Tema 59

TEMA 59:CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN CON RELÉS

TEMA 59: CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN CON RELÉS. APLICACIONES Y CIRCUITOS CIRCUITOS TÍPICOS DE POTENCIA Y CONTROL DE MOTORES. ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. DISPOSITIVOS DE CONTROL

2.1 SOLENOIDES 2.2 RELÉS 2.2.1 RELÉS ELECTROMAGNÉTICOS ELECTROMAGNÉTICOS 2.2.1.1 MECANISMO MAGNÉTICO DE ARRANQUE DE MOTOR 2.2.1.2 RELÉ REED 2.2.1.3 RELÉ DE SOBRECARGA SOBRECARGA 2.2.2 RELÉS TÉRMICOS (DE SOBRECARGA) 2.2.2.1 RELÉ DE LÁMINAS BIMETÁLICO 2.2.2.2 RELÉ DE ALEACIÓN EUTÉCTICA. 2.2.3 RELÉS DE ESTADO SÓLIDO 3. APLICACIONES DE LOS RELÉS

3.1 LÓGICA DE RELÉS Función AND Función OR Función NOT Función NAND Función NOR • • • • •

3.2 CIRCUITOS DE CONTROL DE POTENCIA 3.2.1 MECANISMO MAGNÉTICO DE ARRANQUE DEL MOTOR. 3.2.2 CIRCUITO DE ARRANQUE INVERSO. 3.2.3 CIRCUITO DE AVANCE GRADUAL 3.2.4 CIRCUITO DE ARRANQUE DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA 3.2.5 CIRCUITO DE ARRANQUE DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA POR POR LIMITACIÓN DE CORRIENTE.

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TEMA 59: CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN CON RELÉS. APLICACIONES Y CIRCUITOS CIRCUITOS TÍPICOS DE POTENCIA Y CONTROL DE MOTORES. 1. INTRODUCCIÓN Los dispositivos de control se encuentran en el corazón de los modernos sistemas industriales. Dicho de forma sencilla, un dispositivo de control es un componente que gobierna la potencia suministrada a una carga eléctrica. La carga puede ser un motor, un generador, un circuito electrónico o incluso otro dispositivo de control. Realmente, todo sistema industrial utiliza un dispositivo de control. Básicamente pueden dividirse en cinco categorías: -

interruptores de funcionamiento manual interruptores de funcionamiento mecánico solenoides relés interruptores electrónicos

En este tema vamos a centrarnos en el estudio de los relés: tipos y aplicaciones fundamentales, y, y, por su estrecha relación con ellos, de los solenoides.

2. DISPOSITIVOS DE CONTROL Un interruptor se puede describir como un dispositivo que se usa en un circuito eléctrico para hacer, interrumpir o cambiar conexiones eléctricas. De los distintos tipos de interruptores los que más nos interesan son aquellos que permiten un accionamiento a distancia, (no manual) pues son los que nos ayudan a automatizar los procesos industriales.

2.1 SOLENOIDES El solenoide es un dispositivo que se usa para convertir una señal eléctrica, o una corriente eléctrica, en un movimiento lineal. Como se muestra en la figura 1 el solenoide está formado por una bobina con un núcleo de hierro movible. Cuando circula corriente por la bobina, ésta se magnetiza atrayendo a su interior al núcleo o armadura. La magnitud de la fuerza de empuje producida por el solenoide está determinada por el número de vueltas del conductor de cobre y por la cantidad de corriente que circula por él.

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TEMA 59:CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN CON RELÉS Figura 1: Construcción de un solenoide lineal

Los solenoides se usan en una amplia variedad de aplicaciones, tales como frenado de motores, cierre y apertura de válvulas, desplazamiento de objetos, y para proporcionar enclavamiento eléctrico. El movimiento mecánico causado por el solenoide usualmente está entre 1 y 8 cm. Se pueden emplear tanto con circuitos AC como DC. En la selección de un solenoide, las consideraciones importantes son: la longitud del recorrido y la fuerza requerida, el tiempo que el solenoide debe ser magnetizado, con qué frecuencia se activará y desactivará, y las condiciones a temperatura ambiente.

2.2 RELÉS Un relé es un interruptor accionado a distancia. Como interruptor tiene dos estados: impedancia nula o circuito cerrado, e impedancia infinita o circuito abierto. abierto. Como gran ventaja, en ellos la parte de baja potencia o control está separada de la parte de alta potencia. Atendiendo al mecanismo de accionamiento podemos clasificarlos en: - Relés electromagnéticos: se accionan por una corriente corr iente eléctrica con un mecanismo similar al del solenoide. - Relés térmicos: se accionan por calentamiento de un componente sensible a la temperatura. - Relés electrónicos: utilizan un dispositivo de estado sólido (SCR) para la conmutación. Pueden accionarse por una corriente eléctrica, o por distintos estímulos: térmico, luminoso...

2.2.1 RELÉS ELECTROMAGNÉTICOS Son interruptores accionados mediante una corriente eléctrica: utilizan una corriente pequeña para controlar una corriente grande. La configuración básica es la que se muestra en la figura 2, se puede observar que el dispositivo dispositivo consta de 5 terminales: 2 para proporcionar corriente a la bobina y otros 3 que son las conexiones. Cuando circula corriente por la bobina, ésta crea un campo magnético que atrae a la armadura conectando los terminales NO (normalmente abiertos). Estos terminales permanecen conectados mientras circula corriente por ella, cuando deja de hacerlo el muelle se encarga de devolver la armadura a su posición inicial conectando de nuevo los terminales NC (normalmente cerrados). Se pueden añadir más conexiones, de forma que una bobina controle mayor número de contactos.

Figura 2: Relé electromagnético. Partes básicas.

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TEMA 59:CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN CON RELÉS Las características básicas de un relé electromagnético son su corriente de enganche, que es la corriente mínima necesaria para excitar la bobina, y su tensión de enganche, que es la tensión necesaria para producir la corriente de enganche. 2.2.1.1 Mecanismo magnético de arranque de motor Se utiliza cuando el botón de arranque se sitúa a distancia del operario o cuando se necesite control automático del encendido y apagado del motor. El principio de funcionamiento es similar al del solenoide: la corriente que circula por la bobina crea un campo magnético que atrae a la armadura. Los contactos están pegados a la armadura (como se puede observar en la figura 3) y por lo tanto se cierran cuando ésta se introduce.

Figura 3. Funcionamiento del mecanismo de arranque magnético para motor: (a) Contactos abiertos, no magnetizados. (b) Contactos cerrados, magnetizados.

Normalmente estos relés incluyen mecanismos de protección contra sobrecargas del motor (que lo diferencian de un contactor) cuyo funcionamiento se explicará más adelante y que aparecen como OL en las figuras.

Figura 4: Mecanismo de arranque inversor.

Una aplicación del relé anterior es el circuito de inversión de giro de un motor trifásico. Como se sabe, para invertir el sentido de giro es suficiente con cambiar dos fases de la alimentación entre sí. Se 4

TEMA 59:CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN CON RELÉS puede observar la configuración en la figura 4, en ella se incluyen los relés de sobrecarga (OL: overload relay), cada grupo de 3 interruptores se realiza con un relé como el de la figura 3. Por una cuestión de claridad del circuito no se incluye en él la alimentación de las bobinas. 2.2.1.2 Relé reed Es otra variante de relé electromagnético. En él los contactos están formados por láminas flexibles (reeds) y delgadas hechas con un material magnéticamente permeable y se colocan en el interior de la bobina (como puede observarse en la figura 5). Cuando la corriente atraviesa la bobina, las láminas se magnetizan y se atraen entre sí cerrando el contacto.

Figura 5. Relé reed. (a) Sección. (b) Funcionamiento cuando circula corriente.

Es un relé más rápido y fiable. Produce menor arco eléctrico que los de armadura. Pero tiene limitada la máxima corriente con la que puede trabajar (no es apto para aplicaciones de alta potencia) y debido a la cápsula de vidrio en la que se encuentra, es susceptible a daños por golpes. 2.2.1.3 Relé de sobrecarga La carga mecánica de un motor le impone un cierto par. El motor intenta conseguir este par convirtiendo energía eléctrica en energía mecánica. Si la carga exige una par mayor que el diseñado para el motor, éste funcionará por encima de su corriente nominal: estará sobrecargado. Un motor puede trabajar con corrientes altas en el arranque porque la fuerza electromotriz (f.e.m.) es baja. Pero si se mantiene esta elevada corriente el motor se sobrecalienta y como consecuencia se daña el aislamiento de los devanados y se interfiere en el proceso normal de lubricación. Es, por lo tanto, necesaria una protección frente a sobrecargas.

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Figura 6. Relé de sobrecarga magnético de acción retardada.

En la figura 6 se observa un relé de sobrecarga magnético. Actualmente Actualmente se utilizan más los relés r elés de sobrecarga térmicos, pero se siguen utilizando los magnéticos para motores de grandes tensiones de continua. Cuando por la bobina del relé de la figura 6 circula la corriente nominal, la presión del resorte es suficiente para impedir el movimiento de la armadura. Cuando se crea una sobrecarga y la corriente aumenta se crea la fuerza magnetomotriz (f.m.m.) suficiente para vencer la fuerza del resorte y desplazar la armadura y por lo tanto abrir los contactos desconectando el motor. El amortiguador sirve para retardar el movimiento de la armadura cuando no es necesario o conveniente una desconexión súbita del motor. Contiene aceite o un fluido de la viscosidad adecuada para producir el retardo necesario. A la armadura se une un pistón con varios agujeros por los que pasa el fluido. Debido al dispositivo amortiguador, amorti guador, el relé no responde a sobrecargas instantáneas. Si la sobrecarga aumenta, la f.m.m. es mayor y por lo tanto la armadura se desplaza con mayor velocidad. Cuando se abren los contactos NC se desconecta el motor y se desexcita la bobina, por lo que los contactos vuelve a su modo NC debido a la acción del resorte ya a la fuerza de gravedad. Esto se puede modificar mediante enclaves para que el nuevo accionamiento tenga que ser manual, en caso de que el operario tenga que ser avisado del funcionamiento en sobrecarga del motor. Como inconveniente, este relé no responde a una sobrecarga constante de corriente no muy grande que suponga un calentamiento del motor, por lo que se hace necesario un relé que responda a la temperatura: relés térmicos.

2.2.2 RELÉS TÉRMICOS (DE SOBRECARGA) El relé térmico de sobrecarga consta de dos partes: un elemento de calentamiento resistivo que se calienta cuando la corriente del motor pasa a través de él y un interruptor-sensor que detecta la temperatura y se abre cuando es demasiado alta. Los dos tipos de relé que se utilizan actualmente son: 2.2.2.1 Relé de láminas bimetálico El interruptor-sensor está formado por una tira metálica formada por dos metales de distinto coeficiente de dilatación. La lámina bimetálica se curvará al ser sometida a un calentamiento, abriendo los contactos NC (figura 7).

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Figura 7. Relé de sobrecarga térmico bimetálico. El calentamiento se genera por efecto Joule cuando la potencia que se disipa en la resistencia aumenta debido a un incremento de la corriente que circula por ella. La resistencia se diseña para para que su temperatura sea proporcional a la temperatura del motor para ese mismo régimen de trabajo.

2.2.2.2 Relé de aleación eutéctica. Cuando aumenta la temperatura, la aleación eutéctica se funde liberando una rueda dentada que en su giro abre el contacto NC (figura 8).

Figura 8. Relé de sobrecarga térmico de aleación fusible.

En este caso, el relé debe ser reconectado a mano, lo que advierte al operario del error que se ha producido.

2.2.3 RELÉS DE ESTADO ESTADO SÓLIDO Actualmente, en determinadas aplicaciones, es más rentable utilizar un protector de motor de estado sólido. Permite agrupar en una unidad la protección contra pérdida de fase, sobrecarga térmica, fallos de tierra, bloqueo del motor, inversión de fase y sobre carga. Tiene menor coste y mayor facilidad

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TEMA 59:CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN CON RELÉS de instalación. Son más rápidos, no tiene rebotes de contactos, no produce arcos eléctricos o chispazos por lo que trabaja mejor en entornos hostiles. El relé de estado sólido, SSR (solid state relay), utiliza un TRIAC para realizar la conmutación. Por lo tanto, como una de sus primeras ventajas, no tiene partes móviles.

Figura 9. Diagrama funcional de un SSR acoplado ópticamente.

Un TRIAC es un tipo de tiristor, dispositivo de 4 capas PNPN capacitado para trabajar con grandes corrientes. Funciona como un interruptor con una puerta que controla el estado de conmutación. Tiene tres terminales: 2 terminales principales entre los que se establece o no la conducción, y una puerta que controla el estado de conmutación. Para excitar el dispositivo (y cerrar el interruptor) se aplica en la puerta la tensión de conexión de puerta (1-3 V) y la corriente de conexión de puerta (1-150 mA) y se mantienen un cierto tiempo. Para abrir el interruptor, es necesario hacer funcionar un circuito que se encarga de reducir la tensión en la puerta. Puesto que el encendido/apagado de estos circuitos es complejo, presentaremos en las figuras una caja en sustitución del circuito de disparo que genera la señal conveniente para abrir o cerrar el interruptor cuando sea necesario. Normalmente los tiristores conducen en un sólo sentido, en el caso del TRIAC se consigue la conducción en ambos sentidos necesaria para el trabajo como interruptor conectando dos SCR (tiristores que conducen únicamente en un sentido), uno para cada sentido de conducción. En la figura 9 se puede observar un SSR acoplado ópticamente. Cuando aparece la corriente de excitación (la que magnetiza la bobina de los relés electromagnéticos) se activa un diodo LED que emite una radiación luminosa que es captada por la base de un fototransistor que activa el circuito de disparo que activa el TRIAC (se cierra el interruptor). La señal que activa la base del transistor de entrada del circuito de disparo puede ser de distinto tipo: óptica (como en la figura 9), térmica, eléctrica... en función de las necesidades del circuito de control.

Figura 10. Circuito de relé de bloqueo que utilia un SSR con función de parada

Este tipo de relés es fiable, tiene larga vida, es compatible con circuitos integrados, no genera interferencias electromagnéticas. En ellos se puede separar claramente la parte de control de baja tensión de la parte de alta potencia. Se muestra una aplicación en la figura 10. Cuando se aprieta el pulsador de arranque se pone la tensión alterna entre los terminales de control del SSR, por lo tanto se activa el TRIAC (interruptor 8

TEMA 59:CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN CON RELÉS cerrado) y existe conducción entre carga y alimentación. Para desactivarlo se abre el pulsador de parada que desactiva el TRIAC (interruptor abierto) desconectando carga y alimentación. También es posible utilizarlo en cargas trifásicas (figura ( figura 11).

Figura 11: SSRs que controlan una carga trifásica.

Las desventajas del SSR son que está formado por semiconductores que pueden sufrir daños por picos de tensión o de intensidad transitorios (picos que son frecuentes fr ecuentes en líneas AC industriales), normalmente se añaden varistores metal-óxido que proporcionan protección a los semiconductores. Puesto que disipan una gran potencia (los semiconductores se ven muy afectados por los incrementos de temperatura, pudiendo incluso cambiar su régimen r égimen de funcionamiento) necesitan una ubicación especial, refrigeración y elementos disipadores. Y por último, son interruptores que conducen una corriente de 1mA aproximadamente en estado de desactivación (abierto), que puede ser muy grande para determinadas aplicaciones.

3. APLICACIONES DE LOS RELÉS A continuación se explican las aplicaciones más importantes de los relés. En ellas es correcto el uso de todos los tipos de relés explicados, excepto cuando se indique lo contrario, excepto los relés térmicos, que, como se ha visto, están pensados para su principal aplicación como relés de sobrecarga.

3.1 LÓGICA DE RELÉS En aplicaciones de control programable en las que no sea posible utilizar lógica de semiconductores, es posible realizar las mismas funciones lógicas ló gicas con relés. Vamos a detallar a continuación cómo se realizan las funciones lógicas principales con relés. Como ya se sabe combinándolas es posible realizar funciones lógicas de gran complejidad. Función AND

•

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TEMA 59:CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN CON RELÉS A

B

C

0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 0 1

(c) Figura 12:(a) Diagrama del circuito lógico con relé de la función AND. (b) Símbolo de la p uerta lógica AND. (c) Tabla de verdad de la función lóg ica AND.

En la figura 12 se pueden ver la tabla de verdad de la función AND, el símbolo circuital de dicha función y la forma de realizarla con relés. Las dos líneas verticales representan las fuentes de alimentación alterna o continua. En la figura se pueden ver dos interruptores de relé NO (normalmente abiertos) A y B (no se muestran sus bobinas) conectados en serie y una bobina de relé C. En el momento en que los interruptores A y B se cierren llegará corriente a la bobina que se excitará y por lo tanto actuará sobre sus conmutadores, no presentes en la figura, haciendo que un motor arranque o se pare o encendiendo una bombilla etc. Función OR

•

A partir de la tabla de verdad de la figura 13 vemos que siempre que uno de los relés esté excitado se excita la bobina C. Por lo tanto son necesarios caminos alternativos para cada uno de ellos: conexión en paralelo.

A

B

C

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

(c) Figura 13:(a) Diagrama del circuito lógico con relé de la función OR. (b) Símbolo de la puerta lógica OR. (c) Tabla de verdad de la función lóg ica OR

Función NOT

•

Si se excita A no se excita B y al revés. Se puede utilizar un relé NC que se abre al excitarlo impidiendo que se excite B y que permanece cerrado en ausencia de excitación haciendo que le llegue corriente a la bobina B, como puede verse en la figura 14.

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A

B

0 1

1 0 (c) Figura 14:(a) Diagrama del circuito lógico con relé de la función NOT. (b) Símbolo de la puerta lógica NOT. (c) Tabla de verdad de la función lóg ica NOT.

Combinando estas 3 funciones lógicas podemos realizar cualquier otra. Como ejemplo las más importantes: NAND y NOR: Función NAND

•

La función NAND se realiza conectando en serie las funciones AND y NOT. Se realiza una función lógica en cada línea (figura 15). Para ligar las dos líneas se utiliza la bobina de la primera para excitar el relé de la segunda. Cuando se cierran los dos interruptores A y B (se pone un “1” en ellos) se excita la bobina C que abre su interruptor NC impidiendo que la corriente circule por D (un “0” en la salida). En las otras combinaciones de valores para A y B no coinciden los dos simultáneamente cerrados por lo que no se magnetiza la bobina C por lo que sus contactos NC permanecen cerrados y le llega corriente a D (un “1” en la salida).

A

B

D

0 0 1 1

0 1 0 1

1 1 1 0

(c) Figura 15:(a) Diagrama del circuito lógico con relé de la función NAND. (b) Símbolo de la puerta lógica NAND. (c) Tabla de verdad de la función lógica NAND.

Función NOR

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La función NOR se realiza conectando en serie las funciones OR y NOT. Como en el caso anterior se realiza una función en cada línea. La bobina de la línea del OR activa el relé NC de la línea del NOT. Ver figura 16.

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A

B

D

0 0 1 1

0 1 0 1

1 0 0 0

(c) Figura 16:(a) Diagrama del circuito lógico con relé de la función NOR. (b) Símbolo de la puerta lógica NOR. (c) Tabla de verdad de la función lóg ica NOR.

3.2 CIRCUITOS DE CONTROL DE POTENCIA Es posible utilizar la lógica de relés para hacer circuitos de control de motores. Cuando los motores no se pueden activar con un interruptor manual, o cuando deben ser activados por otros interruptores se usa un contactor especial:

3.2.1 MECANISMO MAGNÉTICO DE ARRANQUE DEL MOTOR. Se puede observar el circuito en la figura 17. Si se presiona el pulsador de arranque se excita la bobina 1M que cierra los relés 1M1, 1M2, 1M3 y 1M4. De esta forma llega la alimentación al motor.

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Figura 17:Circuito de arranque del motor de CA trifásico utilizando los símbolos lóg icos del relé

Puesto que 1M1 está cerrado no es necesario que permanezca pulsado el interruptor de arranque, pues se mantiene excitado 1M a través de 1M1 (relé de enganche: mantiene la posición de los conmutadores aunque se elimine la alimentación). La bobina 1M se desmagnetizará y desconectará el motor de alimentación (pues abrirá los contactos 1M) si: - Se pierde la alimentación. - Se dispara el relé de sobrecarga (OL) se abre el interruptor OL normalmente cerrado interrumpiendo la circulación de corriente a través de la bobina 1M que abrirá sus contactos. - Se aprieta el pulsador de parada (NC).

3.2.2 CIRCUITO DE ARRANQUE INVERSO. Los motores de corriente alterna de jaula de ardilla son adecuados para la rotación inversa. Esta inversión se consigue mediante la conmutación de 2 cualesquiera de los tres conductores de línea. Estos mecanismos suelen utilizar dos contactores separados: uno para rotación directa y otro para rotación inversa. El mecanismo se bloquea eléctrica y mecánicamente para que ambos contactores no puedan excitarse al mismo tiempo y den lugar a un cortocircuito. Se puede observar el circuito en la figura 18, aunque no se muestren, las bobinas F y R tienen contactos NO que cuando se cierran aplican potencia al motor. Su disposición es similar a la de la figura 17. En el circuito el motor se lleva a modo parada antes de invertir la rotación. Presionando el pulsador directo, F, se excita la bobina del contactor directo F y el motor gira en sentido directo. Al tiempo, la bobina F abre su contacto NC y cierra su contacto NO. De esta forma se puede soltar el pulsador F y aunque se apriete el pulsador inverso no sucederá nada porque está abierta la rama que conecta con la bobina R. El operador tendrá que presionar el pulsador de parad, que elimina la excitación de las bobinas F y R cerrando los contactos R y F NC. Ahora se podría iniciar una rotación en sentido inverso.

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Figura 18: Circuito de mecanismo de arranque inverso.

Se han añadido en el circuito los interruptores de fin de recorrido LS (limit switch) que se emplean en equipos como elevadores de puertas, que se paran mediante un interruptor de fin de recorrido en el extremo de la trayectoria de la puerta.

3.2.3 CIRCUITO DE AVANCE GRADUAL Avance gradual es cuando la alimentación se aplica brevemente mediante impulsos controlados. Son motores necesarios, por ejemplo, cuando la carga del motor debe colocarse en cierta posición antes de arrancar el motor. El circuito aplica alimentación sólo cuando se mantiene apretado el pulsador, por lo tanto no se utilizan relés de enganche (figura 19).

Figura 19: Circuito de avance gradual.

Cuando se aprieta el pulsador de avance gradual (jog) se excita la bobina M que activa contactos NO que se cierran y dejan pasar la alimentación al motor (no se muestran en la figura). En el momento en que se suelta el pulsador la bobina M se desexcita (no está conectada como relé de enganche). Solamente cuando se aprieta el interruptor de arranque se excita la bobina CR que engancha los contactos CR NO que a su vez excitan a M y mantienen la alimentación del motor hasta que se pulse el interruptor de parada.

3.2.4 CIRCUITO DE ARRANQUE DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA

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TEMA 59:CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN CON RELÉS Al arrancar un motor de corriente continua se produce un pico de corriente debido a la baja fuerza conetraelectromotriz (fcem). Si se coloca una resistencia en serie con la armadura la corriente y la tensión en el arranque disminuirán. Esta R es necesario eliminarla después de que el motor haya tomado velocidad, para ello se utilizan en el circuito relés temporizadores, TDR (time delay relays). Ver Ver figura 20.

Figura 20: Circuito del mecanismo de arranque de motor de CC.

Cuando se presiona el pulsador de arranque se magnetiza la bobina M, se cierra el contacto M inmediatamente y tras un tiempo se cierra el TDR M, magnetizando la bobina A1 que cierra el contacto A1 inmediatamente, cortocircuitando parte de la resistencia de arranque, y tras un tiempo cierra el TDR A1 que permite que circule la corriente por la bobina A2 que, a su vez cierra el contacto A2 cortocircuitando definitivamente la resistencia de arranque. Para este tiempo el motor trabaja a su velocidad nominal. El problema que presenta este circuito es que tiene un tiempo de arranque fijo independiente de la carga. Sería interesante poder controlar la R de arranque en función de la velocidad del motor, puesto que el tiempo que tarda en alcanzar la velocidad máxima depende de la carga. Incluso es posible que una carga determinada no le permita trabajar a la máxima velocidad.

3.2.5 CIRCUITO DE ARRANQUE DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA POR LIMITACIÓN LIMITACIÓN DE CORRIENTE. El principio de control en bucle cerrado se basa en proporcionar una realimentación desde el circuito de potencia al circuito de control. Esto se realiza por medio de relés sensibles colocados en paralelo con el inducido cuyos contactos NO controlan el paso de corriente a las bobinas que regulan la resistencia de arranque (figura 21). El arrancador en bucle abierto utiliza una secuencia prefijada del circuito de control para introducir variaciones en el circuito de potencia, mientras que el arrancador en bucle cerrado emplea sensores en el circuito de potencia para inducir respuesta en el circuito de control. Cuando se pulsa el botón de arranque se pone en marcha el motor a plena excitación y resistencia serie del inducido. El motor se acelera. El relé V1 se diseña para cerrar sus contactos a una velocidad de un 50% aproximadamente de la velocidad nominal. V1 cierra sus contactos magnetizando 1ª y cortocircuitando una parte de la resistencia de arranque. La corriente aumenta, el motor se acelera y se desarrolla una mayor fcem. Cuando alcance el 70% de su valor nominal se excita V2. De la misma forma sucede con V3 al alcanzar un 85%. Ventajas: - El motor no es acelerado a una etapa de mayor velocidad hasta que la corriente está suficientemente limitada y se ha alcanzado el grado de velocidad necesaria.

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-

Protección frente a una fuerte carga sostenida que podría ocasionar una disminución de velocidad. El relé V3 podría pasar a la posición de reposo si la bobina de sobrecarga dejara de funcionar.

Como inconveniente presenta la dificultad de realizar un buen ajuste de los relés V1, V2 y V3.

Figura 21: Circuito de arranque de un motor de corriente continua por limitación de corriente

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TEMA 59:CIRCUITOS DE CONMUTACIÓN CON RELÉS BIBLIOGRAFÍA: -

“Electrónica industrial. Dispositivos, Equipos y Sistemas para Procesos y Comunicaciones Industriales” James T. Humphries y Leslie P. P. Sheets. Editorial Paraninfo. “Electrónica industrial. Dispositivos, Máquinas y Sistemas de Potencia Industrial” James T. T. Humphries y Leslie P. Sheets. Editorial Paraninfo. “Control de máquinas eléctricas” I.L. Kosow. Editorial Reverté.

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RESUMEN

DISPOSITIVOS DE CONTROL

Un interruptor se puede describir como un dispositivo que se usa en un circuito eléctrico para hacer, interrumpir o cambiar conexiones eléctricas. RELÉS Un relé es un interruptor accionado a distancia. Como interruptor tiene dos estados: impedancia nula o circuito cerrado, e impedancia infinita o circuito abierto. La parte de baja potencia o control está separada de la parte de alta potencia. Atendiendo al mecanismo de accionamiento podemos clasificarlos en: - Relés electromagnéticos: Son interruptores accionados mediante una corriente eléctrica: utilizan una corriente pequeña para controlar una corriente grande. Sus aplicaciones básicas son como control, en aplicaciones de potencia y como relés de sobrecarga. Relés térmicos: se accionan por calentamiento de un componente sensible a la temperatura. Su aplicación básica es como relé de sobrecarga. Tipos: Tipos: relé de láminas bimetálico y relé de aleación. - SSR, Relés de estado sólido: utilizan un dispositivo de estado sólido (SCR) para la conmutación. Pueden accionarse por una corriente eléctrica, o por distintos estímulos: térmico, luminoso... APLICACIONES DE LOS RELÉS

LÓGICA DE RELÉS Las mismas funciones lógicas que se realizan con semiconductores se pueden hacer con relés. Se piensa en cada relé como interruptor que se abre o cierra en función de si se pone un “0” o un “1” en su bobina de excitación y se conectan en serie o en paralelo en función de lo que se quiera conseguir. CIRCUITOS DE CONTROL DE POTENCIA Es posible utilizar la lógica de relés para hacer circuitos de control de motores. Se aplica a cada bobina de relé una excitación que representa una determinada condición para el motor: arranque, parada, sobrecarga... Éstas se conectan en función de la relación que deba existir entre dichas condiciones (serie o paralelo). Aplicaciones: - Mecanismo magnético de arranque del motor. - Circuito de arranque inverso. - Circuito de avance gradual. - Circuito de arranque de un motor de corriente continua. - Circuito de arranque de un motor de corriente continua por limitación de corriente

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