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Automatización(Cód.600013)

Automatismos eléctricos II: circuitos de potencia

Escuela Politécnica SuperiorUNIVERSIDAD DE ALCALÁ

Circuito de potencia Apertura/cierre Protección Motores eléctricos Arranque de Motores Ejercicios 2/31

Índice

1 Circuito de potencia

2 Apertura/cierre

3 Protección

4 Motores eléctricos

5 Arranque de Motores

6 Ejercicios


Esquema de potencia

Representa el circuito encargado dealimentar los receptores de granconsumo.

Lo integran los siguientes elementos:

Elemento para abrir o cerrar elcircuito de potencia.Elementos de protección.Receptores.

Todo circuito de potencia estásiempre gobernado por su circuito demando correspondiente.

Los componentes que encontramos enel circuito de potencia son:

Interruptores

Seccionadores

Fusibles

Interruptores automáticos deprotección:

Relé térmicoRelé electromagnéticoRelé diferencial

Contactores principales

Receptores de gran consumo(motores, resistencias,...)


Índice


2 Apertura/cierre

3 Protección



6 Ejercicios


Interruptor

Elemento mecánico de conexión capaz de establecer, soportar e

interrumpir la corriente del circuito en condiciones normales de servicio e

incluso las de sobrecarga.


Seccionador

Seccionador

Elemento mecánico de conexión que, enla posición de abierto y por razones deseguridad, asegura una distanciaespecífica, denominada deseccionamiento.

Soporta intensidades de empleo ybreves intensidades de sobrecarga.

Solo puede abrir o cerrar el circuitoen vacío (es un aparato de rupturalenta Ver vídeo ).

Control de potencia

10

1

†

Seccionamiento

Los equipos eléctricos sólo se deben manipular cuandoestán desconectados.El seccionamiento consiste en aislar eléctricamenteuna instalación de su red de alimentación, según loscriterios de seguridad que establecen las normas.El seccionamiento se puede completar con una medidade protección adicional, el enclavamiento, undispositivo de condenación del seccionador en posiciónabierta que impide que la instalación se vuelva a ponerbajo tensión de forma imprevista, garantizando así laseguridad de las personas y de los equipos.La función de seccionamiento se realiza con: – seccionadores,– interruptores seccionadores,– disyuntores y contactores disyuntores, siempre queel fabricante certifique que son aptos para dichafunción.En el apartado “Aparatos de funciones múltiples” sedescriben los aparatos con la función seccionamientointegrada, como los disyuntores o los contactoresdisyuntores.

El seccionador“El seccionador es un aparato mecánico de conexión que enposición abierta cumple las prescripciones especificadas parala función de seccionamiento” (norma IEC 947-3).Sus principales elementos son un bloque tripolar o tetrapolar,uno o dos contactos auxiliares de precorte y un dispositivo demando lateral o frontal que permite cerrar y abrir los polosmanualmente.La velocidad de cierre y de apertura dependen de la rapidezde accionamiento del operario (maniobra manualdependiente). Por tanto, el seccionador es un aparato de“ruptura lenta” que nunca debe utilizarse con carga. Lacorriente del circuito debe cortarse previamente con unaparato de conmutación previsto a tal efecto (normalmenteun contactor).El contacto auxiliar de precorte se conecta en serie con labobina del contactor. Se abre antes y se cierra después quelos polos del seccionador, por lo que en caso demanipulación accidental con carga, interrumpe laalimentación de la bobina del contactor antes de que se abranlos polos del seccionador. Sin embargo, los contactos deprecorte no deben considerarse como un mando de control delcontactor, que dispone de su pro-pio mando de Marcha/Paro.El estado de los contactos debe indicarse de forma seguramediante la posición del dispositivo de control, mediante unindicador mecánico independiente (corte plenamenteaparente) o permitiendo que los contactos estén visibles(corte visible). En ningún caso se podrá enclavar elseccionador cuando esté en posición cerrada o cuando suscontactos se hayan soldado accidentalmente.Se puede añadir a los seccionadores portafusibles ensustitución de los tubos o de las barretas de seccionamiento.

SeccionadorSímbolos de los seccionadores y de los interruptores seccionadores

Manipulación en cargaAislamiento en posición “O”

Seccionador

nosí

Interruptor

síno

Interruptorseccionadorsísí

Seccionamiento

Seccionador con y sin fusibles Interruptor-seccionador

– Q1

1/L1

2

3/L2

4

5/L3

6

– Q3

1/L1

2

3/L2

4

5/L3

6

– Q2

1/L1

2

3/L2

4

5/L3

6

Interruptor-seccionador

Combina las características delinterruptor con las del seccionador:

Puede abrir, soportar y cerrar elcircuito en carga.

Mantiene una distancia de seguridaden su posición de abierto.

Control de potencia

10

1

†

Seccionamiento

Los equipos eléctricos sólo se deben manipular cuandoestán desconectados.El seccionamiento consiste en aislar eléctricamenteuna instalación de su red de alimentación, según loscriterios de seguridad que establecen las normas.El seccionamiento se puede completar con una medidade protección adicional, el enclavamiento, undispositivo de condenación del seccionador en posiciónabierta que impide que la instalación se vuelva a ponerbajo tensión de forma imprevista, garantizando así laseguridad de las personas y de los equipos.La función de seccionamiento se realiza con: – seccionadores,– interruptores seccionadores,– disyuntores y contactores disyuntores, siempre queel fabricante certifique que son aptos para dichafunción.En el apartado “Aparatos de funciones múltiples” sedescriben los aparatos con la función seccionamientointegrada, como los disyuntores o los contactoresdisyuntores.

El seccionador“El seccionador es un aparato mecánico de conexión que enposición abierta cumple las prescripciones especificadas parala función de seccionamiento” (norma IEC 947-3).Sus principales elementos son un bloque tripolar o tetrapolar,uno o dos contactos auxiliares de precorte y un dispositivo demando lateral o frontal que permite cerrar y abrir los polosmanualmente.La velocidad de cierre y de apertura dependen de la rapidezde accionamiento del operario (maniobra manualdependiente). Por tanto, el seccionador es un aparato de“ruptura lenta” que nunca debe utilizarse con carga. Lacorriente del circuito debe cortarse previamente con unaparato de conmutación previsto a tal efecto (normalmenteun contactor).El contacto auxiliar de precorte se conecta en serie con labobina del contactor. Se abre antes y se cierra después quelos polos del seccionador, por lo que en caso demanipulación accidental con carga, interrumpe laalimentación de la bobina del contactor antes de que se abranlos polos del seccionador. Sin embargo, los contactos deprecorte no deben considerarse como un mando de control delcontactor, que dispone de su pro-pio mando de Marcha/Paro.El estado de los contactos debe indicarse de forma seguramediante la posición del dispositivo de control, mediante unindicador mecánico independiente (corte plenamenteaparente) o permitiendo que los contactos estén visibles(corte visible). En ningún caso se podrá enclavar elseccionador cuando esté en posición cerrada o cuando suscontactos se hayan soldado accidentalmente.Se puede añadir a los seccionadores portafusibles ensustitución de los tubos o de las barretas de seccionamiento.

SeccionadorSímbolos de los seccionadores y de los interruptores seccionadores

Manipulación en cargaAislamiento en posición “O”

Seccionador

nosí

Interruptor

síno

Interruptorseccionadorsísí

Seccionamiento

Seccionador con y sin fusibles Interruptor-seccionador

– Q1

1/L1

2

3/L2

4

5/L3

6

– Q3

1/L1

2

3/L2

4

5/L3

6

– Q2

1/L1

2

3/L2

4

5/L3

6

http://www.youtube.com/watch?v=_m7KbVjj7kc&feature=related


Índice


2 Apertura/cierre

3 Protección



6 Ejercicios


Elementos de protección

Todo circuito debe estar protegido contra

sobreintensidades (I > In)

Cortocircuito: contacto directo de dos

puntos con tensiones distintas.

Sobrecarga: aumento momentáneo de

intensidad en un circuito sin defectos.

Protección contra cortocircuitos:

Fusibles calibrados rápidos.

Interruptores automáticos de corte

electromagnético.

Protección contra sobrecargas :

Fusibles calibrados lentos.

Interruptores automáticos de corte

térmico.

Las combinaciones usadas son:

Fusible: protege contra cortocircuitos y

sobrecargas de larga duración.

Fusible+Relé Térmico: protege contra

cortocircuitos y contra sobrecargas.

Se utiliza para la protección de motores.

Interruptor automático Magnetotérmico:

protege contra cortocircuitos y contra

sobrecargas.

La parte magnética protege contra

cortocircuitos.

La parte térmica protege contra

sobrecargas.


Fusible

Elemento de protección contra

sobrecargas y/o cortocircuitos.

En caso de intensidad excesiva, se funde

la parte conductora del fusible, abre el

circuito e impide el paso de la corriente.

Tipos de fusible (UNE):

g: pueden cortar todas las

sobreintensidades. Rápidos.

a: pueden cortar una parte de las

sobreintensidades. Lentos.

Una segunda letra indica la aplicación:

L: líneas.

M: motores.

G: uso general.

Forma de los fusibles:

Cilíndricos: hasta ≈ 100A.

De cuchillas: hasta ≈ 1000A.

4

4/66 Schneider Electric

Referencias Componentes de protección 0

Cartuchos fusibles tipo aM conPara la protección de los aparatos con fuertes picos de corriente

Fusibles tipo

Tensión máxima asignada

Calibre Venta por cant. indiv.

Fusible sin percutor Fusible con percutorReferenciaunitaria

Peso Referenciaunitaria

Peso

V A kg kgCilíndricos 8,5 ! 31,5

! 400 1 10 DF2 BA0100 0,010 – –2 10 DF2 BA0200 0,010 – –4 10 DF2 BA0400 0,010 – –6 10 DF2 BA0600 0,010 – –8 10 DF2 BA0800 0,010 – –10 10 DF2 BA1000 0,010 – –

Cilíndricos 10 ! 38

! 500 0,16 10 DF2 CA001 0,010 – –0,25 10 DF2 CA002 0,010 – –0,50 10 DF2 CA005 0,010 – –1 10 DF2 CA01 0,010 – –2 10 DF2 CA02 0,010 – –4 10 DF2 CA04 0,010 – –6 10 DF2 CA06 0,010 – –8 10 DF2 CA08 0,010 – –10 10 DF2 CA10 0,010 – –12 10 DF2 CA12 0,010 – –16 10 DF2 CA16 0,010 – –

! 400 20 10 DF2 CA20 0,010 – –25 10 DF2 CA25 0,010 – –32 10 DF2 CA32 0,010 – –


! 690 0,25 10 DF2 EA002 0,020 – –0,50 10 DF2 EA005 0,020 – –

! 500 1 10 DF2 EA01 0,020 – –2 10 DF2 EA02 0,020 DF3 EA02 0,0204 10 DF2 EA04 0,020 DF3 EA04 0,0206 10 DF2 EA06 0,020 DF3 EA06 0,0208 10 DF2 EA08 0,020 DF3 EA08 0,02010 10 DF2 EA10 0,020 DF3 EA10 0,02012 10 DF2 EA12 0,020 DF3 EA12 0,02016 10 DF2 EA16 0,020 DF3 EA16 0,02020 10 DF2 EA20 0,020 DF3 EA20 0,02025 10 DF2 EA25 0,020 DF3 EA25 0,02032 10 DF2 EA32 0,020 DF3 EA32 0,02040 10 DF2 EA40 0,020 DF3 EA40 0,020

! 400 50 10 DF2 EA50 0,020 DF3 EA50 0,020


! 690 4 10 DF2 FA04 0,045 DF3 FA04 0,0456 10 DF2 FA06 0,045 DF3 FA06 0,0458 10 DF2 FA08 0,045 DF3 FA08 0,04510 10 DF2 FA10 0,045 DF3 FA10 0,04516 10 DF2 FA16 0,045 DF3 FA16 0,04520 10 DF2 FA20 0,045 DF3 FA20 0,04525 10 DF2 FA25 0,045 DF3 FA25 0,04532 10 DF2 FA32 0,045 DF3 FA32 0,04540 10 DF2 FA40 0,045 DF3 FA40 0,04550 10 DF2 FA50 0,045 DF3 FA50 0,045

! 500 63 10 DF2 FA63 0,045 DF3 FA63 0,04580 10 DF2 FA80 0,045 DF3 FA80 0,045100 10 DF2 FA100 0,045 DF3 FA100 0,045

! 400 125 10 DF2 FA125 0,045 DF3 FA125 0,045

8128

8981

2888

8128

9081

2887

8128

91

DF2 CA"""

DF2 EA"""

DF3 EA""

DF2 FA""

DF3 FA""

04_066_069.FM Page 66 Thursday, December 21, 2006 4:52 PM

4

4/69Schneider Electric

Referencias (continuación)

Componentes de protección 0

Cartuchos fusibles tipo gGPara la protección de los circuitos sin pico de corriente importante

Fusibles tipo

Tensión máxima asignada

Calibre Venta por cant. indiv.

Fusible sin percutor Fusible con percutorReferenciaunitaria

Peso Referenciaunitaria

Peso

V A kg kgCon cuchillas tamaño 00

! 500 10 10 DF2 FGN10 0,160 – –16 10 DF2 FGN16 0,160 – –20 10 DF2 FGN20 0,160 – –25 10 DF2 FGN25 0,160 – –32 10 DF2 FGN32 0,160 – –40 10 DF2 FGN40 0,160 – –50 10 DF2 FGN50 0,160 – –63 10 DF2 FGN63 0,160 – –80 10 DF2 FGN80 0,160 – –100 10 DF2 FGN100 0,160 – –125 10 DF2 FGN125 0,160 – –160 10 DF2 FGN160 0,160 – –

Con cuchillas tamaño 0

! 500 50 3 DF2 GN1051 0,230 – –63 3 DF2 GN1061 0,230 – –80 3 DF2 GN1081 0,230 – –100 3 DF2 GN1101 0,230 – –125 3 DF2 GN1121 0,230 DF4 GN1121 0,230160 3 DF2 GN1161 0,230 DF4 GN1161 0,230


! 500 160 3 DF2 HN1161 0,400 – –200 3 DF2 HN1201 0,400 DF4 HN1201 0,400250 3 DF2 HN1251 0,400 DF4 HN1251 0,400


! 500 250 3 DF2 JN1251 0,560 – –315 3 DF2 JN1311 0,560 DF4 JN1311 0,560400 3 DF2 JN1401 0,560 DF4 JN1401 0,560


! 500 500 3 DF2 KN1501 0,850 DF4 KN1501 0,850630 3 DF2 KN1631 0,850 DF4 KN1631 0,850


! 500 800 1 DF2 LN1801 1,900 DF4 LN1801 1,9001.000 1 DF2 LN1101 1,900 DF4 LN1101 1,9001.250 1 DF2 LN1251 1,900 DF4 LN1251 1,900

5333

3353

3334

5333

35

DF2 GN""""

DF4 GN""""

DF2 JN""""

04_066_069.FM Page 69 Thursday, December 21, 2006 4:52 PM


Seccionador fusible

A veces los fusibles se montan sobre la parte móvil de un seccionador.

Los propios fusibles abren o cierran los contactos.

6

EasyLine

3-polos XLP1

XLP 1 250 A

• Monitorización electrónica de fusibles • Micro-contacto auxiliar, 1 ó 2 pcs• Contactos auxiliares, 1 NO ó 1 NC según IEC 60947-5-1• Cubrebornes• Amplia gama de terminales para cable (Ver pág. 12)• Marcos frontales para 1 - 2 aparatos• Adaptadores de barras para 60 mm distancia barras • Dispositivo para enclavamiento por candado • Dispositivo para precintado

6

4

4/31Schneider Electric

5088

26

100/

110

AF1 EA4

a1a

100/

110

a AF1 EA4

Características:pág. 4/28

Referencias:pág. 4/29

Dimensiones:pág. 4/30

34

12

56

34

12

12

N

56

34

12

N

Montajey esquemas

Componentes de protecciónPortafusibles

MontajePortafusibles modulares 125 AMontaje sobre placa perforada AM1 PA

GK1 FB, FN GK1 FC, FD, FF, FH

GK1 FC FD FF FHa 35 35 70 105a1 61 61 96 131

EsquemasPortafusibles modularesDF6 ABi DF6 N GK1 iC GK1 iD

GK1 iF GK1 iH GK1 iB GK1 iN

04_030_031.p65 13/12/06, 09:5031


Relés de protección I

Relé térmico

Detecta una sobreintensidad debido al

aumento de temperatura que hará que

unas láminas bimetálicas se curven y se

active el disparador del contacto asociado.

Protege contra: sobrecargas, arranques

demasiado lentos, ciclos arranque-paro

frecuentes.

Reposición (rearme) manual.

www.aulaelectrica.es AutomatismosIndustriales

1f.relé térmico

Protección de los circuitos en automatismosRelé térmico

Un relé térmico es un aparato diseñado para la protecciónde motores contra sobrecargas, fallo de alguna fase ydiferencias de carga entre fases.

Valores estándar: 660 V c.a. para frecuencias de 50/60 Hz.

El aparato incorpora dos contactos auxiliares (NO-97-98 yNC-95-96), para su uso en el circuito de mando.

Dispone de un botón regulador-selector de la intensidadde protección. Sirva el ejemplo: In.: 1,6 hasta 3,2A.Además, incorpora un botón de prueba (STOP), y otropara RESET.

Si el motor sufre una avería y se produce una sobreinten-sidad, unas bobinas calefactoras (resistencias arrolladasalrededor de un bimetal), consiguen que una láminabimetálica, constituida por dos metales de diferentecoeficiente de dilatación, se deforme, desplazando en estemovimiento una placa de fibra, hasta que se produce elcambio o conmutación de los contactos.

El relé térmico actúa en el circuito de mando, con doscontactos auxiliares y en el circuito de potencia, a travésde sus tres contactos principales.

Simbología normalizada:

Funcionamiento

F3

KM 1

1

2

3

4

5

6

A1

A2

F2

1

2 6

3

4

5

M3 ~

U VW

L1

1 3 5

2 4 6

L2

L3

13

14KM 1

2

X1

X2

X1

X2

H0

13

14

Verde Roja

95

96

97

98

1 32 4

KM 1

F2

S0

11

12

A C

H1

S1

A1

A2

F

2

1

F1

A1 24 VA2

50 Hz

NA

NC

2T

14

T2

6T

3

95

96

97

98

ST

OP

RE

SE

T

RESETSTOP

97

9895

96

NA

NC

2 T1 4 T2 6 T3

95 9697 98

STOPRESET

1L1 3L2 5L3

13 NO 21 NC A1

14 NO 22 NC A2

6T32T1 4T2

31

2 4

5

6

1

2 6

3

4

595

96

97

98

F

Contactos auxiliarespara el

circuito de mando

Contactos principalespara el

circuito de potencia

Ma

gn

eto

térm

ico

Co

nta

cto

r

Contactor

Relé térmico

Re

lété

rmic

o

Motor

www.aulaelectrica.es AutomatismosIndustriales

1f.relé térmico

Protección de los circuitos en automatismosRelé térmico

Un relé térmico es un aparato diseñado para la protecciónde motores contra sobrecargas, fallo de alguna fase ydiferencias de carga entre fases.

Valores estándar: 660 V c.a. para frecuencias de 50/60 Hz.

El aparato incorpora dos contactos auxiliares (NO-97-98 yNC-95-96), para su uso en el circuito de mando.

Dispone de un botón regulador-selector de la intensidadde protección. Sirva el ejemplo: In.: 1,6 hasta 3,2A.Además, incorpora un botón de prueba (STOP), y otropara RESET.

Si el motor sufre una avería y se produce una sobreinten-sidad, unas bobinas calefactoras (resistencias arrolladasalrededor de un bimetal), consiguen que una láminabimetálica, constituida por dos metales de diferentecoeficiente de dilatación, se deforme, desplazando en estemovimiento una placa de fibra, hasta que se produce elcambio o conmutación de los contactos.

El relé térmico actúa en el circuito de mando, con doscontactos auxiliares y en el circuito de potencia, a travésde sus tres contactos principales.

Simbología normalizada:

Funcionamiento

F3

KM 1

1

2

3

4

5

6

A1

A2

F2

1

2 6

3

4

5

M3 ~

U VW

L1

1 3 5

2 4 6

L2

L3

13

14KM 1

2

X1

X2

X1

X2

H0

13

14

Verde Roja

95

96

97

98

1 32 4

KM 1

F2

S0

11

12

A C

H1

S1

A1

A2

F

2

1

F1

A1 24 VA2

50 Hz

NA

NC

2T

14

T2

6T

3

95

96

97

98

ST

OP

RE

SE

T

RESETSTOP

97

9895

96

NA

NC

2 T1 4 T2 6 T3

95 9697 98

STOPRESET

1L1 3L2 5L3

13 NO 21 NC A1

14 NO 22 NC A2

6T32T1 4T2

31

2 4

5

6

1

2 6

3

4

595

96

97

98

F

Contactos auxiliarespara el

circuito de mando

Contactos principalespara el

circuito de potencia

Magneto

térm

ico

Conta

ctor

Contactor

Relé térmico

Relé

térm

ico

Motor


Relés de protección II

Relé electromagnético

Detecta una sobreintensidad debido al

aumento del campo magnético inducido

por dicha corriente, haciendo que se

dispare el contacto asociado.

Protege contra cortocircuitos.

Si se utiliza para proteger motores, debe

soportar el pico de corriente en el

arranque.

Se suele utilizar en conjunción con un

relé térmico.

Relé magnetotérmico

Combina las acciones de los relés térmicos

y electromagnéticos.

Protege contra sobrecargas y contra

cortocircuitos.


Relés de protección III

Disyuntor

Se trata de un relé magnetotérmico con un

interruptor.

Se utiliza para la protección de motores

de pequeña potencia (guardamotores).

Control de potencia

42†

1

Arrancador estrella-triángulo con disyuntor motor Control de un motor monofásico con disyuntor motor

Disyuntor motor magnético + contactor + relé térmico Curvas de disparo de un disyuntor motor GV2

Disyuntor motor magnetotérmico Disyuntor motor magnetotérmico + contactor

Aparatos de funciones múltiples

0,70,8

1 2 34 6

7810 20 30 50 70 100

0,001

0,1

0,01

1

10

1

10

100

300

1

2

5

Tiempo

(1) Proteccióntérmica

(2) Proteccióncontra loscortocircuitos

Segu

ndos

Min

utos

– KM2

12

34

56

1 3 5

2 4 6

– F2

– KM3

12

34

56

– KM1

12

34

56

U1

V1 W1

U2

V2 W2

2 4 6

1 3 5

– Q1

M1 3

U1

W1

V1

1 3 5

2 4 6

– F1

– KM1

12

34

56

2 4 6

1/L1

– Q1

3/L2

5/L3

M1 3

2 4 6

1/L1

– Q1

3/L2

5/L3

U1

W1

V1

M1 3

2 4 6

1/L1

– Q1

3/L2

5/L3

U1

V1 W1

– KM1

12

34

56

M1 3

2 4 6

1 3 5

L N

– Q1

A1 A2

M1a


Índice


2 Apertura/cierre

3 Protección



6 Ejercicios


Motores eléctricos

Receptores que transforman energía eléctrica en energía mecánica de rotación.

Tipos:

De corriente continua.

De corriente alterna:

Síncronos.Asíncronos (de inducción):

Monofásicos.

Trifásicos: de rotor bobinado,

de rotor en cortocircuito (jaula

de ardilla).

164

6

Estandarización de esquemas

†

Símbolos gráficos

Motor asíncrono trifásico,de rotor en cortocircuito

Motor asíncrono de dos devanadosestátor separados(motor de dos velocidades)

Motor asíncrono con seis bornas desalida (acoplamiento estrella-triángulo)

Motor asíncrono de acoplamiento depolos (motor de dos velocidades)

Motor asíncrono trifásico,rotor de anillos

Motor de imán permanente

Generador de corriente alterna

Generador de corriente continua

Conmutador (trifásico / continuo)de excitación en derivación

Motor de corriente continuade excitación separada

Máquinas eléctricas giratorias

Motor de corriente continuade excitación compuesta

Motor asíncrono equipado consondas de termistancia

Motor de corriente continuade excitación en serie

Motor asíncrono monofásico

U1

U2

G

A1A2

G

3

V1C

U1

W1

A1 A2

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F2F1

D2A1 M

D2A1 MU1

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W2

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W1

V1

M1 3

U1

W1

V1

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W1

V1

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W2

V2

M1 3

U1

W1

V1

W2

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T1

T2

U1

W1

V1

M1 1

U1

V1

Motores asíncronos

Son los más empleados en la industria

gracias a:

Su facilidad de utilización,

poco mantenimiento y

bajo coste de fabricación.

289

11Motores eléctricos

A. Constitución del motor asíncrono de inducción

Como todas las máquinas eléctricas, un motor eléctrico está constituido por un circuito magnético y dos eléctricos, uno colocado en la parte fija (estátor) y otro en la parte móvil (rotor) (véase la Figura 11.1).

El circuito magnético está formado por chapas apiladas en forma de cilindro en el rotor y en forma de anillo en el estátor (véase la Figura 11.2).

El cilindro se introduce en el interior del anillo y, para que pueda girar libremente, hay que dotarlo de un entrehierro constante.El anillo se dota de ranuras en su parte interior para colocar el bo-binado inductor y se envuelve exteriormente por una pieza metálica con soporte llamada carcasa.

El cilindro se adosa al eje del motor y puede estar ranurado en su superficie para colocar el bobinado inducido (motores de rotor bobi-nado) o bien se le incorporan conductores de gran sección soldados a anillos del mismo material en los extremos del cilindro (motores de rotor en cortocircuito) similar a una jaula de ardilla, de ahí que reciban el nombre de rotor de jaula de ardilla.El eje se apoya en unos rodamientos de acero para evitar rozamien-tos y se saca al exterior para transmitir el movimiento, y lleva acopla-do un ventilador para refrigeración. Los extremos de los bobinados se sacan al exterior y se conectan a la placa de bornes (véase la Figura 11.3).

El circuito magnético de los mo-tores eléctricos de corriente alter-na está formado por chapas mag-néticas apiladas y aisladas entre sí para eliminar el magnetismo re- manente.

Recuerda

Fig. 11.1. Motor eléctrico.

Fig. 11.3. Sección de motor eléctrico

Fig. 11.2. Estátor y rotor de motor eléctrico.

Estátor

Ventilador

Placa de características Carcasa

Bobinado

Eje

Rodamientos

Rotor

Placa de bornes


Modelo funcional del motor asíncrono

Principio de funcionamiento

El giro del rotor se produce por la interacción entre el campo magnéticogiratorio del estátor y el inducido en los bobinados del rotor.

La velocidad de sincronismo (ns) es lavelocidad angular del campo magnéticogiratorio:

ns = 50f

p(rpm)

{f frec. de la red

p nº pares de polos

La velocidad angular del rotor (n) noalcanza nunca la velocidad desincronismo: n < ns

s = ns − n

ns(deslizamiento)

Par motor/par resistente

El motor ofrece un par M enfunción de su velocidad.

Toda carga conectada al motor leofrece un par resistente Mr

Al igualarse el par del motor (M)y el par resitente, la velocidad nse mantiene constante:

M = Mr ⇒ n = cte


Curvas: par motor, par resistente e intensidad vs. velocidad.

n

M,

M

MMr

Mn

nn

n

ns

M3 ∼

U V W

Máquinan

M

M − par motor

Mr − par resistente

I − intensidad

Ia − intensidad de arranque

In − intensidad nominal

Ma − par de arranque

Mn − par nominal

n − velocidad angular

ns − velocidad de sincronismo

nn − velocidad nominal


Índice


2 Apertura/cierre

3 Protección



6 Ejercicios


Arranque directo

Se realiza en un solo tiempo.

El estátor se acopla directamente a la red.

La corriente inicial es de 4 a 8 veces la nominal. En los cálculos se

considera Ia =6In.

Solo se utiliza con motores de pequeña y mediana potencia y si la red

lo permite.

El par de arranque Ma ≈1,5Mn.

El par máximo se alcanza aproximadamente al 80% de la velocidad

nominal.

No se recomienda en montacargas ni en cintas transportadoras por el

par de arranque.

El motor solo necesita tres bornes U–V–W. La conexión interna

dependerá de la tensión de la línea.

Para el giro a derechas se conectan: L1–U, L2–V, L3–W. Para el

cambio de giro, se intercambian dos.


Arranque directo

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Arranque directo con inversión de giroNota: para invertir el giro es necesario parar primero el motor con S1.

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Conexión en estrella y en triángulo

Es necesario disponer de un motor con 6 bornes (dos por bobina).

Conexión en estrella �

291


2. Motores asíncronos trifásicos.Tipos y sistemas de arranque

Como se ha mencionado antes, los motores asíncronos de inducción son aquellos en los que la velocidad de giro del rotor es algo inferior a la de sincronismo. Los podemos encontrar tanto monofásicos como trifásicos.

A. Motores trifásicosLa constitución y el principio de funcionamiento se han expuesto en los párrafos anterio-res. Son motores en los que el bobinado inductor colocado en el estátor está formado por tres bobinados independientes desplazados 120º eléctricos entre sí y alimenta- dos por un sistema trifásico de corriente alterna. Los podemos encontrar de dos tipos:• Rotor en cortocircuito (jaula de ardilla).• Rotor bobinado.

Tensiones e intensidades en el estátor de los motores trifásicos

Todo bobinado trifásico se puede conectar en estrella (todos los finales conectados en un punto común, alimentando el sistema por los otros extremos libres) o bien en trián-gulo (conectando el final de cada fase al principio de la fase siguiente, alimentando el sistema por los puntos de unión), como se puede apreciar en la Figura 11.5.En la conexión estrella, la intensidad que recorre cada fase coincide con la intensidad de línea, mientras que la tensión que se aplica a cada fase es 3 menor que la ten-sión de línea.En la conexión triángulo la intensidad que recorre cada fase es 3 menor que la in-tensidad de línea, mientras que la tensión a la que queda sometida cada fase coincide con la tensión de línea.

Conexión estrella: 3f

UU fI I

Conexión triángulo: fU U 3f

II

En estas condiciones, el motor se puede considerar como bitensión, ya que las tensiones normalizadas son de 230 o 400 V. Si un motor está diseñado para aplicarle 230 V a cada fase, lo podremos conectar a la red de 230 V en triángulo y a la red de 400 V enestrella. En ambos casos, la tensión que se le aplica a cada fase es 230 V. En una y otra conexión, permanecen invaria-bles los parámetros de potencia, par motor y velocidad. La co-nexión estrella o triángulo se realiza sobre la placa de bornes mediante puentes como se puede apreciar en la Figura 11.6.

B. Motor de rotor en cortocircuitoEl motor de rotor en cortocircuito es el de construcción más sen-cilla, de funcionamiento más seguro y de fabricación más eco-nómica. Su único inconveniente es el de absorber una elevada intensidad en el arranque a la tensión de funcionamiento. Su constitución se vio en la Figura 11.3.

Los motores eléctricos más uti-lizados son los de rotor en cor-tocircuito, también llamados de jaula de ardilla.

Recuerda

Fig. 11.5. Conexiones en los bobinados trifásicos: a) conexión estrella yb) conexión triángulo.

Fig. 11.6. Colocación de los puentes sobre las placas de bornes para conectar el motor trifásico en estrella o en triángulo.

a)

b)

L1

L2

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W2 U2 V2U1

V1

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291








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Conexión en triángulo 4

291








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Recuerda



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Placa de bornes:

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Uf = U`

If = I`√3


Arranque estrella–triángulo (�−4)

El motor se arranca conectado en estrella.

La tensión de los bobinados se reduce al 57 %.El par se reduce al 33 %.La corriente de arranque se reduce a 2 veces In.

Al alcanzar la máxima velocidad, el motor se desconecta

momentáneamente y a continuación se conecta en triángulo para

alcanzar la velocidad nominal.

Durante la desconexión se puede producir una pequeña pérdida de par

y un pico de corriente.

Es el arranque más utilizado por su sencillez, precio y prestaciones.


Variación M–n e I–n en el arranque �−4


Arranque �−4: circuito de potencia

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Arranque �−4: circuito de mando

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Arranque �−4 con inversión de giro: circuito de potencia

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Arranque �−4 con inversión de giro: circuito de mando

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Índice


2 Apertura/cierre

3 Protección



6 Ejercicios


Ejercicio 1— Síntesis del arranque �−4Se desea diseñar el circuito eléctrico de mando que permite arrancar el motor M1 de la figuraen configuración �→ 4 s→4. El motor se pondrá en marcha al presionar marcha y separará al presionar paro. Se pide lo siguiente:

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1 Dibuje el grafo de estados de dicho automatismo y deacuerdo con el grafo obtenido:

2 Asocie componentes eléctricos a los estados, entradasy salidas.

3 Escriba las ecuaciones de los relés de estado (funciónde transferencia entre estados).

4 Escriba las ecuaciones de la función de salida.5 Dibuje el esquema eléctrico correspondiente a la

función de transferencia entre estados y a laprotección frente a sobrecargas.

6 Dibuje el esquema eléctrico correspondiente a lafunción de salida (incluidos los temporizadores).

7 Cómo se podría simplificar el automatismo obtenidoen los apartados anteriores y reducir así el número decomponentes necesarios para implementarlo. Dibujeel esquema de mando del nuevo automatismo.


Ejercicio 2

Se desea diseñar un circuito eléctrico de mando para arrancar el motor M1 (consulte el

esquema de mando del ejercicio anterior) en configuración �−4 (el proceso de

arranque dura 5 s). El motor se pondrá en marcha al dejar de presionar el pulsador

marcha/paro (para poder dejar de presionar es necesario haber presionado previamentesobre el pulsador). M1 se parará (estando en cualquiera de las dos configuraciones) al

presionar el mismo pulsador (en este caso, al dejar de presionar no ocurrirá nada).Cuando el motor inicie el arranque lucirá una lámpara de color naranja y al alcanzar la

configuración final se apagará la lámpara naranja y lucirá una lámpara de color verde.

En caso de sobrecarga se iluminará una lámpara de color rojo.

1 Dibuje el grafo de estados del automatismo.

2 Asocie componentes eléctricos a los estados, entradas y salidas.

3 Escriba las ecuaciones de los relés de estado (función de transferencia entre

estados).

4 Escriba las ecuaciones de la función de salida.

5 Identifique los relés equivalentes y dibuje el esquemas eléctrico simplificado del

circuito de mando. El esquema incluirá también la protección frente a sobrecargas.

automatismos eléctricos ii: circuitos de · pdf fileaparato de conmutaci n previsto a...

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