Control maquinas Elementos de control electromagnético

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Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica 
Unidad Zacatenco
Ingeniería en Control y Automatización
Control de Máquinas y Procesos Eléctricos
PRACTICA No. 1
“Elementos de Control Electromagnético”
8AV3
PRESENTA:
RUFINO GIL MORALES
VICTOR HERNANDEZ CEDEÑO
JORGE RAMIREZ GONZALEZ 	
ALONSO TENORIO RODRÍGUEZ 	
RODRIGO VALVERDE CASTILLO
PROFESOR:
		ALFREDO CONTRERAS MONDRAGÓN
ÍNDICE
ÍNDICE	2
OBJETIVOS	3
Primera parte consiste en:	3
Segunda Parte consiste en:	3
CONSIDERACIONES TEORICAS	3
Las diferentes fallas de los controles electromagnéticos.	3
Forma de aislar la falla de un circuito de potencia y uno de control.	4
EQUIPO, INSTRUMENTOS Y HERRAMIENTA:	5
DESARROLLO	5
CUESTIONARIO	9
CONCLUSIONES	12
Rufino Gil Morales	12
Víctor Hernández Cedeño	13
Jorge Ramírez González	13
Alonso Tenorio Rodríguez	13
Rodrigo Valverde Castillo	13
OBJETIVOS
Esta práctica se desarrolla en dos partes: 
Primera parte consiste en: 
1. Conocer, comprobar y dibujar diagramas eléctricos de los Módulos de Control 
2. Conectar y probar con energía eléctrica cada uno de los elementos con que cuenta cada Módulo, como: 
· Interruptor 
· Arrancador 
· Contactor 
· Bobinas 
· Relevador de Tiempo 
· Contactos Auxiliares
Segunda Parte consiste en: 
3. Conexión de elementos de Control Electromagnético 
4. Operación de elementos de Control Electromagnético 
5. Control de elementos de Control Electromagnético 
6. Paro de elementos de Control Electromagnético 
7. Hacer secuencias de control en forma: manual, automática y automática 
CONSIDERACIONES TEORICAS
Las diferentes fallas de los controles electromagnéticos.
Cuando se busquen fallas en los dispositivos de control verifique el apriete de todas las terminales y conexiones a las barras, observe las conexiones en los circuitos de fuerza de arrancadores y contactores para motores que causen sobrecalentamiento, el sobrecalentamiento en los conductores produce mal funcionamiento en el equipo o inclusive falla, observe que las conexiones a tierra existan y estén bien hechas, ya que en caso contrario puede conducir a shock eléctrico e interferencia electromagnética.
El contactor o arrancador del motor es el primer dispositivo que verificar cuando se buscan fallas en un circuito que no trabaja o tiene un problema. El contactor o arrancador del motor se verifica primero porque es el punto de entrada de la alimentación, la carga y los circuitos de control están conectados.
Los problemas se pueden determinar sólo a base de lecturas con el voltímetro y dado que el arrancador de un motor es un contactor con una protección de sobrecarga adicional, el mismo procedimiento básico usado para localizar fallas en arrancadores se aplica a los contactores.
Para la localización de fallas en un arrancador se aconseja el siguiente procedimiento:
1. Inspeccione el arrancador del motor y elementos de sobrecarga (reemplace los arrancadores que muestren daño por calor, arcos eléctricos o suciedad). Cuando un arrancador muestre quemaduras se debe reemplazar.
2. Restablezca el relevador de sobrecarga en caso de que no exista indicación visual de falla o daño. Cuando hay alguna indicación visual de daño se debe reemplazar el relevador de sobrecarga.
3. Observe el arrancador del motor por varios minutos para ver si el motor arranca después de restablecer el relevador de sobrecarga. Si el relevador de sobrecarga permanece abierto, entonces el problema continúa.
4. Verifique el voltaje al arrancador si al restablecer el relevador de sobrecarga o elemento térmico, no arranca el motor. Verifique el voltaje adelante del arrancador en caso de que la lectura sea 0 V (cero volts.). El voltaje es aceptable si la lectura está dentro del 10% del valor nominal de voltaje del motor, en caso contrario no es aceptable.
5. Energice el arrancador y verifique sus contactos, si el voltaje en el arrancador está presente y en el nivel correcto. Los contactos al arrancador están bien si la lectura del voltaje es aceptable, cuando no hay lectura de voltaje. Desconecte el arrancador y reemplace los contactos.
6. Si el voltaje sale del arrancador, verifique el relevador de sobrecarga cuando no hay problema en los contactos. Desconectar y reemplazar el relevador de sobrecarga si la lectura es 0 V. (cero volts.) Cuando la lectura de voltaje es aceptable y el motor no opera, entonces el problema no es el arrancador.
Forma de aislar la falla de un circuito de potencia y uno de control.
Se puede hacer por medio de optocopladores o por medio de transformadores a pulsos.
El optocoplador permite conseguir un buen aislamiento eléctrico entre el circuito de control y el de potencia. Este tipo de aislamiento ofrece como inconveniente la posibilidad de disparos espúreos en las conmutaciones del interruptor de potencia, debido a la capacidad parásita entre el LED y el fototransistor.
Otro problema se debe a la diferencia de potencial entre las tierras del fotodiodo y del fototransistor que no debe superar la tensión de ruptura. Para minimizar estos dos inconvenientes se pueden usar fibras ópticas, (inmunidad al ruido EMI, aislamiento de alta tensión y evitan el efecto inductancia de los cables largos).
 No permiten transportar potencia, sólo señal, por lo que será necesario una fuente de alimentación auxiliar y un amplificador.
La otra opción que es a través de transformador de pulsos tenemos que permite transportar una señal de cierta potencia, y a veces puede evitarse el uso de una fuente de alimentación auxiliar.
 El problema es que no pueden usarse pulsos de baja frecuencia debido a la inductancia de magnetización. Para pulsos de frecuencias superiores a la decena de kHz y con D≈0.5 pueden conectarse directamente, conectándose bien a la puerta de transistores de potencia, o en circuitos análogos a los vistos sustituyendo a optocopladores.
EQUIPO, INSTRUMENTOS Y HERRAMIENTA: 
· Fuente de alimentación de 220 VCA, 3 Fases, 60 Hz 
· Módulo de Control 
· Multímetro 
· Herramienta y Fusibles: Cada equipo proporcionará estos elementos 
DESARROLLO
Como se menciona la primera parte de la práctica consiste en conocer en general el módulo de control, y todos los elementos con los que cuenta. En general, con esta accesoria con la que se va a trabajar durante el semestre, se puede dividir en dos partes, una sección de fuerza y una sección de control.
La primera parte que es la sección de fuerza se muestra a continuación, es donde se conectan todos los elementos que finalmente se controlaran, en este caso los motores trifásicos que tenemos en el laboratorio.
La segunda parte, constituye la parte de control, en ella se encuentran las bobinas de los relevadores de control, y unos relevadores de tiempo, así como botones de control, normalmente abiertos y normalmente cerrados.
Después de reconocer el tablero, se probaron cada uno de los elementos con los que cuenta el módulo final, y se observó si funcionamiento, desde el interruptor de seguridad, el acciona de acuerdo a la corriente de corto circuito y se dispara a 4 ciclos, con un tiempo de duración de 4 ciclos/60 cps = 0.0667 segundos, este sirve para la protección del módulo general.
La protección de sobre carga, que se utilizan para proteger al motor de una sobrecarga, esta sobrecarga puede ser por forzar el motor a trabajos que no son de su potencia.
 Loa Relevadores que se utilizan como elementos auxiliares en los circuitos de control, donde se cuentan con 3 relevadores instantáneos y 2 relevadores de tiempo, los primeros, simplemente hace que sus contactos se abran o se cierren al instante después de energizar la bobina, y cuentan con dos contactor auxiliares de control, uno abierto y uno cerrado, los cuales se utilizan para realizar el control y otros 3 que generalmente se utilizan para la potencia del circuito, los tres son normalmente abiertos.
Dentro de los relevadores de tiempo tenemos de 2 tipos TON y TOF, los primeros, como su nombre los dice, los contactos se acciones después que pasa un tiempo después de energizarla bobina y los otros funcionan al contrario, los contactos se va a accionar, después de transcurrir un tiempo después de desenergizar la bobina.
El tablero también cuenta con elementos de mando o de control, en este caso es una estación de botones, unos normalmente abiertos y unos normalmente cerrados.
También se realizaron diferentes tipos de prácticas de control, como lo fue un control manual a 2 hilos, como el que se muestra a continuación, el cual solo enciende el motor mientras tengamos presionado el botón de arranque.
También se realizó un control automático a 2 hilos, el cual arranca el motor una vez presionado el botón de arranque y solamente se parara hasta presionar el botón de paro, esto funciona mediante el enclave del mismo.
De igual forma, se realizó una inversión de giro automática de un motor, el cual hace girar el motor de un sentido y no deja cambiar de sentido, hasta parar el motor y presionar el botón para cambiar de sentido.
Finalmente se realizó un control semiautomático, en donde se involucró a todo el salón, la finalidad es de después de arrancar un motor, a los 10 segundos se active un segundo motor, y después de otros 10 segundos, se active un tercer motor y así sucesivamente. Así es como se debe arrancar varios motores en una planta, ya que no se pueden arrancar todos al mismo tiempo.
CUESTIONARIO
17. Qué es un circuito de fuerza 
Tipo de circuito que transporta potencia a cargas eléctricas. Es el encargado de alimentar al elemento final de control (motor, calefacción, electro freno, iluminación, etc). Está compuesto por el contactor, elementos de protección (como pueden ser los fusibles, relé térmico, relés termo magnéticos, etc) y un interruptor termo magnético.
Los circuitos se representan a través de diagramas los cuales se interpretan con símbolos que corresponden a los elementos reales, como son número de fases, interruptores, contactos, bobinas, elementos térmicos, motores, sensores ópticos inductivos, capacitivos y todo lo que implica una instalación eléctrica de fuerza o de control.
18. Qué es un circuito de control 
Los circuitos de control son aquellos que reciben y procesan la información de cualquier sistema industrial sobre las condiciones del mismo. Esta información representa hechos tales como, posiciones mecánicas de partes móviles, temperaturas en diferentes lugares, velocidades, rpm, tipos de materiales, etc. El circuito de control tiene la capacidad de tomar toda esta información empírica y combinarla con la que le suministra el operador. Esta información representa la respuesta deseada del sistema, es decir, el resultado esperado. 
Normalmente consta de elementos de mando (pulsadores, interruptores, etc.), elementos de protección, bobinas de contactores, temporizadores, y contactos auxiliares.
El control se diseña de acuerdo a lo que se plantea en el problema y se analiza en base a un razonamiento lógico y la secuencia de operación se escribe a través de un diagrama de control, que puede ser por Nemónicos, por bloques, por escalera, por GRAFCET o por un Lenguaje de Programación.
19. Qué es un contacto de sello o de enclavamiento y para qué sirve 
Es un dispositivo que controla la condición de estado de cierto mecanismo para habilitar o no un accionamiento. Básicamente se encarga de mantener un estado de control, hasta que algún otro dispositivo establezca un mando contrario para deshabilitarlo. Sirven entre otras cosas para el arranque y paro de un motor, que puede tener diferentes aplicaciones, ya sean de seguridad, como mantener cerrada una puerta, o simplemente mantenerlo alimentado.
20. Qué es un arrancador a tensión plena 
Dispositivo que eleva la velocidad del motor desde el estado de motor detenido hasta el de motor girando a la velocidad de régimen permanente, mediante la conexión del estator directamente a la línea, través del contactor y dispositivos de protección como los fusibles y relé térmico.
En el instante de cerrar el contactor del estator, el motor desarrolla el máximo par de arranque y la corriente queda limitada solamente por la impedancia del motor. A medida que el motor acelera, el deslizamiento y la corriente disminuyen hasta que se alcanza la velocidad nominal. La intensidad de corriente durante la fase de arranque puede tomar valores entre 6 a 8 veces mayores que la corriente nominal del motor.
21. Qué es un seccionador 
Es un dispositivo que tiene la función de aislar eléctricamente una instalación o circuito eléctrico de la red de alimentación eléctrica, dejando dicha instalación o circuito sin carga o en vacío.
22. Qué es un controlador y para qué sirve 
Elemento o grupo de elementos que sirven para gobernar, en alguna forma predeterminada, la potencia eléctrica suministrada a los equipos, a los cuales están conectados.
Con el Controlador, se realizan todas las aplicaciones de automatización a través del sistema de fuerza y su operación se ejecuta por el circuito de control.
Los controladores, sirven para operar, controlar, proteger y parar un sistema eléctrico de fuerza, de alumbrado, de contactos, de seguridad, de protección, neumático, hidráulico y en general realizar a través de él, todo tipo de control y automatización
23. Qué es un contactor y para qué sirve 
El contactor es un dispositivo electro-mecánico de mando, que actúa de forma similar a un interruptor, y puede ser gobernado a distancia, a través del electroimán que lleva incorporado. Son equipos accionados mediante electromagnetismo, que proporcionan un medio seguro y conveniente para conectar e interrumpir circuitos de fuerza, como: sistemas de alumbrado, soldadoras, banco de resistencias, calefacción y en donde se requiera hacer la apertura y cierre de un sistema de potencia.
El contactor lleva como elementos esenciales:
a) Contactos principales: usados para alimentar el circuito de potencia.
b) Contactos auxiliares: empleados para alimentar a la propia bobina y a otros dispositivos de mando y lámparas de aviso.
c) La bobina: es quien realiza la apertura o cierre de los contactos, ya sean los principales o los auxiliares.
24. Qué es un relevador y para qué sirve 
El relevador es un dispositivo electromecánico, que funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. 
Sirve como elemento de control, en un circuito de control, entre otras cosas.
25. Qué es un interruptor y para qué sirve
Elemento destinado a abrir o cerrar en aire un circuito, solamente después de que se ha desconectado la carga por algún otro medio, pero que puede tener potencial aplicado en el momento de su operación. Estos equipos generalmente deben de operarse sin carga, es decir en el circuito de fuerza no debe circular corriente, si a este elemento le añadimos un fusible, lo llamaremos interruptor. 
Sirve para proteger contra sobrecorriente a conductores y equipos que se conecten en la salida del interruptor e interrumpir el circuito cuando la corriente alcance un valor que pueda producir temperaturas excesivas o peligrosas en los conductores o en el aislamiento de los mismos sistemas de operación, ya sean circuitos de fuerza o de control.
26. Que es un elemento térmico y como funciona 
Dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos valores máximos. El Interruptor Termo magnético acciona de acuerdo a la corriente de corto circuito o de sobrecarga, al excitar el circuito magnético atrae a su armadura y el desconectador se libera instantáneamente. Existen interruptores con disparo magnético ajustable los cuales contienen unos relojes o perillas en su parte interior de la carátula del mismo. 
Regularmente el disparo lo hacen en 6 ciclos, estos equipos abren las tres fases, cuando existe una falla en cualquiera de las líneas de alimentación.
27. Escriba cinco sistemas de producción, en donde se emplea el arrancador magnético 
CONCLUSIONESRufino Gil Morales
Durante el desarrollo de esta práctica hemos podido comprobar el funcionamiento de cada uno de los elementos de nuestro tablero de pruebas, tales como interruptores, arrancador, contactores, bobinas, relevador de tiempo. Esto cobra gran importancia debido a que si no se conoce con precisión lo que se tiene, la tarea de controlar y automatizar, usando un tablero como este, se convierte en una tarea virtualmente imposible de realizar.
Víctor Hernández Cedeño
Dentro de esta práctica, se muestra y se prueban todas y cada una de las partes del módulo, con el que se trabajara en el semestre, interruptores de seguridad, contactores, relevadores instantáneos y temporizados y elementos de mando. Mediante el entendimiento del funcionamiento de los elementos de control se pudieron realizar diferentes tipos de controles, desde controles manuales, hasta automáticos.
Jorge Ramírez González
El conocimiento de los diferentes dispositivos manejados en el laboratorio es de mucha importancia para poder evitar accidentes dentro del laboratorio, además nos ayuda a saber el principio de funcionamiento y reforzar el conocimiento teórico dado en las clases, en lo particular la parte de laboratorio a mí me gusta mucho, ya que para aprender yo necesito manipular los dispositivos.
Alonso Tenorio Rodríguez
En esta práctica se comprobaron aspectos teóricos que tenía sobre el funcionamiento de los contactores, relevadores, interruptores, bobinas, temporizadores, etc., qué únicamente tenía conocimiento de ellas gracias a algunos programas que había realizado en programación escalera. Fue interesante manejar contactores y bobinas para realizar controles manuales, semiautomáticos y automáticos, y el dinamismo de las conexiones.
Rodrigo Valverde Castillo
Esta práctica me ayudo a conocer los diferentes dispositivos de para el control de potencias, su forma de operación y la manera en la que se tienen que hacer las conexiones para poder diseñar un arranque y paro de manera real. Se me hizo una práctica bastante dinámica debido que es más fácil aprender manipulando los diferentes dispositivos. El funcionamiento de estos dispositivos es muy fácil ya que la principal cualidad que tienen es que funcionan por medio de lógica, solo se necesita un poder de análisis.
	Capítulo: ÍNDICE
	2
	
L1L2L3
CONTACTOR ACONTACTOR B
L1L2L3
SOBRECARGA 
UNO
SOBRECARGA 
DOS
CONTACTOR C
L1
L2
L3
CONTACTOR A
CONTACTOR B
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L3
SOBRECARGA UNO
SOBRECARGA DOS
CONTACTOR C
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SCR1SCR2
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