P6 - Csar Esquivel

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Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica
Plantel Azcapotzalco
	
	
Ingeniería en Robótica Industrial
Asignatura: Ingeniería Eléctrica Aplicada
4RM2 
Práctica 6 – Control de un motor de CC.
Integrantes:									Boleta:
César Antar Esquivel González						2016360213
Jorge Luis Chavez Cantoriano						2016360128
Alan González Lorenzana							2016360303
11 – mayo – 2017 
ÍNDICE
1. Objetivo…...........................................................................................................................	3
2. Marco teórico……………………………………………………………………………………………………………….	4
3. Procedimiento………………………………………………………………………………………………………………	10
4. Conclusiones………………………………………………………………………………………………………………...	16
5. Bibliografía…………………………………………………………………………………………………………………...	17
OBJETIVO
El objetivo de esta práctica es realizar el control básico de un motor de corriente directa. Esto incluye el encendido, apagado e inversión de giro de la flecha del motor. Para un motor de corriente directa, este control le permitirá realizar diversas aplicaciones que dependerán obviamente de la acción a realizar por el motor en algún mecanismo.
MARCO TEÓRICO
· Motor monofásico de inducción: 
La necesidad del motor de inducción monofásico se explica de la siguiente forma: existen muchas instalaciones, tanto industriales como residenciales a las que la compañía eléctrica sólo suministra un servicio de CA monofásico. Además, en todo lugar casi siempre hay necesidad de motores pequeños que trabajen con suministro monofásico para impulsar diversos artefactos electrodomésticos tales como máquinas de coser, taladros, aspiradoras, acondicionadores de aire, etc.
Los motores monofásicos de inducción experimentan una grave desventaja. Puesto que sólo hay una fase en el devanado del estator, el campo magnético en un motor monofásico de inducción no rota. En su lugar, primero pulsa con gran intensidad, luego con menos intensidad, pero permanece siempre en la misma dirección. Puesto que no hay campo magnético rotacional en el estator, un motor monofásico de inducción no tiene par de arranque. Es por ello que se emplean diversos métodos para iniciar el giro del rotor, y por lo tanto existe una clasificación de los motores monofásicos basada en los métodos particulares de arranque. 
Fundamentalmente los motores monofásicos de inducción cuentan con un estator construido de material ferromagnético (por ejemplo, chapas de hierro al silicio) sobre el que se colocan las bobinas principales, tantas como polos tenga el motor. En la figura se puede ver, además, un rotor de características similares al estator, rodeado de barras conductoras cortocircuitadas en los extremos por anillos formando una “jaula de ardilla” típica de los motores de inducción. 
Estas sencillas máquinas conservan la propiedad fundamental de no poseer contactos eléctricos rozantes lo que les confiere una durabilidad muy alta y muy bajo mantenimiento. 
Los motores monofásicos de inducción experimentan una grave desventaja. Puesto que sólo hay una fase en el devanado del estator, el campo magnético en un motor monofásico de inducción no rota. En su lugar, primero pulsa con gran intensidad, luego con menos intensidad, pero permanece siempre en la misma dirección. Puesto que no hay campo magnético rotacional en el estator, un motor monofásico de inducción no tiene par de arranque. 
Si el campo magnético es fijo en el espacio y alterno en el tiempo y el rotor se halla detenido (por ejemplo al intentar arrancarlo) el circuito electromagnético resultante se asemeja mucho al de un transformador en cortocircuito, donde el rotor haría las veces de secundario. Para comprender el funcionamiento de éstas máquinas debemos imaginar que el campo magnético alterno es en realidad la composición de dos campos de módulos constantes pero rotantes en sentidos opuestos. En la figura se esquematiza esta construcción abstracta en la que ahora se tiene el equivalente a dos motores trifásicos conectados en secuencias opuestas y unidos por su eje.
· Motor de inducción de arranque por reluctancia:
Las normas ASA definen el motor de reluctancia como un motor síncrono similar en construcción al motor de inducción, en el cual el miembro que lleva el circuito secundario tiene polos salientes, sin excitación de CC (rotor). Arranca como un motor de inducción pero funciona normalmente a la velocidad síncrona.
El motor de arranque por reluctancia es un motor de inducción cuyo arranque es iniciado por el principio de reluctancia. No es igual que el motor de reluctancia (motor síncrono no excitado). El motor de reluctancia monofásico, el motor de histéresis y el motor subsíncrono son, desde luego, motores monofásicos.
Se basa en la propiedad del motor síncrono con rotor de polos salientes, en que es capaz de producir un par motor y girar a la velocidad síncrona, sin excitación del campo con CC.
La figura, representa una de las láminas dispuestas para un rotor destinado a un motor de reluctancia de cuatro polos en el estator. El motor arrancará como un motor de inducción y se irá acelerando hasta una velocidad de escaso deslizamiento (carga ligera). El par de reluctancia nace de la tendencia del rotor a situarse por sí mismo en la posición de mínima reluctancia respecto al campo giratorio (a la onda de flujo) que gira en el entrehierro a la velocidad síncrona.
a) Chapa troquelada para el rotor de un motor síncrono de reluctancia de cuatro polos.
b) Características de arranque
· Motor de polos sombreados:
Los motores monofásicos que se describieron anteriormente emplean estatores con entrehierros uniformes con respecto a sus devanados de rotor y estator, que están distribuidos uniformemente por la periferia del estator. Los métodos de arranque se basan en general en el principio de la fase partida de producir un campo magnético rotatorio para iniciar el giro del rotor.
Una manera fácil de proporcionar el par de arranque de un motor monofásico es integrar un corte en cada polo de los 30° al 60° al bobinado principal. Por lo general 1/3 de los polos está rodeado por una cinta de cobre desnudo. Estas bobinas de sombra producen un flujo amortiguado quedando una separación de 30° a 60° desde el campo principal. Este flujo amortiguado con el componente principal no amortiguado, produce un campo giratorio con un par de arranque pequeño que inicia el giro del rotor.
La figura muestra la construcción general de un motor de polos sombreados (dos polos salientes). Las piezas polares especiales se forman con laminaciones y una bobina de sombreado en cortocircuito, o bien un anillo de cobre macizo de una sola vuelta, alrededor del segmento más pequeño de la pieza polar. La bobina de sombreado está separada del devanado principal de CA y sirve para proveer una división de fase del flujo principal del campo, demorando el cambio de flujo en el segmento menor.
· Control Electromagnético
El motor eléctrico constituye la fuerza principal en el campo industrial, ya que este impulsa las maquinas eléctricas y los procesos productivos, así como las instalaciones eléctricas.
Todo el movimiento de maquinaria con motores eléctricos se debe a que estos son accionados por circuitos de control que pueden ser manipulados dependiendo de la necesidad de trabajo con que se quiera, pero en estos sistemas se involucran diferentes dispositivos de control que dan las ordenes de trabajo a las maquinas eléctricas.
Dependiendo de la versatilidad buscada para mover un determinado equipo, la industria puede escoger entre los siguientes tipos de motor eléctrico: 
a) Motores de Corriente Continua 
b) Motores Síncronos 
c) Motores de Inducción o Asíncronos 
- Tipo Jaula de Ardilla 
- Tipo Rotor Devanado 
En cualquier accionamiento con motores eléctricos, existen elementos de conexión y gobierno, mediante los cuales son operados, de acuerdo a las necesidades del trabajo. Por esta razón los dispositivos de control, son tan importantes en la instalación comolas máquinas accionadas. Todo el servicio depende de su buen funcionamiento y de la seguridad de su operación.
· Controladores. 
Un sistema de control o controlador para un motor eléctrico podría definirse como un dispositivo o conjunto de estos, que sirve para gobernar de alguna manera predeterminada la operación del motor y que además proporciona algún tipo de protección que asegure su funcionamiento. 
Los controladores pueden ser muy sencillos o extremadamente complicados, desde arrancadores manuales del tipo volquete, hasta esquemas de control que contengan una gran cantidad de elementos. 
Hoy en día, computadoras y una gran variedad de sofisticados componentes son empleados en procesos automatizados para controlar el arranque, el paro y muchas otras funciones de control. 
Tipos de controladores. 
Dependiendo de su operación pueden clasificar en: manuales, semiautomáticos y automáticos. 
Manuales: El elemento humano interviene durante toda la operación, como sucede cuando se utiliza un reostato para el arranque de un motor de c.c. 
Semiautomáticos: En este tipo de controladores, cl operador interviene para iniciar un cambio en la condición de operación; por ejemplo, pulsando un botón que permita se energicen contactores y releva dores que realicen una secuencia predeterminada.
Automáticos: En estos casos el controlador cambia por si mismo su estado de operación, sin la intervención del elemento humano; por ejemplo, los equipos de control para sistemas de bombeo, en donde una secuencia puede iniciarse al operar un interruptor flotador, cuya acción depende de un determinado nivel del líquido. 
Otros dispositivos empleados para controlar automáticamente un motor, pueden ser: interruptores de presión, de flujo, de límite, termostatos, etc. 
Se habla de control remoto cuando se controla un motor desde un punto alejado; como sucede en las modernas instalaciones, en donde desde un centro de control, se operan motores que pueden no encontrarse en el local donde se realiza el control. 
DESARROLLO
Material utilizado
	· Motor AC 127v
	
	· Cable calibre 14
	
	· 2 multímetros digitales
	
	· 1 contactor
	
	· Estación de botones
	
	· Analizador de redes HIOKI
	
Circuito de control
Circuito de fuerza
Procedimiento
De acuerdo al objetivo de esta práctica y siguiendo el diagrama ladder de control y fuerza se conectó un motor de corriente alterna del cual se procedió a controlar el arranque y paro; así como medir con el analizador de redes los valores de voltaje, corriente y potencia. Como en todos los procedimientos para conectar un dispositivo siempre se deben de verificar que el equipo e instrumentos de medición estén en óptimas condiciones.
Figura 1 – Placa de especificaciones del motor AC
Después proseguimos a realizar las conexiones correspondientes de acuerdo a nuestro diagrama. Cabe mencionar que es de vital importancia seguir el diagrama al pie de la letra, ya que el motor puede correr riesgo si una conexión no se hace de manera adecuada. En dicho circuito, se debe alimentar la bobina del contactor a 110v y el circuito de fuerza a 127v (Es lo que se especifica en la placa del motor).
Figura 2 – Conexiones realizadas
Después, en el diagrama de control se conectaron los botones de: paro y arranque del motor. Al botón de arranque es necesario colocar un enclave eléctrico debido a que es un push botton NO, esto se obtiene con un contactor de la bobina A. 
Se prueba este circuito y funciona como es debido. Lo cual es que al presionar el botón de arranque el motor enciende, y viceversa, si se presiona el botón de paro, el motor se apaga.
Figura 3 – Pruebas del circuito
Después de verificar que nuestro circuito funciona y hace lo que nosotros queremos proseguimos a medir los parámetros eléctricos de nuestro motor conectando el analizador de redes Hioki.
Figura 4 – Parámetros del motor 
En nuestro caso la mesa no servía de manera correcta, entonces no pudimos variar el voltaje de entrada del motor, sin embargo, cuando el motor se alimentaba a 120 Volts el encendido del interruptor de paso no se notaba, cuando el motor se desenergizaba se escuchaba la desconexión del interruptor antes de que el rotor se detuviera por completo.
Figura 5 - Parámetros eléctricos del motor en su velocidad máxima.
CONCLUSIONES
La protección de las máquinas eléctricas varía dependiendo el uso y la cantidad de trabajo que se le demanda a la máquina, sin embrago factores externos también influyen en la elección de protección, por ejemplo en nuestro país la calidad de la energía eléctrica no es la misma para todas las zonas habitables, por ejemplo en las zonas más pobres la protección de los motores de una casa-hogar depende de sus fusibles únicamente, en ocasiones se colocan también pastillas térmicas para el arranque de un motor, sin embargo, en éstas zonas son muy comunes los interruptores de paso en los motores.
Para los alumnos del grupo fue común escuchar el sonido característico del interruptor al encenderse cuando se aumentaba el voltaje de entrada al motor.
El conocimiento de los distintos tipos de protección para máquinas eléctricas y sus distintas aplicaciones es vital para la cantidad de vida útil y ahorro de recursos para nuestra empresa o nuestro suministro de corriente eléctrica.
BIBLIOGRAFÍA
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lep/salvatori_a_m/capitulo2.pdf
http://www.nichese.com/monofasico.html
https://www.researchgate.net/profile/Marino_Pernia/publication/235752028_Motores_Monofasicos-conceptos_basicos/links/02bfe5131e98cea5f8000000/Motores-Monofasicos-conceptos-basicos.pdf
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	Ingeniería eléctrica aplicada	17