizar.

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Practica 2: Circuito de control de luces y carga 3Ø IEE 115 Aspecto físico

Características generales      

Diseño a base de relé electromagnético. Fotosensor de sulfuro de cadmio. Actuación de alta presión. Modelo Multivoltaje. Contacto para alto número de operaciones. Diseñado bajo estándares internacionales ANSI, UL e IEC.

Tabla 3: Aspecto físico y características generales de la fotocelda..

Definición de automatismo. Son sistemas que generan señales de mando en base a señales externas de entrada, para producir con cada una de las señales de mando acciones directas o para activar otros subsistemas de lazo abierto o cerrado para generar acciones de control individuales o simultaneas en secuencia o no, de modo que la suma de todas las acciones en el tiempo define la acción global de control del automatismo. Los diferentes tipos de automatismo contienen la siguiente estructura general:

N, Entradas

Circuito Lógico

M, Salidas

Figura 1: Estructura general de un automatismo.

Método razonado. Para obtener el diseño del sistema automático (automatismo) se deben cumplir ciertas normas de diseño para el cableado del circuito de mando, que hacen el mismo más ordenado y fácil de elaborar. A continuación se explica el método razonado para el diseño de un sistema automático. Normas de diseño del circuito de mando cableado con contactores y relays: 1. Cada ecuación lógica del circuito de mando se implementa con contactos de relay o contactores (cada contacto auxiliar es una variable lógica). 2. La multiplicación de variables lógicas es igual a la conexión en serie de las variables. 3. La suma de variables lógicas es igual a la conexión en paralelo de los contactos de las variables. 4. Las variables de entrada de la ecuación pueden provenir de pulsadores, contactos auxiliares, sensores u otros elementos.

3

Practica 2: Circuito de control de luces y carga 3Ø IEE 115 5. Cuando en una ecuación lógica aparece como entrada una variable de salida dicha variable se obtiene con un contacto auxiliar asociado con el relay o contactor que implemente dicha salida. Además de lo anterior es importante seguir cierto procedimiento para obtener de manera ordenada y correcta el diseño del circuito de mando requerido, dicho procedimiento se menciona a continuación: 1. Primero se deben definir las condiciones físicas de operación, tales como: 

Variables de entrada.



Variables de salida.



Variables creadoras.



Variables anuladoras.

2. Seleccionar el procedimiento de diseño del circuito de mando, que en nuestro caso será el método razonado (aunque existen otros métodos) el cual define lo siguiente: El automatismo se considera como un circuito secuencial asíncrono. En este caso las variables de entrada se definen como variables creadoras si al activarse a su vez activan una función de salida y como anuladoras si al activarse desactivan una salida previamente activada, por alguna entrada creadora. Se basa en el teorema siguiente: La ecuación de cualquier función de salida del circuito de mando se obtiene con el producto lógico de cada una de las variables anuladoras negadas correspondientes (a esa función de salida considerada) multiplicando este producto por la sumatoria lógica de todas las variables creadoras correspondientes sin negar. Nota: cuidado con identificar bien las variables creadoras y las anuladoras de lo contrario la ecuación estará errónea. Ejemplo de diseño utilizando el método razonado. Diseñar el circuito de mando (circuito elaborado con contactores) para arrancar y detener un motor 3Φ

considerando los pulsadores A de arranque y P de paro y tomando en cuenta que P tiene prioridad sobre A. Utilizar el método razonado, con lógica de contactores. Obtener la ecuación lógica del circuito de mando. Elaborar el circuito de mando con contactores. Elaborar el circuito de mando como diagrama de escaleras. Elaborar el circuito de potencia. Variables de entrada: A y P Variables de salida: S (start) Variables creadoras: AP

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Practica 2: Circuito de control de luces y carga 3Ø IEE 115 Variable anuladora: P Se obtiene la siguiente tabla para obtener la ecuación de la siguiente forma (basados en el teorema antes mencionado)

Var. de entrada

A, P

Var. de salida

S

Var. creadoras

AP

Var. anuladoras

P





S  P A P  S

Simplificamos con demorgan como sigue: S  A P  P S

Lo que resulta en:





S  P A  S

Partiendo de la ecuación anterior se obtiene el circuito de mando figura 2-a (basados en los pasos antes mencionados del 1 al 5), luego se muestra el circuito de potencia figura 2-b el cual realizar la función de encendido o apagado del motor basado en el circuito de mando.

Figura 2: a) Circuito de mando.

b) circuito de potencia.

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Practica 2: Circuito de control de luces y carga 3Ø IEE 115 Nota: Verifique el funcionamiento del circuito, entendiendo la lógica empleada.

Diagrama de escalera

Figura 3: Diagrama de escalera del automatismo

Objetivos de la práctica.   

Conocer el funcionamiento básico de un contactor, timer y fotocelda. Construir un circuito para el encendido de un motor 3Ø utilizando contactores y botoneras. Construir un circuito controlador de luminarias utilizando foto-celdas y un timer.

Material y Equipo.

2 botoneras (start y stop). 1 contactor. 2 metros cable de conexión AWG #14 (pueden traer los del laboratorio anterior). 1 foto-celda. 1 Carga trifásica (Motor). 1 Multímetro Digital. 1 Timer Digital TM-848-series. Procedimiento.

1. Identificar las terminales de la botonera: cuál es cable que corresponde al switch normalmente cerrado, cuál es el cable correspondiente al switch normalmente abierto y cuál es el cable común a ambos switches. 2. Identificar cuál es la bobina del relevador (contactor), y los diferentes switches ó interruptores del mismo. 3. Armar el esquema mostrado en la figura 4A.

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Practica 2: Circuito de control de luces y carga 3Ø IEE 115 Circuito a implementar en la práctica de laboratorio

A)

B)

Figura 4: Muestra los circuitos de control y fuerza a construir utilizando la simbología Europea.

4. Conectar el circuito de la figura 4B. 5. Pedir la revisión del circuito al instructor. 6. Poner el circuito a funcionar utilizando la botonera (START). 7. Armar los esquemas con las fotoceldas mostrados en la figura 5.

Circuito (a)

Circuito (b) Figura 5: Circuito a implementar en la prática de laboratório para dos tipos de bobina.

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Practica 2: Circuito de control de luces y carga 3Ø IEE 115 Asignaciones generales:

1. Defina que es una botonera, sus usos y aplicaciones. 2. Según el manual del TIMER (mostrado en los anexos) que modelos de este están disponibles, cual es la capacidad de entrada y de salida, menciónelos. 3. ¿Cuáles se encuentran disponibles en nuestro mercado? 4. ¿Qué es un relé de tiempo? ¿Es lo mismo que un TIMER? Explique. 5. Defina que es un interruptor eléctrico. 6. Defina brevemente y muestre un esquema de ciclo de vida de un contactor. 7. Mencione al menos tres tipos de interruptores y describa brevemente su funcionamiento. 8. ¿Qué criterios se deben tomar para la elección de un contactor? 9. Defina las aplicaciones de los contactores, en función de la categoría de servicio. 10. ¿A qué se le llama “posición normal” de un interruptor? 11. Encuentre las ecuaciones de estado para un circuito de inversión de giro de un motor 3Φ, tomando en cuenta que el paro tiene prioridad sobre las variables creadoras. 12. ¿Qué es un interruptor normalmente abierto? 13. Investigue cual es la función de los contactos auxiliares en un contactor y resuma (de la mejor manera posible) una aplicación en donde se vea reflejada la utilización de los mismos, mencionando la aplicación en general y la función específica de los contactos auxiliares en la misma. 14. Defina que es un contactor, sus usos y aplicaciones. 15. Describa brevemente el funcionamiento de un contactor. 16. Defina que es una fotocelda, sus usos y aplicaciones. 17. Mencione las partes que constituyen a un contactor.

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ANEXO PLACA CARACTERISTICA DEL CONTACTOR

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Practica 2: Circuito de control de luces y carga 3Ø IEE 115 Manual Timer Digital TM-848-SERIES

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Guia # 2

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