Material Comando Electrico Colega Gutierrez

COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ

MATERIA DE COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL Profesor: Juan Gutiérrez Jerez

AÑO ACADEMICO 2007

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Comando Eléctrico Industrial. OBJETIVOS: • •

Diseñar, montar, alambrar y comprobar el funcionamiento de circuitos de control y fuerza de motores eléctricos con protecciones y señalizaciones. Detectar fallas en los circuitos de control de Maquinas Eléctricas.

UNIDADES: 1. Tecnología del accionamiento de Maquinas Eléctricas. 2. Partida de un Motor Trifásico Jaula de Ardilla en forma directa. 3. Partida directa de un Motor Trifásico con inversor de marcha tipo electromagnético. 4. Partida de un Motor Trifásico mediante un actuador Estrella – Triangulo tipo electromagnético. 5. Partida de un Motor Trifásico mediante un actuador Estrella – Triangulo con inversor de giro tipo electromagnético. 6. Partida de un Motor Trifásico mediante un auto transformador. 7. Partida de un Motor Trifásico de Rotor Bobinado. 8. Frenado de Motor Trifásico.

BIBLIOGRAFIA: • • • • • •

Manual de automatización por contactores Manual de Baja Tensión Siemens Concepción de un Automatismo Manual de consultas de Contactores y Reles Automatismo de Control Norma Eléctrica

→ Jose Roldan → Theodor Scmelcher → Telemecanique → Fanal → Jose Roldan → N.ch. Elec. 2/84

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Comando Eléctrico Industrial. OBJETIVOS: • •

Diseñar, montar, alambrar y comprobar el funcionamiento de circuitos de control y fuerza de motores eléctricos con protecciones y señalizaciones. Detectar fallas en los circuitos de control de Maquinas Eléctricas.

UNIDADES: 1. Tecnología del accionamiento de Maquinas Eléctricas. 2. Partida de un Motor Trifásico Jaula de Ardilla en forma directa. 3. Partida directa de un Motor Trifásico con inversor de marcha tipo electromagnético. 4. Partida de un Motor Trifásico mediante un actuador Estrella – Triangulo tipo electromagnético. 5. Partida de un Motor Trifásico mediante un actuador Estrella – Triangulo con inversor de giro tipo electromagnético. 6. Partida de un Motor Trifásico mediante un auto transformador. 7. Partida de un Motor Trifásico de Rotor Bobinado. 8. Frenado de Motor Trifásico.

BIBLIOGRAFIA: • • • • • •

Manual de automatización por contactores Manual de Baja Tensión Siemens Concepción de un Automatismo Manual de consultas de Contactores y Reles Automatismo de Control Norma Eléctrica

→ Jose Roldan → Theodor Scmelcher → Telemecanique → Fanal → Jose Roldan → N.ch. Elec. 2/84

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Comando Eléctrico. Se define como la forma o método empleado para poner en funcionamiento los diferentes dispositivos y elementos de control eléctrico.

Control Eléctrico. El termino control del motor expresa el concepto de mando o maniobra de este y significa fundamentalmente controlar alguna operación del motor, como por ejemplo: La partida, parada, inversión de marcha, regulación de velocidad, etc.

Tipo de Control. Los sistemas para el control de motores eléctricamente pueden clasificarse de acuerdo con el grado en que su operación es automática. De esta manera se tienen fundamentalmente 3 tipos de control: 1. Control manual. 2. Control semiautomático. semiautomáti co. 3. control automático. Sin embargo esta clasificación no debe considerarse en forma estricta, ya que en la práctica los sistemas de control son combinaciones de los 3 tipos mencionados anteriormente.

1. Control manual. En este tipo de control de motores un operador debe efectuar todas las operaciones y ajustes necesarios incidiendo directamente sobre el mando a través de dispositivos manuales tales como interruptores, actuadores, conmutadores, etc.

Ejemplo:

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2. Control Semiautomático. En este tipo de control el operador participa indirectamente sobre el control de la maquinaria o sistema, mediante la acción de una botonera y todas las operaciones necesarias se efectuaran automáticamente por medio de dispositivos internos comandados eléctricamente.

Partida de un motor 3Φ Jaula de Ardilla en forma directa. •

Circuito de Control.

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•

Circuito de Fuerza.

3. Control automático. En el control automático el sistema o circuito es conectado en una condición y actúa comandado por dispositivos auxiliares automático, tales como interruptores de límite, de presión, de temperatura, etc.

Elementos de Control. Son los elementos y dispositivos que permiten comandar desde puntos lejanos los equipos (Motores), de frecuentes paradas, partidas o cambios de sentido de giro, estos elementos son:

A. Contactor. El contactor es un aparato de maniobra y se define como un dispositivo accionado por medios electromagnéticos, para establecer o interrumpir repetidamente un circuito eléctrico.

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COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ Características: -

Accionamiento a distancia. Elevada frecuencia de maniobra. Elevada duración mecánica. Ocupa poco espacio. Seguridad en el cierre de los contactos.

Para cumplir estas funciones el contactor exige: 1) Ordenes de mando no herradas, en caso contrario puede conducir a la destrucción del sistema magnético o pueden originarse soldaduras de los contactos con grandes intensidades de conexión. 2) Importancia del campo de tolerancia de la tensión de la bonina de 0.85 a 1.1 por el voltaje aplicado dado por el fabricante.

Partes que constituyen un contactor. a) b) c) d) e) f) g)

Bobina Parte fija donde va montada la bobina (Núcleo E) Parte móvil Contactos principales de fuerza Contactos secundarios de control Soporte Espira de sombra

Figura: Contactor Acción Electromagnética Un contactor es un interruptor de comando a distancia accionado por un electroimán que permite establecer o interrumpir una corriente en el circuito de mando. 6

COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ Los circuitos principales son establecidos y comandados por el contactor, las bobinas de este se encuentra alimentada a su respectiva tensión de trabajo y son interrumpidas cuando el electroimán es desenergizado, y cuando la tensión de trabajo de la bobina del contactor baja de su valor nominal, a esto se le llama posición de reposo del contactor. Por lo tanto el contactor es un elemento eléctrico que permite establecer o interrumpir elevadas tensiones en los circuitos principales, mientras los circuitos secundarios o de control son recorridos por intensidades de muy baja corriente.

Representación de un contactor según Norma DIN.

En un contactor los contactos principales tienen por finalidad efectuar el cierre o apertura del circuito principal, a través del cual se transporta la corriente hacia el equipo de utilización. Los contactos se fabrican normalmente con aleaciones nunca puros, son puros para baja intensidad y son fabricados de cobre electrolítico para mayores intensidades los contactos son de aleaciones PLATA – CADMIO o PLATA – NIQUEL. Los de PLATA – NIQUEL tienen una gran resistencia eléctrica el desgaste por el arco eléctrico y además tienen una buena resistencia mecánica, son los de mayor utilización en la práctica.

Placa característica del Contactor. Todo Contactor posee su propia placa característica en la que se resumen los siguientes datos. a) b) c) d) e) f)

La marca. Tipo de contactor (alumbrado, calefacción y fuerza motriz). Tensión Potencia Corriente nominal Tensión y frecuencia de trabajo de la bobina.

Elección de un Contactor. 1) Tipo de energía C.C. o C.A. 2) Naturaleza del circuito a comandar 7

COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ 3) 4) 5) 6) 7) 8)

Si el circuito es 1 Φ, 2Φ o 3Φ Magnitud de la intensidad de corriente en el circuito de fuerza (potencia nominal de la carga). Magnitud de la tensión de circuito control Medio ambiente en el que se va utilizar Numero de contactos auxiliares a utilizar Numero de maniobras por hora

Para simplificar la elección de los contactores y sus contactos tengan una duración aceptable se definen 4 campos de aplicación o categorías de servicio caracterizada por diversas condiciones de funcionamiento. Estas categorías son internacionales para los contactores de C.A., ha recibido la siguiente designación.

AC1: Para cargas resistivas o ligeramente inductivas, resistencias de calefacción y hornos de resistencias.

AC2: Arranque de motores de anillo rosante. Inversión de marcha. AC3: Arranque de motores Jaula de Ardilla y desconexión cuando los motores están funcionando. Al cierre de sus contactos se establece una corriente de partida de entre 5 a 8 veces la In del motor.

AC4: Arranque de motores Jaula de Ardilla, inversión y frenado por el contra de Corriente.

Simbología. Norma DIN

Norma NEMA

Bobina

Contactos Principales

Contactos Auxiliares

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COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ B. Botoneras. Es un dispositivos de control, estas actúan en forma mecánica abriendo o cerrando el circuito auxiliar que opera a contactores o a otros elementos de control. Las botoneras pueden ser operadas desde cualquier punto basta tan solo accionar un botón que define su función. Tipos de Botoneras: Existen 2 tipos de botoneras, una de tipo momentáneo y otra de tipo mantenido.

Características de las botoneras. a) b) c) d)

Los contactos normales cerrados son usados para las paradas. Los contactos normales abiertos son usados para las partidas. Las botoneras tienen indicada las funciones de sus contactos. Proporcionar seguridad en la instalación de las distintas partes (entre los contactos Normales abiertos o Normal Cerrado.

Significado de los colores en las botoneras.

Color Rojo

Verde o negro

Amarillo

Servicios

Función

- Parada general del ciclo o maniobra. Parada - Parada de emergencia. - Desconexión por exceso de temperatura. - Desenclavamiento de reles protectores. Marcha - Arranque de un ciclo o maniobra. - Retroceso de la maniobra. Vuelta atrás - Anulación de la maniobra anteriormente seleccionada.


Norma NEMA

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COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ C. Indicador Piloto .

Son dispositivos de indicación luminosa y forman parte importante en todo tipo de circuito, mostrando al operador o alertar el funcionamiento del circuito.

Signos que determinan el color de las lámparas sobre el esquema. C2 = Color Rojo C3 = Color Naranja C4 = Color Amarillo C5 = Color Verde

Signos que determinan el tipo de lámpara sobre el esquema. Ne = Lámpara de Neon Na = Lámpara Vapor de Sodio Hg = Lámpara de Mercurio I = Lámpara de Yiodo FL = Lámpara Fluorescente IR = Lámpara Infrarrojo UV= Lámpara Ultravioleta

Signos que determinan el tipo de lámpara sobre el esquema.

Color

Servicio En reposo.

Rojo Verde

Amarillo

Función - Señala que la maquina esta parada por anomalía eléctrica o bien, indica que el automático le da la orden de paro. - Todos los componentes dispuestos para iniciar el arranque o maniobra

Maquina preparada para entrar en servicio. Precaución o- Próximo al valor limite admitible. atención.


Norma NEMA

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COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ Protecciones. En condiciones normales de operación a través de los conductores de una instalación estará circulando la corriente que le demanden los artefactos que estén conectados a ellos, y si dichos conductores han sido correctamente seleccionados o dimensionados, su temperatura estará dentro del rango normal de operaciones. Si se presenta alguna falla en el funcionamiento de la instalación o de los artefactos consumidores distinta de un corte de línea, la corriente subirá en los conductores o en los artefactos y su temperatura se elevara anormalmente, poniendo en peligro la instalación y el medio ambiente que lo rodea.

Las fallas de sobre corriente pueden ser de 2 tipos. A. Corto Circuito B. Sobre Carga

A. Corto Circuito: Falla o anormalidad que consiste en la unión prácticamente sin resistencia entre conductores bajo tensión eléctrica. Este hecho ocasiona un aumento de la corriente de tal magnitud que puede someter a los aparatos o elementos de la instalación a esfuerzos mecánicos y térmicos. Para evitar daños y destrucción se debe emplear una protección adecuada cuyo fin es limitar la duración y magnitud de la corriente de corto circuito.

Protección contra Corto Circuito La protección contra corto circuito o fallas a tierra se efectúan mediante fusibles o bien con interruptores de protección electromagnéticos instantáneos, es decir interruptor automático.

Fusibles. Los dispositivos de protección cuya misión es interrumpir un circuito eléctrico cuando la corriente que pasa por ellos sobre pasa un valor preestablecido en un tiempo determinado.

Tipos de fusibles. De acuerdo a la curva característica TIEMPO – CORRIENTE de los fusible, llamada también curva de operación, los fusibles pueden ser lentos o rápidos y lentos – rápidos.

Ejercicio: Se tiene un motor de 5.5 HP, el motor es 3 Φ J.A. la Velocidad es de 1500 RPM. Determine la protección contra corto circuito (Fusible). NOTA: El tiempo de partida de un motor 3 Φ en forma directa es aproximadamente De 2 a 2.5 segundos. El tiempo de partida de un motor 3 Φ Estrella - Triangulo es aproximadamente de 2.5 a 3 segundos. 11

COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ In =

746 x HP = ≈ 1.5 x HP √3 x V x Cos φ x η

Cos φ = 0.85

η = 87 %

V = 380

Según Norma Eléctrica Apéndice (1) se tiene P = 5.5 HP V = 1500 RPM In = 8.84 (A) Ip = 7 x In Ip = 7 x 8.8 = 61.6 (A) In = 8.84 (A) I Fusible = 10 (A) o otros

Luego el fusible seleccionado es un NH tipo 3NA1 Siemens de 3 x 16 (A)

Interruptor Automático. Son dispositivos de protección que sirven para cerrar o interrumpir un circuito eléctrico tanto en condiciones normales como en condiciones de falla, especialmente en corto circuito.

Interruptor Automático Convencional. Consiste en un interruptor termo magnético que emplea un elemento magnético de acción instantánea para la protección de corto circuito. Esta basado en la atracción magnética que ejerce el núcleo fijo sobre la armadura móvil, al circular por el siempre una corriente mayor a la que se a ajustado la protección magnética se activa u opera. 12

COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ Interruptor Automático solo Magnético. Posee solo la protección magnética contra corto circuito, se utiliza cuando la corriente del motor es muy elevada con el fin de evitar que desconecte el interruptor durante el arranque del motor. Los interruptores automáticos también se conocen con el nombre de: Disyuntores, Interruptores Magneto térmico, Guarda Motor, Corta Circuito.

Protección del circuito Ramal del Motor contra corto circuito y fallas a tierra. Todo motor deberá contar con una protección de corto circuito, dimensionada para soportar la corriente de partida de un motor sin operar. La capacidad nominal de la protección, se debe seleccionar con la Corriente Nominal del motor protegido, de acuerdo al tipo de motor y al sistema de partida empleada. I Fusible = In I Automático = In

Selección del Interruptor Automático.

Procedimiento 13

COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ a) b) c) d)

Determinar Corriente Nominal del Motor. Determinar Corriente Partida del Motor. Determinar el rango del automático (De acuerdo a la In del Motor). Se determina el valor K. K= I Partida . I Automático Seleccionado e) Se verifica el tiempo de operación en la curva correspondiente.

Ejercicio: Seleccione el interruptor automático para proteger un motor de inducción Jaula de Ardilla 3 Φ de 10 HP y una velocidad = 1500 RPM ( γ - ∆).

P = 10 HP In = 15.6 (A) Ip = 7.9 x In = 7.9 x 15.6 = 123.24 (A) I Automático = In del motor K=

I Partida = 123.24 (A) = 4.92 I Automático Seleccionado 25 (A)

Demasiado Rápido

K=


Automático Seleccionado 3 x 40 (A) – DPX125 Legrand

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Protección del alimentador de los motores de corto circuitos y fallas a tierra. El dispositivo de protección deberá tener un valor nominal o ajuste no mayor que el valor nominal o ajuste establecido para el dispositivo de protección de circuito normal de un motor de mayor potencia, más la suma de las corrientes nominales a plena carga de los demás motores protegidos por el alimentador.

Ejemplo: Determinar el automático general que protege a tres motores. El motor es 3 Φ Jaula de Ardilla. El primer motor tiene una potencia de 4 HP y una velocidad de 1500 RPM, el segundo motor tiene una potencia de 7,5 HP y una velocidad de 1000 RPM y el motor 3 tiene una potencia de 10 HP y una velocidad de 1500 RPM.

I Automático General = I Automático > HP + In otros motores

P = 4 HP V = 1500 RPM In1 = 7 (A) Ip1 = 6 x 7 Ip1 = 42 (A)

P = 7.5 HP V = 1000 RPM In2 = 13.1 (A) Ip2 = 6.4 x 13.1 Ip2 = 83.84 (A)

P = 10 HP V = 1500 RPM In3 = 15.6 (A) Ip3 = 7.9 x 15.6 Ip3 = 123.24 (A) 15

COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ I Automático General = 40 (A) + In1 + In2 I Automático General = 40 (A) + 7 (A) + 13.1 (A) I Automático General = 60.1 (A) K=

I Partida . I Automático Seleccionado

I Partida I Partida I Partida K=

= IP M1 + IP M2 + IP M3 3M = 42 (A) + 83.84 (A) + 123.24 (A) 3M = 249.08 (A) 3M


Automático General Seleccionado 3 x 63 (A) – DPX125 Legrand

Motor Nº 1 In = 7 (A) I Automático = In del motor K=

I Partida M1 = 42 (A) = 2.62 I Automático Seleccionado 16 (A)

Automático Seleccionado M1 3 x 16 (A) – DPX125 Legrand 16


Motor Nº 2 In = 13.1 (A) I Automático = In del motor K=

I Partida M1 = 83.84 (A) = 3.35 I Automático Seleccionado 25 (A)

Automático Seleccionado M2 3 x 25 (A) – DPX125 Legrand

Motor Nº 3 In = 15.6 (A) I Automático = In del motor

K=



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B. Sobre Carga. La sobre carga implica una intensidad de corriente superior a la nominal al originarse un aumento de corriente, producto de una sobre carga prolongada, produce un calentamiento excesivo de las bobinas en el motor, con la posibilidad de sobrepasar el limite de la temperatura del aislamiento. Para evitar el deterioro del motor se deberá proteger mediante un dispositivo adecuado contra sobre corriente que suspende la corriente del motor.

Protección contra Sobre Carga de un Motor en marcha. Normalmente se une el rele térmico de sobre carga. Este rele tendrá una capacidad nominal o estará regulado de la siguiente manera:

Ajuste Térmico = 1.25 x In cuando F.S. ≥ 1.15 Ajuste Térmico = 1.15 x In cuando F.S. < 1.15

Partida Directa del Motor

I Ajuste Térmico = 1.25 x If cuando F.S. ≥ 1.15

If = Il = In

√3 √3

En partida (γ

- ∆).

Partida γ - ∆ del Motor

I Ajuste Térmico = 1.15 x If cuando F.S. < 1.15

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La curva de operación de tensión es de tiempo inverso.

Simbología.

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Rele Térmico. Son elementos de protección contra sobrecarga (debe usarse una por fase), cuyo principio de funcionamiento se basa en la deformación de ciertos materiales (bimetales, generalmente hierro y níquel en composiciones 20 % y 80 % o 75 % y 25%). Que empujara una barra de fibra hasta que se produzca el accionamiento de unos contactos auxiliares los que, uno de ellos desenergizara el circuito de control (NC 95 - 96) y el otro (NA 97 - 98) energizara un elemento de señalización. El calor necesario para curvar o flexionar la lamina bimetalica es producido por su resistencia, arrollada al bimetal.

Una vez que los reles térmicos hayan actuado, se rearman empleando dos sistemas.

Rearme Manual: Debe emplearse en circuitos de contacto permanente con presostato, termostatos interruptores de posición o elementos similares, con el objeto de evitar reconexiones automáticas.

Rearme Automático: Se emplea exclusivamente en casos en que se use pulsadores para la maniobra. En casos especiales, en que la corriente sea muy alta, se pueden usar reles térmicos de acción retardada, cortocircuitar el relé durante el tiempo de partida.

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Relé Bimetalico de sobrecarga. Consiste en una lamina bimetalica constituida por dos tiras de diferentes metales soldadas una a la otra, como ambos metales tienen diferentes coeficientes de dilatación, cada vez que se calienta el elemento bimetalico producto de una sobre corriente este se doblara en un sentido, accionando el contacto que interrumpe el circuito de control, por lo cual se detiene el motor. Las partes principales de un relé térmico son las siguientes: -

Laminas bimetalicas Elemento calefactor Contactos Botón de rearme o reposición Tornillo de calibre de o ajuste (85% a 115% del valor nominal)

Ejemplo: Seleccione el rele termico para un motor de 15 HP y velocidad 1500 RPM, partida γ - ∆ 3

Φ. In = 22 (A) (Según Norma NCH/2003) I ajuste = 1.15 x If = 1.15 x In / √3 = 1.15 x 22 / / √3 = 14.6 (A) Luego Termico seleccionado es: 3UA 5200 – 2B (12.5 – 20 (A)) Siemens Contactor: 3TB43 (17 - OA) Siemens

Selección de Conductores derivado a motores. a) Un solo Motor (Régimen permanente) Ic = 1.25 x In La sección mínima del conductor empleado para alimentar motores fijos será: -

Sección milimétrica = 1.5 mm2 Sección AWG = N° 14 AWG

b) Un solo motor (Régimen no permanente) Ic = Factor de tabla x In Dato: Factor de tabla 12.26 NCH / 2003

c) Motores de velocidades múltiples. En el caso de velocidades múltiples, la selección del conductor estará basada en función de la velocidad mayor, In a plena carga

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COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ d) Conductores que alimentan a varios motores. Icp = 1.25 x In (Motor de mayor HP) + In (Otros motores)

e) Para temperaturas superiores a la temperatura ambiente 30° C y mas de tres conductores activos. It = Ic / Ft x Fn Ic = 1.25 x In

o

Ic = Factor de de Tabla x In

Ft: factor de corrección por temperatura Fn: Factor de corrección por cantidad de conductores activos It: Corriente de tabla

Ejercicio: A. Determinar la sección de su alimentador y subalimentador a motores. B. Calcular y determinar la corriente de corto circuito verificando el tiempo del alimentador y subalimentador. C. Determinar la corriente de ajuste y selección de térmicos para cada uno de los motores y sus contactores.

Se tiene el siguiente sistema:

P = 4 HP – 380 (V) Partida = Directa V = 1000 RPM F.S = 1.15

P = 5.5 HP – 380 (V) Partida = γ - ∆ V = 3000 RPM F.S = 1.2

P = 15 HP – 380 (V) Partida = γ - ∆ V = 1500 RPM F.S = 1.1 22

COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ P = Permanente Ambiente Corrosivo Tº Servicio In1 = 7.6 (A) Ip1 = 5.5 x 7.6 Ip1 = 41.6 (A)

•

P = Permanente Ambiente Combustible Tº Servicio 75º C In2 = 8.1 (A) Ip2 = 7.6 x 8.1 Ip2 = 61.56 (A)

P = Permanente Ambiente Húmedo Tº Servicio 75º C In3 = 22 (A) Ip3 = 8 x 22 Ip3 = 176 (A)

Desarrollo:

A. Sección de alimentador y subalimentadores Ic1 = 1.25 x In1 = 1.25 x 7.6 (A) = 9.5 (A) Sc1 = 3 x Nº 14 AWG – TTU o PT Ic2 = 1.25 x In2 = 1.25 x 8.1 (A) = 10.12 (A) Sc2 = 3 x Nº 14 AWG – THWN Ic3 = 1.25 x In3 = 1.25 x 8.1 (A) = 27.5 (A) Sc3 = 3 x Nº 10 AWG – TTU o PT Icp = 1.25 x In > HP + In Otros Motores Icp = 1.25 x 22 x 7.6 x 8.1 = 43.2 (A) Scp = 3 x Nº 8 AWG – TTU o PT

Protección de Corto Circuito.

Motor Nº 1 In = 7.6 (A) K=

I Automático = In del motor




Motor Nº 2 In = 8.1 (A) K=




Motor Nº 3 In = 22 (A) K=


I Partida M3 = 176 (A) = 4.4 I Automático Seleccionado 40 (A)



Protección General. I Automático General = Protección > HP + In otros motores I Automático General = 40 (A) + In1 + In2 I Automático General = 40 (A) + 7.6 (A) + 8.1 (A) I Automático General = 55.7 (A)

I Partida I Partida I Partida K=

= IP M1 + IP M2 + IP M3 3M = 41.8 (A) + 61.56 (A) + 176 (A) 3M = 279.36 (A) 3M

I Partida Total M = 279 .36(A) = 4.4 I Automático Seleccionado 63 (A)

Automático General Seleccionado 3 x 63 (A) – DPX125 Legrand

Protección Térmica y Contactores. I Automático Térmico Nº 1 = 1.25 x In1 = 1.25 x 7.6 (A) = 9.5 (A) I Automático Térmico Nº 2 = 1.25 x In2 = 1.25 x 8.1 (A) = 10.12 (A) I Automático Térmico Nº 3 = 1.25 x If / √3 = 1.25 x 22/ √3 (A) = 14.6 (A)

Motor Nº 1 = 3VA 5000 – (6.3 – 10 (A)) Siemens Contactor 3T D40 (17 – 0 (A)) Siemens Motor Nº 2 = 3VA 5000 – (8 – 12.51 (A)) Siemens Contactor 3T D41 (170 (A)) Siemens Motor Nº 3 = 3VA 5200 – (12.5 – 20 (A)) 2B Siemens Contactor 3T B43 (17 – 0.4 (A)) Siemens 25


Temporizadores. Un temporizador es un aparato mediante el cual, podemos regular la conexión ó desconexión de un circuito eléctrico pasado un tiempo desde que se le dio dicha orden. El temporizador es un tipo de relé auxiliar, con la diferencia sobre estos, que sus contactos no cambian de posición instantáneamente. Los temporizadores se pueden clasificar en: • • • •

Térmicos. Neumáticos. De motor sincrono Electrónicos.

Los temporizadores pueden trabajar a la conexión o a la desconexión.

- A la conexión: cuando el temporizador recibe tensión y pasa un tiempo hasta que conmuta los contactos.

- A la desconexión: cuando el temporizador deja de recibir tensión al cabo de un tiempo conmuta los contactos. A continuación describimos el funcionamiento de algunos tipos de temporizadores:

1.- Temporizador a la conexión. Es un relé cuyo contacto de salida conecta después de un cierto retardo a partir del instante de conexión de los bornes de su bobina. A1 y A2 , a la red. El tiempo de retardo es ajustable mediante un potenciómetro o regulador frontal del aparato si es electrónico. También se le puede regular mediante un potenciómetro remoto que permita el mando a distancia; este potenciómetro se conecta a los bornes con las letras Z1 y Z2 y no puede aplicarse a los relés de los contactos.

2.- Temporizador a la desconexión. Es un relé cuyo contacto de salida conecta instantáneamente al aplicar la tensión de alimentación en los bornes A1 y A2 de la bobina. Al quedar sin alimentación, el relé permanece conectador durante el tiempo ajustado por el potenciómetro frontal o remoto, desconectándose al final de dicho tiempo..

3.- Temporizadores térmicos. Los temporizadores térmicos actúan por calentamiento de una lamina bimetalica. El tiempo viene determinado por el curvado de la lámina. Constan de un transformador cuyo primario se conecta a la red, pero el secundario, que tiene pocas espiras y esta conectado en serie con la lamina bimetalica, siempre tiene que estar en cortocircuito para producir el calentamiento de dicha lamina, por lo que cuando realiza la temporizacion se tiene que desconectar el primario y deje de funcionar 26

COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ 4.- Temporizadores neumáticos. El funcionamiento del temporizador neumático esta basado en la acción de un fuelle que se comprime al ser accionado por el electroimán del relé. Al tender el fuelle a ocupar su posición de reposo la hace lentamente, ya que el aire ha de entrar por un pequeño orificio, que al variar de tamaño cambia el tiempo de recuperación del fuelle y por lo tanto la temporización.

5.- Temporizadores de motor sincrono. Son los temporizadores que actúan por medio de un mecanismo de relojería accionado por un pequeño motor, con embrague electromagnético. Al cabo de cierto tiempo de funcionamiento entra en acción el embrague y se produce la apertura o cierre del circuito.

6.- Temporizadores electrónicos. El principio básico de este tipo de temporización, es la carga o descarga de un condensador mediante una resistencia. Por lo general se emplean condensadores electrolíticos, siempre que su resistencia de aislamiento sea mayor que la resistencia de descarga: en caso contrario el condensador se descargaría a través de su insuficiente resistencia de aislamiento.

7.- Temporizadores para arrancadores estrella triángulo. Es un temporizador por pasos destinado a gobernar la maniobra de arranque estrella triángulo. Al aplicarle la tensión de alimentación, el contacto de estrella cierra durante un tiempo regulable, al cabo del cual se abre, transcurre una pausa y se conecta el contacto de triángulo. El tiempo de pausa normal está entre 100 y 150 ms. Ahora hemos cogido las diferentes clases de temporizadores y les hemos aplicado a los relés con lo que tenemos las siguientes temporizaciones: - Mecánica o neumática - Magnética (relés de manguito). - Térmicas (reles de bilamina). - Eléctrica (reles de condensador).

8.- Temporización neumática. Un rele con temporizacion neumática consta esencialmente de tres partes principales: 8.1.- Un temporizador neumático que comprende un filtro por donde penetra el aire comprimido, un vástago de latón en forma de cono,

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COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ Solidario con un tornillo de regulación para el paso de aire un fuelle de goma y un resorte antagonista situado en el interior de este fuelle. El tornillo de regulación asegura la regulación progresiva de la temporización; las gamas de temporización cubren desde 0.1 segundos a 1 hora. 8.2.- Una bobina electromagnética para corriente continua o alterna, según los casos. 8.3.- Un juego de contactos de rupturas bruscas y solidarias al temporizador neumático por medio de un juego de levas y palancas. El relé de retardo a la desconexión tiene el siguiente funcionamiento: cuando se desexita la bobina, el contacto solidario con ella tarda cierto tiempo en soltarse, debido a la acción de el temporizador neumático. Al soltarse este contacto, actúa sobre un microrruptor, que desconecta el circuito de mando. La temporización puede ser a la excitación o a la dersexcitacion de la bobina o combinando ambos efectos.

9.- Temporización magnética. En este caso, se trata de relés cuya bobina esta alimentada exclusivamente por corriente continúa. La temporización magnética se consigue ensartando en el núcleo magnético del relé, un tubo de cobre. Este tubo puede tener el espesor de algunos milímetros y rodear al núcleo en toda su longitud, constituyendo una camisa o bien puede ser de un diámetro igual a la base del carrete de la bobina y una longitud limitada, y en este caso se llama manguito; el manguito puede ser fijado delante, es decir, en la parte de la armadura o detrás, es decir, en la parte opuesta de la armadura. En ambos casos, como se verá enseguida los efectos de retardo serán distintos a. Con camisa de cobre ( retardo a la desconexión) b. Con manguito de cobre, lado armadura (retardo a la conexión y a la desconexión). c. Con manguito de cobre, lado culata ( retardo a la desconexión) 1.-Culata, 2.- Núcleo de hierro, 3.- Camisa o manguito de cobre, 4.- Bobinado, 5.- Armadura. La camisa o el manguito de cobre actúan como una espira en cortocircuito; la corriente inducida en esta espira cortocircuitada se opone a las variaciones del flujo que la han engendrado, lo que origina el efecto de retardo. Como dicho efecto aumenta con la intensidad de la corriente inducida, será conveniente una camisa maciza de metal buen conductor como el cobre, directamente enfilada sobre el núcleo; de esta forma, se obtiene un buen retardo a la desconexión, mediante los reles de camisa, pero aumentando el efecto de atracción. En los relés de manguito, cuando éste está en la parte anterior, significa que el arrollamiento esta situado más atrás, aumentado el flujo dispersor y reduciendo por consiguiente, la eficacia de la bobina en la atracción; como consecuencia, se obtiene retardo tanto a la conexión como a la desconexión del relé. Si el manguito está situado en la parte posterior del relé, se obtiene solamente un retardo a la desconexión del relé, dada la posición del arollamiento respecto a la armadura.

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COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ 10.- Temporización térmica Los relés térmicos o dispositivos que utilizan procedimientos térmicos para la temporización, pueden incluirse en los siguientes grupos: a. reles de biláminas b. reles de barras dilatables. 10.1.- Relés de biláminas Recordemos que una bilamina esta constituida por dos laminas metálicas, acopladas en paralelo y atravesadas por la corriente eléctrica, que las calienta por el efecto Joule. 1.- Bobinado de mando, 2.- bilaminas, 3.- bornes de salida. Como los coeficientes de dilatación de las dos láminas son distintos cuando se calientas una atrae a la otra y cuando se enfrían vuelve a la posición inicial.

11.- Reles de barras dilatables Constituyen una mejora de los anteriores, los contactos se mueven cuando la diferencia de temperatura entre dos barras dilatables idénticas alcanza el valor deseado, estando una de las barras calentada eléctricamente por la corriente de mando. 1.- bobinado de mando, 2.- barra dilatable, 3.- bornes de salida. De esta forma las variaciones de temperatura ambiente actúan de la misma manera sobre la posición de las dos barras dilatables, sin tener efecto alguno sobre la posición de los contactos. Por consiguiente, solo la barra calentada eléctricamente manda los contactos. De esta forma, se obtiene temporizaciones comprendidas entre 2 segundos y 4 minutos, con una precisión de un 10 %.

12.- Temporizacion electrónica La temporizacion electrónica está muy extendida. Se utiliza con reles electromagnéticos cuya bobina está prevista para ser alimentada con corriente continua. Para obtener una buena temporizacion, la tensión continua debe estabilizarse por ejemplo con ayuda de un diodo Zener. El principio básico de este tipo de temporizacion es la carga o descarga de un condensador " C " mediante una resistencia " R". Por lo general se emplean condensadores electrolíticos de buena calidad, siempre que su resistencia de aislamiento sea bastante mayor que la resistencia de descarga R : en caso contrario, el condensador C se descargaría a través de su insuficiente resistencia de aislamiento. Esquema de la Temporizacion electrónica por carga de un condensador. Esquema de la temporizacion electrónica por descarga de un condensador. Situemos el inversor en la posición 1: el condensador C se cargará a la tensión E de la fuente de alimentación. Situemos el inversor en la posición 2: entonces el condensador se descargará progresivamente sobre la resistencia R. lafacu.com no se responsabiliza por el uso que otros o terceros, puedan darle a esta información.

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Curva de funcionamiento de un Automático Legrand DPX 125

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Motor de Inducción 3Φ Jaula de Ardilla.

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Designación de Terminales. Bornes sin ninguna conexión

Bornes en Estrella

Bornes en Triangulo

Placa Característica. Cada motor debe contar con una placa de datos, fácilmente visible y firmemente sujeta al motor con remaches del mismo material que las placas. Las placas de datos deben ser de acero inoxidable, la pintura del motor no debe cubrir las placas de datos, la información debe ser grabada en el metal de las placas de tal manera que pueda ser leída aunque desaparezcan la coloración e impresiones de superficie. Numero de serie (ser Nº) Tipo (TYPE) Numero de modelo (MODEL) Potencia (HP) Armazón (FRAME) Factor de servicio (Su Factor) Amperaje (AMPER) Voltaje (VOLTS) Clase de aislamiento (INSUL) Velocidad (RPM) Frecuencia (HERTZ) Servicio (PUTY) Temperatura Ambiente (°C) Numero de Fases (FHASE) Clase de (KVA) 32

COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ Diseño (DESIGN) Cojinetes (SE BERNING) Secuencia de fase (FHASE SEQUENSE)

Estator y Rotor de los motores de tipo Jaula de Ardilla y Rotor Bobinado.

Rotor de jaula de ardilla . Está constituido por barras de cobre o de aluminio y unidas en sus extremos a dos anillos del mismo material.

Rotor bobinado o de anillos rozantes . El rotor está constituido por tres devanados de hilo de cobre conectados en un punto común. Los extremos pueden estar conectados a tres anillos de cobre que giran solidariamente con el eje (anillos rozantes). Haciendo contacto con estos tres anillos se encuentran unas escobillas que permiten conectar a estos devanados unas resistencias que permiten regular la velocidad de giro del motor. Son más caros y necesitan un mayor mantenimiento.

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Motor de Inducción 3Φ Rotor Bobinado.

Placa Característica. _ Nombre o marca registrada del fabricante _ Modelo _ Designación de armazón. 34

COMANDO ELECTRICO INDUSTRIAL PROFESOR: JUAN GUTIERREZ JEREZ _ Potencia nominal en kW (cp). _ Tensión nominal en volts. _ Corriente nominal a carga plena en amperes. _ Corriente a factor de servicio. _ Frecuencia eléctrica en Hz. _ Monofásico o trifásico. _ Frecuencia de rotación a carga plena en r/min o min-1 _ Diagrama de conexiones. _ Factor de servicio. _ Tipo servicio (continuo o intermitente). _ Posición del Motor. _ Clase de aislamiento. _ Máxima temperatura ambiente. _ Indicar temperatura ambiente a 1000 m.s.n.m. _ Letra de clave para kVA de rotor bloqueado por kW (cp). _ Letra de diseño. _ Marcar en la placa: Eficiencia Premium _ La eficiencia nominal a carga plena en por ciento (2 dígitos enteros y 1 decimal) _ Designación de cojinetes. _ Sistema de lubricación y característica del lubricante. _ Potencia de calefactores en watts. _ Tensión de alimentación de calefactores en volts. _ Características de rodamientos o cojinetes. _ Símbolo NOM-ANCE de autorización para la comercialización en México. _ La leyenda “Hecho en México” o indicación del país de origen. _ Número de serie. _ Peso del motor en Kg. _ Sentido de rotación del eje o flecha. En los motores a prueba de explosión, se debe incluir una placa adicional donde se indique, clase, grupo y división para la cual fue construido avalada por UL o equivalente.

Arranque Estrella – Triangulo. Cuando un motor se arranca directamente, la intensidad en ese momento es de 5 a 7 veces mayor que a plena carga. Por esta razón cuando los motores tienen potencias grandes, es necesario buscar algún método para reducir esa corriente de pico. A estos procedimientos se los llaman indirectos y entre ellos se encuentra el arranque Estrella - Triangulo, entre otros. Este método es el más utilizado en los motores de media y baja potencia. Con este método el aumento de intensidad en el arranque será solo de 2 a 4 veces la intensidad nominal, o sea 3 veces menos que con un arranque directo. Un requisito es que el motor este embobinado para funcionar con los devanados de su estator conectados en Estrella ( delta ), y con todas las puntas de ellos instaladas en el exterior, para la conexión adecuada que el electricista efectúa en el campo. Para que a un motor se le pueda hacer el arranque estrella - triangulo la tensión de red y la de triangulo del motor deben ser iguales.

Ejemplo: si tenemos una red de 220 y la placa del motor nos dice 220/380 V el motor es compatible para la conexión estrella - triangulo ya que para triangulo debe alimentarse con 220 35

Material Comando Electrico Colega Gutierrez

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