Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
Control de Motores Eléctricos I N S T A L A C I O N E S E L É C T R I C A S A U T O M A T I Z A D A S RONI DOMÍNGUEZ S i s t e m a s d e a u t o m a t i s m o s e l é c t r i c o s i n d u s t r i a l e s c o n L ó g i c a C a b l e a d a Control de Motores Eléctricos Sistemas de Automatismos Eléctricos con Lógica Cableada MANUAL TEÓRICO-PRÁCTICO Roni Domínguez 2020 FARADAYOS http://faradayos.blogspot.com/ TABLA DE CONTENIDO Capítulo 1- Introducción a las instalaciones eléctricas automatizadas --------------------------------- 8 1.1- Términos en instalaciones automatizadas ---------------------------------------------------------- 8 1.2- Elementos de una instalación automatizada ------------------------------------------------------- 9 1.2.1- Elementos operativos --------------------------------------------------------------------------------- 9 1.2.2- Accionadores o actuadores -------------------------------------------------------------------------- 9 1.2.3- Sensores o captadores ------------------------------------------------------------------------------ 10 1.2.4- Elemento de mando --------------------------------------------------------------------------------- 11 1.3- Desarrollo de los automatismos industriales ----------------------------------------------------- 11 1.4- Estructura y componentes de las instalaciones de automatismos -------------------------- 14 1.7- Automatización industrial ---------------------------------------------------------------------------- 15 Capítulo 2- Conexión de motores eléctricos ---------------------------------------------------------------- 16 2.1.- Clasificación de los motores eléctricos ----------------------------------------------------------------- 16 2.2- Motores eléctricos trifásicos de 6 terminales ---------------------------------------------------- 19 2.3- Motores eléctricos trifásicos de 9 terminales ---------------------------------------------------- 22 2.4- Motores eléctricos trifásicos de 12 terminales -------------------------------------------------- 25 2.5- Motores de inducción con rotor bobinado ------------------------------------------------------- 27 2.6- Motores de corriente continua --------------------------------------------------------------------------- 28 Capítulo 3- Elementos de mando y señalización ----------------------------------------------------------- 30 3.1- Captadores electromecánicos ----------------------------------------------------------------------- 30 3.4- Pulsadores ----------------------------------------------------------------------------------------------- 31 3.2- Interruptores selectores ------------------------------------------------------------------------------ 34 Selector eléctrico rotativo ------------------------------------------------------------------------------------- 34 3.5- Botón de paro de emergencia ----------------------------------------------------------------------- 38 3.6- Lámparas de señalización ---------------------------------------------------------------------------- 40 Siímbolos de luces piloto (Norma Europea IEC) ------------------------------------------------------- 42 3.6.4- Botón pulsador con luz piloto --------------------------------------------------------------------- 44 3.6.5- Balizas y columnas de señalización --------------------------------------------------------------- 47 Capítulo 4- Contactores, arrancadores manuales y magnéticos ---------------------------------------- 50 4.1- Contactor ------------------------------------------------------------------------------------------------ 50 4.1.1- Partes del contactor --------------------------------------------------------------------------------- 51 4.1.2- Funcionamiento del contactor -------------------------------------------------------------------- 52 4.1.3- Bloque de contactos auxiliares -------------------------------------------------------------------- 54 4.2- Arrancadores manuales ------------------------------------------------------------------------------- 56 4.2.1- Arrancador manual sencillo o monopolar ------------------------------------------------------ 56 4.2.2- Arrancador manual doble o bipolar -------------------------------------------------------------- 56 4.2.3- Arrancador manual triple, tripolar o trifásico -------------------------------------------------- 57 4.2.4- Desventajas de los arrancadores manuales ---------------------------------------------------- 58 4.3- Arrancador magnético -------------------------------------------------------------------------------- 58 4.3.1- Circuito de control a dos hilos --------------------------------------------------------------------- 59 4.3.2- Circuito de control a tres hilos -------------------------------------------------------------------- 60 Capítulo 5- Dispositivos de protección -------------------------------------------------------------------- 62 5.1- Disyuntor, breaker o interruptor automático ---------------------------------------------------- 63 5.1.1- Tipos de interruptores automáticos magnetotérmicos -------------------------------------- 64 5.2- Overload o relé térmico------------------------------------------------------------------------------- 66 5.2.1- Principio de funcionamiento ---------------------------------------------------------------------- 67 5.2.2- Clasificación ------------------------------------------------------------------------------------------- 70 5.4- Guardamotor -------------------------------------------------------------------------------------------- 74 5.4.1- El guardamotor magnetotérmico en el arranque directo ----------------------------------- 76 5.4.2- Como se conecta un guardamotor --------------------------------------------------------------- 77 5.4.3- Guardamotor con contactor ----------------------------------------------------------------------- 78 Capítulo 6- Relays --------------------------------------------------------------------------------------------- 79 6.1- Relays -------------------------------------------------------------------------------------------------------- 79 6.1.2- Conexión de relay de 8 pines y 11 pines -------------------------------------------------------- 81 6.2- Relays estado sólido -------------------------------------------------------------------------------------- 85 Capítulo 7- Temporizadores o timers --------------------------------------------------------------------- 90 7.1- Temporizador o timer ------------------------------------------------------------------------------ 90 7.2- Temporizador a la conexión o al trabajo (ON-DELAY) --------------------------------------- 90 7.3- Temporizador a la desconexión o al reposo (OFF-DELAY) ---------------------------------- 91 7.4- Conexión de temporizador de 8 pines ---------------------------------------------------------- 93 Capítulo 8- Circuitos de automatismos básicos --------------------------------------------------------- 96 8.1- Tipos de circuitos ------------------------------------------------------------------------------------ 96 8.2- Estructura para instalación de un motor eléctrico ------------------------------------------- 96 8.3- Esquemas de fuerza y mando -------------------------------------------------------------------- 98 8.4- Conexión y protección del circuito de mando------------------------------------------------- 99 8.5- Control a dos hilos --------------------------------------------------------------------------------- 100 8.6- Control a tres hilos --------------------------------------------------------------------------------- 101 8.7- Arranque-paro desde múltiple estaciones ---------------------------------------------------- 106 8.8- Control Jog -------------------------------------------------------------------------------------------108 8.9- Señalización de la marcha ------------------------------------------------------------------------ 110 8.10- Señalización de parada ------------------------------------------------------------------------- 111 8.11- Luz piloto de prueba ---------------------------------------------------------------------------- 111 8.13- Mando intermedio mediante relay de control -------------------------------------------- 114 8.14- Inversión del sentido de giro de motores trifásicos -------------------------------------- 115 Capítulo 9- Transformador de control ------------------------------------------------------------------ 131 9.1- Transformador de control ------------------------------------------------------------------------ 131 Capítulo 10- Actuadores ----------------------------------------------------------------------------------- 134 10.2- Soleonoide ------------------------------------------------------------------------------------------- 134 10.3- Electrovalvula o válvulas solenoides ----------------------------------------------------------- 135 Capítulo 11- Arranque de motores eléctricos --------------------------------------------------------- 138 11.1- Arranque directo -------------------------------------------------------------------------------- 138 11.2- Arranque estrella-delta o estrella-triangulo ----------------------------------------------- 140 11.3- Arranque de motores de devanados partidos “part-winding” ------------------------ 145 11.5- Arranque estatórico por resistencias ------------------------------------------------------- 147 11.6- Arranque mediante resistencias rotóricas ------------------------------------------------- 149 11.7- Arranque por autotransformador ----------------------------------------------------------- 153 11.8- Arranque electrónico --------------------------------------------------------------------------- 156 11.9- Arranque de motores trifásicos en redes monofásicas --------------------------------- 160 11.10- Arranque de motores monofásicos con componentes trifásicos --------------------- 162 Capítulo 12- Sensores electromecánicos y electrónicos --------------------------------------------- 163 12.1- Interruptor de presión ------------------------------------------------------------------------- 163 12.2- Limit Switch, interruptor de posición o final de carrera -------------------------------- 166 12.3- Interruptor de flujo ----------------------------------------------------------------------------- 171 12.4- Interruptor de temperatura o termostato ------------------------------------------------- 172 12.5- Interruptor de nivel o flotador eléctrico ---------------------------------------------------- 174 12.6- Sensores de proximidad o presencia -------------------------------------------------------- 176 12.7- Conexión de los sensores de proximidad -------------------------------------------------- 184 Capítulo 13- Control de velocidad de motores eléctricos ------------------------------------------- 186 13.1- Motor trifásico de inducción de dos velocidades----------------------------------------- 186 13.3- Variadores de frecuencia ---------------------------------------------------------------------- 191 Capítulo 14- Frenado de motores eléctricos ---------------------------------------------------------- 200 14.1- Frenado por contracorriente ----------------------------------------------------------------- 200 14.2- Frenado por inyección de corriente continua --------------------------------------------- 201 14.3- Frenado de electromecánico ----------------------------------------------------------------- 203 Capítulo 15- Paneles o armarios eléctricos de automatismos -------------------------------------- 205 15.1- Tipos de tableros eléctricos ----------------------------------------------------------------------- 205 15.2- Panel de control eléctrico -------------------------------------------------------------------------- 207 15.3- Aspectos constructivos ------------------------------------------------------------------------- 208 15.4- Elementos de cableado y conexión ---------------------------------------------------------- 210 15.5- Fijación del cableado --------------------------------------------------------------------------- 216 15.6- Elementos para la climatización -------------------------------------------------------------- 219 15.7- Pasos para el armado del armario eléctrico ---------------------------------------------------- 220 15.8- Numeración de bornera y cables ----------------------------------------------------------------- 225 Capítulo 16- Sistemas de transferencia automática -------------------------------------------------- 228 16.1- Interruptores de transferencia manual ----------------------------------------------------- 228 16.2- Sistemas de transferencia automático ------------------------------------------------------ 229 16.4- Detección y localización de averías en interruptores de transferencia automáticos -------------------------------------------------------------------------------------------------- 234 Capítulo 17- Control con dispositivos electrónicos --------------------------------------------------- 236 17.1- Diodos -------------------------------------------------------------------------------------------------- 236 17.2- Rectificadores----------------------------------------------------------------------------------------- 238 17.3- Diodo zener ------------------------------------------------------------------------------------------- 245 17.4- Transistor ---------------------------------------------------------------------------------------------- 247 17.5- Transistores de Efecto de Campo ---------------------------------------------------------------- 250 17.5.2- Transistor IGBT ------------------------------------------------------------------------------------- 256 17.6- Tiristores ----------------------------------------------------------------------------------------------- 258 Capítulo 18- Mantenimiento y reparación de instalaciones eléctricas automatizadas -------- 264 18.1- Procedimiento general para el mantenimiento de sistemas de control ------------- 264 18.2- Mantenimiento a los arrancadores, contactores y relés magnéticos ---------------- 267 18.3- Mantenimiento a dispositivos auxiliares de los circuitos de control ----------------- 269 18.4- Detección y localización de averías en circuitos de control ---------------------------- 269 18.5- Averías en contactores ------------------------------------------------------------------------- 270 18.6- Estrategia para la localización de fallas en circuitos de control ----------------------- 275 18.9- Ejemplos de diagnostico de fallas en circuitos de automatismos --------------------- 278 Apéndices ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 281 A- Símbolos de controles eléctricos (normas americana ANSI y NEMA) ---------------------- 281 B- Símbolos de controles eléctricos (norma europea IEC) --------------------------------------- 283 Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 7 Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 8 Capítulo 1- Introducción a las instalaciones eléctricas automatizadas Automatizar significa establecer un sistema capaz de sustituir al hombre (total o parcialmente) en el desempeño de una tarea que debe efectuarse de forma fiable y satisfactoria. Las instalaciones que son capaces de desempeñar este tipo de procesos automáticosse denominan instalaciones automatizadas. Las instalaciones o sistemas automatizados presentan dos ámbitos o niveles de aplicación fundamentales: • Instalaciones automatizadas industriales. • Instalaciones automatizadas en viviendas y edificios (domóticas). Las instalaciones automatizadas industriales suelen establecerse para que constituyan sistemas que sean capaces de optimizar procesos, reducir costes y mano de obra, acelerar la producción, etc. Un ejemplo de una instalación automatizada industrial puede ser la gestión del traslado de una mercancía a través de una cinta transportadora. Por otro lado, los sistemas domóticos son aquellas instalaciones aplicadas a viviendas y edificios que tienen la finalidad de proporcionar confort, seguridad y ahorro energético. Un ejemplo de instalación domótica muy usual es el control de toldos y persianas en función de la luminosidad o de la ausencia/ presencia de inclemencias meteorológicas. 1.1- Términos en instalaciones automatizadas Antes de comenzar a estudiar los fundamentos relacionados con las instalaciones automatizadas, es conveniente conocer ciertas definiciones básicas. Estas son: • Automática: la automática se puede definir como el estudio de los procedimientos que van destinados a la sustitución del operario humano por un sistema artificial cuyo fin es la realización de una tarea que estará previamente planteada o programada. • Automatización industrial: la automatización industrial es la aplicación y el estudio de la automática para establecer sistemas que sean capaces de controlar procesos en el ámbito industrial. • Automatismo: el automatismo es un dispositivo que es capaz de sustituir acciones manuales para garantizar el buen funcionamiento de una máquina o incluso de una instalación. • Autómata: el autómata o autómata programable es un dispositivo capaz de realizar el funcionamiento de un automatismo. Esto es posible gracias a un programa informático implantado en el autómata que puede ser escrito y modificado desde un terminal externo. • Domótica: la domótica se puede definir como “la automatización aplicada a la vivienda”, por l lo que engloba las tecnologías y mecanismos dedicados a controlar procesos dentro del hogar. Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 9 1.2- Elementos de una instalación automatizada Los elementos que constituyen una instalación automatizada se pueden clasificar en dos bloques fundamentales: elementos operativos y elementos de mando. 1.2.1- Elementos operativos Los elementos operativos son capaces de actuar directamente sobre una máquina o bien detectar variaciones en el entorno que condicionará el funcionamiento de la instalación. Estos elementos pueden hacer que una máquina se mueva o efectúe una acción determinada. Los elementos operativos se dividen en dos grupos: los accionadores o actuadores (motores) y los sensores o captadores (fotodiodos, sensores de temperatura, etc.). 1.2.2- Accionadores o actuadores Un accionador es un dispositivo que, en respuesta a la señal procedente de un elemento de mando, actúa sobre alguna variable de salida, ya que es capaz de transformar la señal que recibe (por lo general, procedente de un automatismo) en un trabajo útil. Los accionadores suelen estar gobernados por un elemento de mando y pueden requerir de algún preaccionamiento para amplificar la señal que se les suministra. Esta amplificación previa consiste en permitir o interrumpir el suministro de energía desde la fuente al accionador. Los motores de corriente continua y alterna son los actuadores más utilizados en el ámbito industrial. Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 10 Motor eléctrico 1.2.3- Sensores o captadores Los sensores son dispositivos capaces de adquirir información del entorno. Dicha información puede estar relacionada con la variación de magnitudes físicas concretas o con el estado de determinados componentes. La variación de la magnitud medida, es enviada al elemento de mando en forma de magnitud eléctrica. Para convertir las magnitudes físicas captadas en magnitudes eléctricas, se emplean los denominados transductores. Estos se clasifican según el tipo de señal de transmisión: • Transductores todo o nada: los transductores todo o nada pueden transmitir una señal binaria (0, 1). Los finales de carrera son un ejemplo de transductores de este tipo. Final de carrera • Transductores numéricos: transmiten combinaciones binarias. Los encoders son transductores de este tipo. • Transductores analógicos: suministran una señal analógica (5 V, 24 V, etc.). Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 11 1.2.4- Elemento de mando El elemento de mando suele ser un autómata programable, aunque también pueden utilizarse otros aparatos controladores. El elemento de mando constituye el centro del proceso automatizado y debe ser capaz de comunicarse con todos y cada uno de los dispositivos que constituyen la instalación automatizada. 1.3- Desarrollo de los automatismos industriales La evolución de los automatismos industriales surge de la necesidad de mejora de los antiguos sistemas y técnicas de control manual, que requerían una mano de obra extremadamente cualificada y ralentizaban enormemente la velocidad y competitividad de los procesos. El primer escalón en la mejora de estos procesos surge a partir de la aparición de la lógica cableada, donde parte de las antiguas técnicas manuales son sustituidas por equipos eléctricos y electromecánicos corno contactares, relés o temporizadores. Sin embargo, a finales de los años sesenta, los procesos industriales eran cada vez más exigentes, y los sistemas de automatización mediante lógica cableada empezaron a plantear problemas como la necesidad de disponer de personal altamente cualificado para desempeñar las tareas de diseño, ejecución y mantenimiento de las instalaciones. Además, las reparaciones por averías para reemplazar los componentes del sistema de automatización implicaban un gran coste, ocasionando enormes pérdidas económicas por la parada del proceso industrial. Fig 1. 1 - Evolución de los automatismos industriales También el proceso de actualización de las instalaciones mediante relés era muy largo y costoso, ya que los técnicos eléctricos tenían que volver a reubicar y recablear de forma individual cada una de las máquinas del proceso. Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 12 Panel de control utilizando lógica cableado basada en el control mediante relay. Este fue el problema al que se enfrentó General Motors en sus industrias de fabricación de automóviles, las cuales usaban cientos o miles de relés, temporizadores de levas, secuenciadores de tambor y controladores de lazo cerrado. Pensaron en reducir costes en las instalaciones de lógica cableada debido a los continuos cambios de producción que se realizaban en la fabricación, y empezaron a buscar un sistema de control económico, flexible y robusto. En 1968, la empresa Bedford Associates asumió la automatización de la planta industrial de General Motors, lo que derivó en el lanzamiento al mercado del primer modelo de PLC comercial: el MODICON 084, del cual se vendieron más de 1.000 unidades. El gran éxito del producto derivó en que saliese al mercado el MODICON 184, en 1973. Actualmente, en los procesos de automatización, hay diferentes tipologías para poder llevar a cabo las tareas deseadas. En general, los sistemas de control utilizados son: • La lógica cableada:mediante contactores, relés, temporizadores, contadores y dispositivos eléctricos y electromecánicos de características similares. • Autómatas programables y relés programables: un autómata programable, o PLC, es un dispositivo electrónico programado en lenguaje de alto nivel (cercano al usuario) y por tanto adecuado a la capacidad cognitiva humana, diseñado para realizar un proceso automático en tiempo real realizando tareas secuenciales o combinacionales, con temporizaciones, conteo y funciones aritmético-lógicas mediante entradas y salidas analógicas o digitales en condiciones de trabajo adversas. Los PLCs se utilizan básicamente en el sector industtial, dada su enorme potencia, como en las cadenas de producción, control de robots y similares. La diferencia con los relés programables, también conocidos como módulos lógicos, es que estos se utilizan en automatización para el sector terciario y residencial (domótica, alumbrado de tiendas, control de automatismos de gestión energética en edificios y similar). Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 13 Relay programable de Eaton • PCs industriales: un PC industrial es una plataforma informática para aplicaciones industriales. Se utilizan en el control de procesos y adquisición de datos dada su gran capacidad de cálculo, potencia de procesamiento y memoria. Debido a que su arquitectura es estándar a un PC, son de bajo coste pero además son más fiables y expansibles que. los PCs domésticos. Computadora o PC industrial Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 14 1.4- Estructura y componentes de las instalaciones de automatismos Un sistema automatizado está constituido por los elementos y bloques funcionales que se muestran en la Figura 1.9: 1. Red eléctrica. Suministro trifásico de energía que puede proceder de: • Un centro de transformación de compañía, en industrias muy pequeñas. • Uno o varios transformadores propios (como ocurre en la mayoría de las industrias actuales). 2. Línea de entrada a la instalación eléctrica. Si procede de un transformador de compañía se denominará derivación individual. 3. Cuadro general de baja tensión (CGBT) y cuadros y armarios secundarios. Contienen los dispositivos de protección, maniobra y gestión del sistema automatizado (aparamenta eléctrica). En algunas instalaciones eléctricas industriales todos los dispositivos se encuentran alojados bajo una misma envolvente, pero lo más común es disponer armarios o cuadros independientes para los circuitos que alimentan a los receptores y para los circuitos de gestión y control. 4. Zona de mando y control. Aquí es donde los operarios interactúan con el sistema automatizado, a partir de mandos, pupitres o salas de operaciones. También es posible llevar a cabo una monitorización de los procesos. 5. Sensores y detectores. Son las entradas del sistema automatizado que se encargan de medir variables externas y enviar información captada en forma de señales eléctricas. Existen numerosos tipos de sensores, dependiendo del tipo de variables que son capaces de medir. Algunos ejemplos de sensores y detectores son: capacitivos, inductivos, magnéticos, de temperatura, de presión, de velocidad, de nivel, de posición, etc. 6. Receptores y actuadores. Son las salidas del sistema eléctrico. Los más comunes en instalaciones de automatismos industriales son los motores, resistencias, baterías de condensadores, electroválvulas, lámparas de señalización, células robotizadas, etc. 7. Conductores eléctricos. Encargados de transmitir la energía eléctrica o las señales de información entre los diversos componentes del sistema automatizado. Estructura de una instalación automatizada Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 15 En las instalaciones de automatismos industriales, los conductores y circuitos eléctricos pueden dividirse en dos grupos: • Circuitos de fuerza: los circuitos de fuerza o potencia son] os encargados de suministrar energía eléctrica a los receptores del sistema automático (generalmente máquinas eléctricas rotativas). • Circuitos de maniobra o control: los circuitos de maniobra, o circuitos de control, se encargan de alimentar a los sensores, detectores, electroimanes, mandos, pulsadores, temporizadores y demás componentes de gestión y supervisión de la instalación. Es sobre los circuitos de maniobra donde los operarios interactúan con el proceso. El cableado de los circuitos de fuerza es independiente del cableado de los circuitos de maniobra, y ambos circuitos se interrelacionan mediante componentes eléctricos comunes a ambos, como contactores, relés térmicos y similares, tal como será estudiado en unidades posteriores del libro. 1.7- Automatización industrial En el ámbito de la producción industrial, la automatización de procesos ha pasado de ser una herramienta de trabajo opcional a un elemento fundamental si se desea competir en el mercado globalizado. Todo empresario debe establecer sistemas de automatización para aumentar la fiabilidad de sus productos, disminuir tiempos de producción, efectuar tareas complejas, reducir desechos o piezas defectuosas y, especialmente, aumentar la rentabilidad. Dentro de los objetivos que se pretenden alcanzar a la hora de automatizar un proceso industrial, destacan: • Diminuir la mano de obra necesaria. • Simplificación del trabajo. • Aumento de la eficiencia. • Disminuir errores de producción. • Aumento de la calidad de los productos. • Aumento de la productividad. • Mejorar la competitividad de la empresa. Los sistemas de automatización industrial gozan cada día de mayor demanda dado que el avance de la tecnología va íntimamente unido al aumento de la competividad con otras empresas en concepto de calidad, fiabilidad y volúmenes de producción. Respecto a las áreas donde se desarrolla esta disciplina, destacan: • Minería. • Medicina. • Mecánica. • Textil. • Alimentación. En definitiva, los sistemas automatizados son implantados en cualquier industria en la que se desee mejorar, abaratar y acelerar la producción. Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 16 Capítulo 2- Conexión de motores eléctricos Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que convierte la energía eléctrica en energía mecánica. La mayoría de los motores eléctricos funcionan a través de la interacción el campo magnético generado en las bobinas internas del motor, estos campos pueden generar fuerza en forma de rotación de un eje. A nivel industrial y comercial los motores eléctricos juegan un papel imprescindible, ya que son los elementos motrices de las maquinarias y equipos, tales como sistemas de bombeo, compresores de los sistemas de aire acondicionado, correas transportadoras, ventiladores y una infinidad de aplicaciones. 2.1.1- Clasificación de los motores eléctricos La clasificación de los motores viene fundamentalmente según la fuente de alimentación de los mismos. Por lo que estos se pueden clasificar en dos grandes grupos, los motores eléctricos de corriente continua (CC o DC) y los motores de corriente alterna (CA). Los motores AC son los tipos más utilizados. Estos se pueden clasificar a su vez en motores monofásicos y en motores trifásicos. 2.1.2- Como se conecta de un motor monofásico de fase partida de doble voltaje. Algunos motores monofásicos de fase partida se fabrican con 2 bobinados de trabajo para conectarse a 2 voltajes comerciales, 110 Y 220 Volts de corriente alterna.Motor monofásico de fase partida con 2 bobinados de marcha o trabajo Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 17 Este tipo de motor conserva misma potencia (hp) indistintamente de la conexión. Si los 2 bobinados de trabajo, si se conectan en paralelo la resistencia es la mitad que si se conectan en serie. Si lo contamos con 220 Volts, consumirá solo la mitad de corriente. "Si tenemos 220 volts los bobinados de trabajo van en serie, si tenemos 110 volts van en paralelo" Conexiones para bajo voltaje Conexiones en bajo voltaje para motor monofásico de fase partida de doble voltaje En 110 voltios los bobinados de marcha se conecta en paralelo. Conexiones en alto voltaje para motor monofásico de fase partida de doble voltaje Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 18 En 220 voltios los bobinados de marcha se conecta en serie y en medio de estos una terminal del bobinado de arranque se conecta para que al bobinado de arranque por medio de este “divisor de voltaje” le lleguen solo 110 voltios. Es importante recordar que el bobinado de arranque en bajo voltaje se alimento a plena tensión 110 volts. En alto voltaje no deseamos que le lleguen los 220 volts, por lo que limitamos el voltaje por medio de conexión serie-paralelo. 2.1.3- Como se cambia el sentido de giro de un motor monofásico de fase partida. Los motores monofásicos de fase partida pueden girar porque en el arranque se conectan como motores bifásicos. El cambio de giro se obtiene modificando la secuencia del bobinado de arranque con respecto al bobinado de trabajo. Estos cables son las terminales T5 y T8 pertenecientes al bobinado de arranque. Conexiones para cambio de giro de motor monofásico de fase partida 2.1.4- Marcado de las terminales NEMA por código de color Para obtener un motor para dos tensiones, se cuenta con doble bobinado de marcha, estos se conectaran en paralelo para bajo voltaje (110 voltios) y en serie para alto voltaje (220 voltios). El marcado de las terminales NEMA tiene un código de color que no todos los fabricantes sigen, las terminales T1, T2 , T3 , T4 corresponden a 2 bobinados de marcha, las terminales de bobinados de arranque son T5, T6, T7 y T8, dado que la mayoría de los motores monofásicos cuentan con un solo bobinado de arranque a las terminales T6 y T7 no se les ha asignado color para la protección térmica P1 y P2. https://1.bp.blogspot.com/-ZUpUnY4Ew90/U3fT7fmzKnI/AAAAAAAABKE/4JvPGVoCQ0Q/s1600/motor+1c.bmp Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 19 COLOR DE LAS TERMINALES DEL MOTOR DE FASE PARTIDA T1 = Blue (azul) T5 = Black (negro) P1 = No asignado T2 = White (blanco) T6 = Grey (Gris) P2 = Brown T3 = Orange (naranja) T7 = Pink (Rosado) T4 = Yellow (amarillo) T8 = Red (rojo) 2.2- Motores eléctricos trifásicos de 6 terminales Los motores de 6 terminales son diseñados para trabajar en 2 tensiones, conexión “Triángulo” (Delta) para un voltaje bajo y conexión “Y” (Estrella) para un voltaje alto. La relación entre tensiones es 1,732 (raíz cuadrada de 3) a 1, ejemplo 220/380 voltios. El voltaje más alto es siempre una conexión en estrella. Son fabricados con normas de La Comisión Eléctrica Internacional “Motores IEC" Conexión de motor trifásico de 6 terminales en delta para la menor tensión de servicio 220V https://1.bp.blogspot.com/-uSiqiMv0r-4/VB2sOGSoURI/AAAAAAAABmg/6um15JGuFzw/s1600/MOTOR+DE+6+TERMINALES++conexiones.bmp Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 20 Conexión de motor trifásico de 6 terminales en estrella para la mayor tensión de servicio 380V Configuración interna de los devanados Cuentan con una placa bornera alojada dentro de la caja de conexiones. La bornera trae normalizada su disposición y la identificación de las terminales de los bobinados del estator como en el esquema de la figura siguiente. Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 21 Motor de 6 terminales Las distancia entre los bornes tanto vertical como horizontal son iguales, y normalmente cuenta con tres chapas de cobre, con dos agujeros separados por dicha distancia, de forma tal de poder unir eléctricamente con ellas dos bornes entre si, los bobinado pueden conectarse en estrella o en triangulo. Sistema de conexión de bornes simétricos Recordemos que estamos hablando de motores con normas " IEC", donde los valores de los parámetros de su diseño son diferentes a los del continente americano, la frecuencia nominal utilizada es de 50 en lugar de 60 Hertz. https://4.bp.blogspot.com/-x-GbcldcNYM/VB2pnjV0NvI/AAAAAAAABmI/7vcgZVbsRco/s1600/MOTOR+DE+6+TERMINALES.bmp Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 22 Si conectamos un motor de 220 volts trifásicos y 50 hz. En un sistema de de 220 volts trifásicos y 60 hz. La velocidad del motor aumentara un 20%, en la practica si se lleva a cabo estas conexiones tomarse en cuenta los cambios en los parámetros mecánicos y eléctricos. En el caso de los motores de 6 terminales en vez de utilizar la nomenclatura de U,V y W, utiliza las de terminales T1, T2, T3…T6, pudiéndose conectar tanto para una configuración en estrella como en delta. Conexión de motor trifásico de 6 terminales norma NEMA 2.3- Motores eléctricos trifásicos de 9 terminales Los motores eléctricos trifásicos asíncronos o de inducción, fabricados bajo las norma Estadunidenses de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos NEMA ( National Electrical Manufacturers Association), más comunes tienen 9 terminales. • Se diseñan para dos tensiones, con una relación de 2 a 1. Ejemplo 230/ 460 voltios. • Y dos tipos de conexiones; “Conexiones Tipo Delta “ o “Conexiones Tipo ESTRELLA”, • Cada tipo puede ser conectado en bajo voltaje (en paralelo) y o en alto voltaje (serie) Si comprobamos continuidad identificamos el tipo de conexión, en Delta tendremos 3 grupos de 3 terminales, en Estrella tendríamos 1 grupo de 3 terminales y 3 grupos de 2 terminales. Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 23 Terminales de un motor trifásico de 9 puntas En potencias bajas (hasta 40 HP) las conexiones más utilizadas son Estrella Serie para alto voltaje y Doble Estrella (estrellas en paralelo) en bajo voltaje. Conexión de motor trifásico de 9 terminales con estrella interna a la menor tensión de servicio 220V (doble estrella) Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 24 Conexión de motor trifásico de 9 terminales con estrella interna a la mayor tensión de servicio 440 V (doble estrella) En potencias más altas las conexiones utilizadas son Delta Serie para alto voltaje y Doble Delta (Deltas en paralelo) en bajo voltaje. Conexión de motor trifásico de 9 terminales con delta interna a la mayor tensión de servicio 440 V (delta serie) https://2.bp.blogspot.com/-eNCGhMYPQYM/VBusUdzl3GI/AAAAAAAABlo/_BcpIas1nnI/s1600/motor+de+9+terminales+58.bmp Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 25 Conexiónde motor trifásico de 9 terminales con delta interna a la menor tensión de servicio 220 V (delta doble) EL diagrama de conexiones tiene esa función, guiarnos a conectar el motor, en cambio los diagramas de interpretación su función es facilitar la lectura y comprender la relación que guardan los elementos en un circuito. 2.4- Motores eléctricos trifásicos de 12 terminales Los motores eléctricos trifásicos asíncronos, fabricados bajo las norma Estadunidenses de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos NEMA ( National Electrical Manufacturers Association), pueden tener en algunos casos 12 terminales. Motor trifásico de 12 terminales Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 26 En los EE.UU., se diseñan para dos tensiones con una relación de 2 a 1. Ejemplo 230/ 460 voltios. Y dos tipos de conexiones; “Conexiones Tipo Delta “ o “Conexiones Tipo ESTRELLA”, cada tipo puede ser conectado en paralelo (para bajo voltaje) y en serie (para voltaje alto). En potencias bajas (hasta 40 HP) las conexiones más utilizadas son Estrella, en potencias más altas las conexiones utilizadas son Delta Se puede recurrir a un sistema de identificación de terminales para realizar los diagramas de conexiones cuando no tengamos a la mano los diagramas. 2.4.1- Identificación de terminales El sistema utilizado como medio para determinar la secuencia de los números de las terminales de un motor trifásico, consiste en dibujar una conexión “Y” invertida con 12 terminales, después numerar dichas terminales comenzando en exterior con la terminal T1 en la parte superior y siguiendo una espiral hacia la derecha, terminando en el interior. Sistema para identificar terminales en conexión estrella A partir de aquí se complementa el dibujo, para alto voltaje se hace la conexión estrella serie y para bajo voltaje una conexión doble estrella. Esta conexión suele venir en la placa de datos o bien en la tapa de la caja de conexiones. Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 27 2.5- Motores de inducción con rotor bobinado Su uso no está tan extendido como los de rotor en jaula de ardilla o cortocircuito, pero se utilizan para aplicaciones muy concretas que requieren un gran par motor. La caja de bornes tiene los seis bornes habituales en los motores trifásicos, que permiten conectar los devanados del estator en estrella y triángulo, de igual forma que se ha visto para los motores de rotor en jaula de ardilla. Pero además, dispone de tres bornes adicionales para el conexionado externo del devanado del rotor, etiquetados como K,L,M. Caja de bornes de un motor con rotor bobinado. Estos motores están diseñados para trabajar con el rotor en cortocircuito, pero si esta conexión se realiza en el momento del arranque, la sobrecorriente sería de tal magnitud que pondría en peligro la aparamenta y los conductores que lo alimentan. Por tanto, es necesario «cortocircuitar» el rotor en diferentes tiempos, eliminando varios grupos de resistencias de potencia. La complejidad técnica que requiere la maniobra para la eliminación de estas resistencias por escalones, desaconseja el arranque manual, haciéndose necesario el uso de un circuito de automatismos. En próximas unidades tendrás oportunidad de practicar este tipo de arranque. Conexión de resistencia regulables a motor de rotor bobinado Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 28 2.6- Motores de corriente continua Un motor de corriente continua es una máquina capaz de transformar energía eléctrica, suministrada en forma de corriente continua, en energía mecánica. Los motores de corriente continua se clasifican principalmente teniendo en cuenta la disposición del devanado inductor (excitación) y del inducido. Pueden ser: Motor de excitación independiente • Motor en serie • Motor en derivación, motor Shunt o paralelo • Motor Compound o compuesto 2.6.1- Motor serie Como se comentó antes, en este tipo de motores las bobinas inductoras y las inducidas están conectadas en serie. Conexión de motor DC serie El motor serie es tal que: 1. Puede desarrollar un elevador par-motor de arranque, es decir, justo al arrancar, el par motor es elevado. 2. Si disminuye la carga del motor, disminuye la intensidad de corriente absorbida y el motor aumenta su velocidad. Esto puede ser peligroso. En vacío el motor es inestable, pues la velocidad aumenta bruscamente. 3. Sus bobinas tienen pocas espiras, pero de gran sección. 2.6.2- Motor Shunt o de derivación en paralelo Las bobinas inductoras van conectadas en paralelo (derivación) con las inducidas. Las características de este motor son: 1. En el arranque, par motor es menor que en el motor serie. 2. Si la Intensidad de corriente absorbida disminuye y el motor está en vacío. La velocidad de giro nominal apenas varía. Es más estable que el serie. 3. Cuando el par motor aumenta, la velocidad de giro apenas disminuye. Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 29 Conexión de motor DC paralelo o shunt 2.6.3- Motor Compound En este caso, se puede decir que el motor es una combinación del motor serie y el motor shunt, puesto que una de las bobinas inductoras está en serie con el inducido, mientras que la otra está en paralelo con él. Conexión de motor DC compuesto o compound Se caracteriza por tener un elevado par de arranque, pero no corre el peligro de ser inestable cuando trabaja en vacío, como ocurre con el motor serie, aunque puede llegar a alcanzar un número de revoluciones muy alto. Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 30 Capítulo 3- Elementos de mando y señalización Los contactores y relés son los elementos por excelencia de los automatismos eléctricos cableados, sin embargo, cualquier sistema que se precie llamar automático debe disponer de sensores para captar las señales y receptores sobre los que actuar. 3.1- Captadores electromecánicos Estos sensores disponen de un elemento de accionamiento (botón, tirador, pedal, etc) que abre y/o cierra uno (o más) contactos de tipo electromecánico. Tipos de sensores electromecánicos La simbología gráfica utilizada para representar este tipo de captadores en los esquemas está basada en los contactos (abiertos y/o cerrados) y el sistema de accionamiento. Así, en una parte del símbolo se representa el contacto, o contactos, y en otra, unido mediante una línea discontinua, el accionamiento. Partes de un dispositivo de control Actualmente la mayoría de los fabricantes utilizan elementos modulares, que se ensamblan con facilidad en función de las necesidades del circuito. En estos sistemas los contactos son los mismos para cualquier mecanismo y lo que cambia es el cabezal de accionamiento. Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 31 3.4- Pulsadores Son de accionamiento manual. Permiten abrir y/o cerrar circuitos cuando se ejerce presión sobre él. Sus contactos vuelven a la posición de reposo, mediante un resorte, cuando cesa la acción. En estos el operador se debe oprimir y puede tener contactos con dos estados posibles normalmente abierto (NO) o normalmente cerrado (NC). Para identificar la función de cada pulsador estos pueden ser de diferentes colores, los más típicos son:• De color verde, el pulsador de marcha. Tendrá asociado un contacto normalmente abierto (NO). • De color rojo, el pulsador de paro. Tendrá asociado un contacto normalmente cerrado (NC). Representación de pulsadores Los botones de los pulsadores pueden ser de diferentes colores, pero hay que prestar especial atención al color verde que se utiliza para la puesta en marcha y al rojo que se utiliza para la parada. Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 32 Las etiquetas de nombre se instalan alrededor del pulsador en el panel de control. Esto con la finalidad de identificar su propósito. Vienen en muchos tamaños, colores e idiomas. Ejemplos de texto la etiqueta son: START, STOP, FWD, REV, JOG, UP, DOWN, ON, OFF, RESET y RUN. Etiquetas para pulsadores En los botones pulsadores el bloque de contacto normalmente cerrado (NC: Normaly Close) (utilizados en botones de paro) tiene la marca en los bornes 1 y 2, en los contactos normalmente abiertos (NO: Normaly Open) se marcan con los números 3 y el 4. Marcas de identificación en botones pulsadores Se fabrican botones pulsadores de doble acción para este propósito, se hacen colocando un bloque de contacto doble en un solo pulsador, con un contacto normalmente cerrado mas un contacto normalmente abierto. https://3.bp.blogspot.com/-7OSGhr39NTk/UfLhJOaS9GI/AAAAAAAAAbM/l6YOfGQzhJA/s1600/bp1.JPG Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 33 Un pulsador puede poseer dos bloques de contactos uno Normalmente Abierto (NO) y uno Normalmente Cerrado (NC) O bien se pueden montar contactos individuales, algunas marcas aceptan hasta 3 bloques de contacto por nivel con un máximo de tres niveles (9 contactos) Pulsador con bloques de contactos En el siguiente circuito en el situación (A) La luz piloto roja se enciende a través del contacto del botón normalmente cerrado; (B) la luz piloto verde se enciende cuando se presiona el botón de contacto momentáneo. Pulsador combinado NC y NO Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 34 3.2- Interruptores selectores Son de accionamiento manual y tienen dos posiciones. El cambio de una a otra se realiza actuando sobre el elemento de mando, que puede ser una palanca, un balancín, una manilla rotativa, etc. Todos los interruptores disponen de un sistema de enclavamiento mecánico, que permite mantenerlos en una posición hasta que se interviene de nuevo sobre el elemento de mando. Estos son algunos símbolos para representar los diferentes tipos de interruptores: Selector eléctrico rotativo Son de accionamiento manual y tienen dos o más posiciones. Permiten redireccionar la señal por diferentes ramas de circuito a través de un borne común. Un selector eléctrico rotativo tiene la función de abrir o cerrar contactos de acuerdo a una posición seleccionada de manera manual. En cuanto al estado que guardan los contactos es necesario contar o elaborar una tabla de cada posición ya que pueden existir infinidad de combinaciones. es recomendable verificar si efectivamente se cumple con las funciones de la tabla proporcionada. Selector eléctrico Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 35 En el selector de dos posiciones cuando está en la posición 1 se activa la salida 1, cuando este se acciona y se cambia a la posición 2, se abre el contacto A y se cierra el contacto B, por lo que se activa la salida 2. Selector de dos posiciones En el selector de tres posiciones cuando está en la posición 1 se activa la salida 1, cuando este se acciona y se cambia a la posición 2, se abre el contacto A y el contacto B abierto, por lo que en esta posición ninguna salida es activada. Cuando se pasa a la posición 3, el contacto B se cierra, por lo que se activa la salida 2. Selector de dos posiciones Los tipos de operadores de los selectores son: 1. Manecilla con palanca, 2. Manecilla simétrica, y 3. Selector con llave Tipos de operadores de selector eléctrico https://3.bp.blogspot.com/-0kAP_thZwXo/U-bZZr1-9OI/AAAAAAAABdA/k36GF__GIlE/s1600/selector+tipo+2.bmp Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 36 El selector tiene tres posiciones: • En la posición HAND, en esta la bomba se puede controlar desde el Switch manual. • En la posición OFF, el sistema está totalmente apagado • En la posición Auto, la bomba arrancará siempre y cuando el sensor de nivel tenga su contacto cerrado. Por ejemplo cuando baje el nivel sus contactos se cierran y enciende la bomba, cuando llegue al nivel establecido sus contactos se abren y apaga la bomba. Estados de selector de tres posiciones Control manual y automático de una bomba de agua Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 37 Joystick industrial Un joystick es un operador que selecciona diferentes condiciones del circuito cuando el joystick se desplaza desde la posición central a una de las otras posiciones, cerrando el contacto de la posición que se mueva. Joystick Industrial Los joysticks más comunes pueden moverse desde la posición central a una de cuatro posiciones diferentes (arriba, abajo, izquierda o derecha). La ventaja de un joystick es que un técnico puede controlar muchas operaciones sin quitar la mano del joystick y sin apartar la vista de la operación realizada por el circuito. Clasificación del joystick según numero de posiciones La condición de circuito más común controlada por un joystick es controlar una grúa en la posición de elevación, bajada, izquierda, derecha u apagado (OFF). En la aplicación de la grúa, dos motores de inversión mueven el polipasto y las poleas. Un motor de arranque hacia adelante y marcha atrás controla el motor de accionamiento de la grúa, y otro motor de arranque hacia Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 38 adelante y marcha atrás controla el motor de la polea. El joystick solo puede encender un arrancador de motor a la vez. Circuito para el control de dirección de una grua utilizando un joystick 3.5- Botón de paro de emergencia Los botones de parada de emergencia son dispositivos que los usuarios manipulan para iniciar el apagado completo de una máquina, sistema o proceso. Aspecto físico y simbología de botón de parada de emergencia Un botón de paro de emergencia es un dispositivo de seguridad del que sobresale el operador de color rojo de forma de cabeza de hongo (cabeza de seta), el cual debe de ser presionado de manera manual solo cuando se presenten situaciones de peligro en una máquina o sistema automatizado. Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 39 Montaje en panel de control de botón de paro de emergencia Los botones de paro de emergencia deben ser visibles y fácilmente accesibles donde puedan ser alcanzados fácilmente por el operario. Siempre deben ser de color rojo, cabeza de seta con un círculo amarillo en la superficie inferior. El desenclavamiento debe de realizarse una vez analizado y supervisado la contingencia presentada y si lo hubiera reparado el daño. “EN ALGUNOS CASOS ES NECESARIO EL EMPLEO DE LLAVE O EL GIRAR EL BOTÓN PARA DESENCLAVAR”Botón enclavado Los botones de paro de emergencia solo deben ser operados en condiciones anormales de funcionamiento, y tienen como función detener de manera efectiva el equipo que esta en funcionamiento, y no deben desactivar frenos electromagnéticos ni equipo de iluminación. https://3.bp.blogspot.com/-TRC3QMAZots/Vc1wRmUEH4I/AAAAAAAACeE/EDteQ4jy0-g/s1600/PE.bmp Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 40 Nunca se deben utilizar los paros de emergencia como paros normales en equipos automatizados y robóticos, ya que estos cuentan con una serie de botones de paro que detienen parte de procesos y un paro de emergencia detendría de manera brusca golpeando los finos mecanismos de precisión, perdiendo la confiabilidad de operación. Símbolos europeos de paro de emergencia Debemos recordar que una máquina debe ser detenida una vez finalizado un trabajo o al término de una maniobra "pulsando el botón de paro" en condición normal de parada. Y que el paro de emergencia solo debe ser pulsado en condiciones anormales es decir situaciones de peligro. 3.6- Lámparas de señalización Las lámparas de señalización y los botones pulsadores en panel de control eléctrico permiten un diálogo simple entre el operador y la máquina. Las lámparas de señalización y botones pulsadores en paneles de control, forman la interfaz, “tablero de comunicación máquina - hombre”. Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 41 Las lámparas de señalización y los botones pulsadores en panel de control eléctrico Este diálogo se limita a señales de “todo o nada”; encendido o apagado de lámparas por parte de la máquina, y acción sobre botones pulsadores por parte del operador. Gracias a un código de color normalizado e intuitivo relacionado a normas de seguridad y transito. Lámparas de señalización para panel de control Código de colores. La norma DIN EN 60073 (VDE 0199): 01.94, al igual que la IEC 73, define en forma clara el significado de determinados colores. Con esto se pretende mejorar la seguridad del personal de servicio, así como facilitar el manejo y mantenimiento de instalaciones y equipos eléctricos. Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 42 La comunicación se da en ambos sentidos hombre máquina y máquina hombre. Se informar por medio de una lámpara iluminada cuando se requiera realizar una operación, ejemplo “puerta abierta”. Siímbolos de luces piloto (Norma Europea IEC) Si esta se realiza una nueva lámpara informara que ya se llevó a cabo “puerta cerrada” señalando que se puede continuar con el proceso. Luz piloto verde La lámpara de señalización de motor eléctrico en marcha, nos indica cuando un motor está trabajando. Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 43 La mica de color verde iluminada por una pequeña lámpara incandescente o de tecnología de Led, informa al operario que el motor está trabajando. Por lo que su ubicación ideal suele ser arriba de los botones de control, o bien dentro de estos. Las lámparas son dispositivos de 2 terminales con marcas de fabricante “X1” y “X2”, que se alimentan con tensiones de control. Son salidas de señales de control y en nuestro este caso representan al motor en en funcionamiento. Luz piloto roja o amarilla La lámpara de señalización de falla o condiciones anormales nos informa cuando hay condiciones de peligro, que pueden dañar personas, equipo o materiales. Las normas establecen que se utilicen lámparas piloto de color rojo para indicar condiciones de peligro. La indicación de falla debe ir acompañada de una orden de paro de máquina. Luz piloto blanca La lámpara de señalización de presencia de tensión eléctrica, nos informa cuando hay energía eléctrica en los controles de una máquina o sistema automatizado. Las normas establecen que se utilicen lámparas piloto de color blanco (neutro), para indicar que hay voltaje. Esta lámpara indicadora forma parte de la estación de mando (panel del operador), iniciando el dialogo hombre máquina. Lámpara de señalización de voltaje Al cierre de seccionador principal suele encender, ya que la lampara es controlada por contactos auxiliares. Su función es que operador sea puesto en aviso de que “hay tensión”, para tomar las precauciones necesarias (condiciones de poner en marcha). Es recomendable el uso de lámparas piloto de tecnología LED, por su bajo consumo de energía, durabilidad, resistente a sobretensiones y vibraciones. https://3.bp.blogspot.com/-5tbsTr2NCJ4/WycYmWZomrI/AAAAAAAAFKE/Y8oMTqY7rlg1-JLHmrnpq-t7QkuuiikLACLcBGAs/s1600/l%C3%A1mparas+de+se%C3%B1alizaci%C3%B3n+61.bmp Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 44 La información relevante de “hay tensión” genera un clima de seguridad y de atención, importante para la toma de decisiones, eficacia y productividad. 3.6.4- Botón pulsador con luz piloto Las luces piloto proporcionan una indicación visual del estado de muchos procesos controlados por motor que permiten al personal en ubicaciones remotas observar el estado actual de la operación. Se usan comúnmente para indicar si un motor está funcionando o no. La Figura 4-15 muestra el circuito para una estación de botón de arranque / parada con una luz piloto conectada para indicar cuándo se activa el arrancador. Para esta aplicación, la luz piloto roja se enciende para mostrar cuándo está funcionando el motor, ya que el motor y el variador están ubicados en una ubicación remota que no está a la vista de la estación de botones. Pulsador de un ascensor El botón pulsador con luz piloto, permite visualizar si el botón fue activado ordenando una operación. En el equipo industrial se pueden enviar órdenes por medio de mesas de control o estaciones de botones en donde el operador no ve el equipo en funcionamiento. Los botones pulsadores pueden tener luz piloto para el monitoreo de sus órdenes. Botón Pulsador de arranque con luz piloto Junto al bloque de contacto se ensambla el bloque de la lámpara, en ella se monta una lámpara, puede ser incandescente o de diodo emisor de luz (LED). https://1.bp.blogspot.com/-hrckrvFQGUI/WAQSCp_sBDI/AAAAAAAAD7s/OLGeADYBRpkMZ1wbx5HbyhQ8ygljCXjsACLcB/s1600/buton+pulsador.png Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 45 La lámpara ilumina la mica traslucida que forma la parte operativa del botón pulsador. Bajo del operador del botón pulsador además de bloque de contactos hay un bloque de iluminación. Control de arranque y paro con botón de arranque con luz piloto El diagrama muestra cómo se conecta la lámpara al botón de arranque, en un circuito de control de arranque y paro. Cuando presionamos el botón de arranque al mismo tiempo que se energiza la bobina del “Contactor M” que alimenta al motor se enciende la lámpara. La lámpara está conectada en paralelo con la bobina del contactor, de manera que él o los operadores sabrán al ver el botón iluminado que. 1. El equipo que manda está en operación, 2. y que el botón ya fue activado. En el equipo industrial hay veces que es necesario el cumplir una secuencia (activar permisos), para que pueda funcionar el equipo. La señalización luminosa nos indican las órdenes realizadas. Algunos bloques de lámpara cuentan conun transformador para reducir el voltaje que alimenta la lámpara de acuerdo a normas de seguridad. https://4.bp.blogspot.com/-UwanULItN2o/Uu17U1UQHKI/AAAAAAAAArU/Yzm9AVeumes/s1600/bot%C3%B3n+pulsador+con+luz+piloto.bmp Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 46 Luces piloto de prueba Las luces piloto de "prueba o test" están diseñadas para reducir el tiempo requerido para solucionar una sospecha de lámpara defectuosa, falta de tensión en la red o una falla en una parte del circuito a testear. Luz piloto para prueba o test del circuito Las luces piloto para test se pueden energizar desde dos señales de entrada separadas del mismo voltaje. Esto se hace conectando el terminal de "prueba" a la segunda señal de entrada como se ilustra en los circuitos de prueba de prueba de la Figura 4-17. Al presionar la luz piloto de prueba, se abre la entrada de señal normal a la luz y, al mismo tiempo, se completa una ruta directamente a L1 e ilumina la lámpara si la unidad no tiene la alguna falla. Conexión de lámpara de test en un arranque paro Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 47 3.6.5- Balizas y columnas de señalización La baliza tiene una unidad de señalización, las torres pueden contar hasta con 5 unidades. Columna de señalización Se utilizan en sistemas automatizados para indicar el estado que guardan las maquinas, por medio de señales acústicas y visuales. La información puede ser utilizada por operadores, personal de mantenimiento, o supervisores, ya que indican funcionamiento, fallas o incluso falta de materia prima. Estos pueden tenerluz continua, luz de alta potencia, luz intermitente o flash. En color del módulo puede ser rojo, verde, trasparente, azul, amarillo y naranja. En las torres se forman con una tapa, una base y un máximo de 5 módulos y pueden ser organizados en cualquier orden. El ensamble suele ser rápido y sin herramienta se inserta y gira, logrando una conexión eléctrica y mecánica al mismo tiempo https://2.bp.blogspot.com/-SvgFr3LiSD4/U86ijQdpsTI/AAAAAAAABZA/hKnTALXyrsY/s1600/baliza+y+columna+de+se%C3%B1alizaci%C3%B3n.bmp Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 48 Conexión de los módulos en la torre de señalización Si la columna de señalización utiliza un módulo acústico se monta en la parte superior de la torre. 3.7- Módulos de radio El sistema de radio de columnas de señalización WIN (Wireless Information Network) Permite el control de hasta 50 máquinas al mismo tiempo y de forma centralizada en uno o varios PC sin conexión a maquinas. https://2.bp.blogspot.com/--q_syAoSNt4/U86j2DkxseI/AAAAAAAABZM/QbYKFUK2UY0/s1600/conexi%C3%B3n+de+torre+de+se%C3%B1alizaci%C3%B3n+58.3.bmp https://1.bp.blogspot.com/-8zJRlGK4ZAQ/U86lCjqLGCI/AAAAAAAABZc/dAuzIedE04U/s1600/conexi%C3%B3n+de+torre+de+se%C3%B1alizaci%C3%B3n+58.2.bmp Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 49 3.7.1- Señalización acústica Los dispositivos de señalización acústica están basados en zumbadores, timbres, sirenas, bocinas y silbatos. Se instalan para señalizar situaciones del automatismo que requieren la atención inmediata del operario, como: alarmas, fallos o disparo de protecciones. Tipos de señales acústicas Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 50 Capítulo 4- Contactores, arrancadores manuales y magnéticos 4.1- Contactor El contactar es un dispositivo de conexión y desconexión de circuitos de fuerza, utilizado en prácticamente la totalidad de las instalaciones de automatismos industriales para controlar la apertura o cierre de la alimentación eléctrica hacia los receptores terminales de los circuitos. Contactor electromagnético Se trata de un componente de mando automático, dado que ningún operario de las instalaciones interactúa u opera directamente sobre este dispositivo. La apertura y cierre que ofrece el contactar se realiza a través de una bobina (electroimán), situada en el circuito de maniobra asociado al automatismo que se desea controlar. Cuando el electroimán recibe alimentación eléctrica, los contactos del contactor que permanecían abiertos en estado de reposo (los del circuito de fuerza y los auxiliares correspondientes se cierran, permitiendo el paso de la corriente). Por otro lado, los contactos del contactor que permanecían cerrados (de tipo auxiliar fundamentalmente) se abrirán. Esta situación se mantendrá así mientras la bobina del contactor siga estando conectada. https://1.bp.blogspot.com/-AeL8sxDbNV0/VZoCxmezmGI/AAAAAAAACUA/aZhreZ-au1Q/s1600/C58.bmp Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 51 4.1.1- Partes del contactor El contactor dispone de las siguientes partes: bobina, circuito magnético y contactos eléctricos. Partes del contactor 1. Bobina: Se fabrican bobinas para diferentes tensiones de trabajo (12V, 24V, 48V, 115V, 230V, etc.), tanto para corriente alterna como para corriente continua. Simbología de la bobina del contactor 2. Contactos: Desde el exterior del contactor, unos contactos se identifican de otros, ya que los bornes de los de fuerza están etiquetados con números de una sola cifra (1 – 2, 3– 4, 5 – 6) y son normalmente abiertos. Los de mando tienen números de dos cifras (13 – 14, 21 - 22) y pueden ser abiertos o cerrados. Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 52 Simbología de los contactos de fuerza del contactor Tipos de contactos en el contactor De los auxiliares, los que termina en 3 –4 son abiertos en reposo y los que terminan en 1 – 2 son cerrados. El número que va delante de ellos es el número de orden (primero, segundo, tercero, etc.) que hace el contacto auxiliar en el contactor. 4.1.2- Funcionamiento del contactor Si conectas una bobina a la red eléctrica a través de un interruptor, como se muestra en la figura, observarás que cuando el interruptor está abierto, el circuito magnético se encuentra inactivo y el martillo se mantiene separado de la culata por el resorte. En esta situación, los contactos eléctricos, tanto los de fuerza como los auxiliares, se encuentran en su posición de reposo. Es decir, abiertos los abiertos y cerrados los cerrados. Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 53 Si se cierra el interruptor conectado al borne A1 de la bobina, la bobina se excita y el circuito magnético se cierra, moviendo con él todos los contactos del contactor. En esta situación los contactos abiertos se cierran y los cerrados se abren. Si el interruptor vuelve a la posición de abierto, la bobina dejará de excitarse, abriéndose el circuito magnético mediante el resorte y por tanto, llevando a la posición de reposo los contactos del contactor. Estado de las partes de un contactor con la bobina energizada. De esta forma, si un motor trifásico se alimenta a través de los contactos de fuerza de un contactor, se puede parar y poner en marcha con un simple interruptor sencillo de escaso poder de corte. Arranque de un motor trifásico mediante un contactor mandado por un interruptor. RoniDomínguez Control de Motores Eléctricos 54 El interruptor monopolar ubicado en la cuarta planta se conecta en serie con la bobina del contactor, para alimentarla así desde la red eléctrica. El contactor permite conectar o desconectar al motor a la alimentación, son los contactos principales “polos” los encargados de cerrar o abrir el circuito de potencia. 4.1.3- Bloque de contactos auxiliares A la mayoría de los contactores modernos se les pueden añadir un bloque de contactos auxiliaries mediante cámaras acoplables. Estas se fijan por un sistema de conexión rápida, al cuerpo principal. Los bloques de contacto auxiliares pueden tener diferentes tipos de contactos, pero los más habituales son los contactos abiertos, cerrados y temporizados. Diferentes tipos de contactos auxiliares Para el montaje del bloque de contactos auxiliares se acopla este en la parte frontal del contactor, quedando estos mecánicamente unidos al contactor principal. Acoplamiento de bloque de contactos auxiliares Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 55 El bloque de contactos auxiliar está ligado mecánicamente al contactor Infinidad de controles se realizan con contactores, para establecer condiciones de funcionamiento, seguridad y señalización. Se adicionan bloques de contactos. Estos Contactos adicionales pueden ser montados en algunos contactores, estos bloques pueden ser de contactos normales o temporizados estos últimos en tres rangos de 0.1 a 3 segundos, de 0.1 a 30 segundos 10 a 180 segundos. Bloques de contactos temporizados Este bloque de contacto empieza su conteo cuando se activa el contactor, cambiando de estado sus contactos cuando finaliza el conteo. Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 56 4.2- Arrancadores manuales Los arrancadores de motor manuales consisten en un interruptor de ON/OFF con un conjunto de contactos para cada fase y protección contra sobrecarga del motor. Como no se utiliza una bobina de cierre eléctrico, los contactos del arrancador permanecen cerrados durante una interrupción de energía. Cuando se restablece la energía, el motor se reinicia inmediatamente. Los arrancadores de motor manuales están disponibles en diseños monopolares, bipolares y tripolares: 4.2.1- Arrancador manual sencillo o monopolar Los arrancadores manuales para motores monofásicos de potencia fraccional se encuentran en una variedad de aplicaciones residenciales, comerciales e industriales. La Figura 8-9 muestra un arrancador de motor manual de caballos de fuerza fraccional monofásico que consiste en un interruptor de ON/OFF de accionamiento manual con protección contra sobrecarga. Cuando el interruptor se mueve a la posición de encendido, el motor se conecta directamente a través de la línea en serie con el contacto de arranque y el dispositivo de protección contra sobrecarga térmica (OL). A medida que fluye más corriente a través del circuito, la temperatura por la sobrecarga aumenta, a un nivel de temperatura predeterminado, el dispositivo actúa para abrir el contacto. Cuando se detecta una sobrecarga, la palanca de arranque se mueve automáticamente a la posición central para indicar que los contactos se han abierto debido a una sobrecarga y que el motor ya no está funcionando. Los contactos iniciales no pueden volver a cerrarse hasta que el relé de sobrecarga se restablezca manualmente. El motor de arranque se reinicia moviendo la manija a la posición de apagado total después de esperar unos dos minutos para que el calentador se enfríe. Figura 8-9 – Arrancador manual sencillo para motor monofásico de 120V 4.2.2- Arrancador manual doble o bipolar La Figura 8-10 muestra un arrancador de motor manual bipolar, la protección ante sobrecarga está siendo sensada en una de las líneas, abriendo el circuito ante una falla para proteger los devanados del motor. Los dispositivos de control para controlar una línea, como termostatos, interruptores de flotador y relés, se utilizan para conectar y desconectar el motor cuando se desea la operación automática. Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 57 Figura 8-10 - Arrancador manual doble o bipolar 4.2.3- Arrancador manual triple, tripolar o trifásico El arrancador manual tripolar que se muestra en la Figura 8-11 proporciona tres láminas bimetálicas para las tres fases para la protección de sobrecarga. Este arrancador se acciona presionando un botón en la cubierta de la carcasa del arrancador que acciona mecánicamente el arrancador. Cuando se dispara un relé de sobrecarga, el mecanismo de arranque se desbloquea, abriendo los contactos para detener el motor. Los contactos no se pueden volver a cerrar hasta que el mecanismo de arranque se haya reiniciado presionando el botón de parada; primero, sin embargo, la unidad térmica necesita tiempo para enfriarse. Estos arrancadores están diseñados para el arranque de pequeños motores de CA (10 hp o menos) a voltajes que varían de 120 a 600 V. Arrancador manual trifásico Roni Domínguez Control de Motores Eléctricos 58 4.2.4- Desventajas de los arrancadores manuales Los contactos del circuito de potencia de los arrancadores de motor manuales no se ven afectados por la falla de energía eléctrica, por lo tanto, permanecerán en la posición cerrada cuando falle el voltaje de suministro. Cuando el motor está funcionando y la tensión de alimentación falla, el motor se detendrá y reiniciará automáticamente cuando se restablezca la tensión de alimentación, lo cual puede ser peligroso para el operario del equipo. Además, los arrancadores manuales deben montarse cerca del motor que se está controlando. La operación del control remoto no es posible como lo sería con un arrancador magnético o con el uso de contactores. 4.3- Arrancador magnético Los arrancadores de motor magnéticos permiten controlar un motor desde cualquier lugar. Arrancador magnético Roni Domínguez Instalaciones eléctricas automatizadas 59 La Figura siguiente muestra un arrancador magnético trifásico típico. En este se muestran los terminales de línea, los terminales de carga, la bobina de arranque del motor, los relés de sobrecarga y el contacto auxiliar. Arrancador magnético trifásico típico Cuando se activa la bobina de arranque, se cierran los tres contactos principales y el contacto de retención. Si ocurriera una condición de sobrecarga, el contacto de relé OL normalmente cerrado se abriría. Además del circuito de alimentación, el fabricante proporciona algunos cables de circuito de control. En este caso, el cableado del circuito de control precableado consta de dos conexiones a la bobina de arranque. Un lado de la bobina de arranque está conectado de fábrica al contacto del relé de sobrecarga y el otro lado al contacto de retención. Los circuitos de control del motor magnético se dividen en dos tipos básicos: el circuito de control de dos hilos y el circuito de control de tres hilos. 4.3.1- Circuito de control a dos hilos Los circuitos de control a dos hilos están diseñados para arrancar o detener un motor cuando se activa o desactiva un dispositivo de control remoto, como un termostato o un interruptor de presión. La siguiente Figura muestra un circuito de control típico de dos cables. Observe que el circuito tiene
Compartir