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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 1 PROLOGO Estos apuntes se realizaron con el propósito de que los alumnos de la materia de controles eléctricos tengan un apoyo teórico sobre los temas de la materia. Una de las ventajas notorias es la rápida consulta del tema a tratar sin ir al libro, puesto que lo contenido en este manual es una recopilación de autores que tratan del mismo tema. En este se explica los tipos de controles existentes en la industria que son: manual, el semiautomático y el automático, así como sus respectivos diagramas de control, además se incluyen los diversos tipos de sensores que se utilizan en la industria, así como también el PLC y sus diversas características y aplicaciones.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 1

PROLOGO

Estos apuntes se realizaron con el propósito de que los alumnos de la materia

de controles eléctricos tengan un apoyo teórico sobre los temas de la materia.

Una de las ventajas notorias es la rápida consulta del tema a tratar sin ir al

libro, puesto que lo contenido en este manual es una recopilación de autores

que tratan del mismo tema.

En este se explica los tipos de controles existentes en la industria que son:

manual, el semiautomático y el automático, así como sus respectivos

diagramas de control, además se incluyen los diversos tipos de sensores que

se utilizan en la industria, así como también el PLC y sus diversas

características y aplicaciones.

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CONTROLES ELECTRICOS

TEMARIO

TEMA 1.- FUNDAMENTOS DE CONTROLES ELECTRICOS

TEMA 2.- ARRANCADORES PARA MOTORES DE C.A TRIFASICOS

TEMA 3.- INTERRUPTORES Y SENSORES

TEMA 4.- EL RELEVADOR PROGRAMABLE

TEMA 5.- AUTOMATA PROGRAMABLE (PLC)

TEMA 6.- PROYECTO ELECTROMECANICO

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INDICE

1.- FUNDAMENTOS DE CONTROLES ELECTRICOS

1.1 Contactores y Arracadores

1.2 Relevadores Electromecánicos

1.3 Temporizadores (al energizar y al desenergizar)

1.4 Solenoides

1.5 Diagramas de Alambrado y de Control

1.6 Protección contra sobre carga

1.7 Protección contra corto circuito y falla a tierra de motores

2.- ARRANCADORES PARA MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA TRIFASICOS

2.1 Control a dos y tres hilos

2.2 Control separado

2.3 Control Manual-Fuera-Automático

2.4 Arranque a tensión plena

2.5 Métodos de Arranques a tensión reducida (autotransformador, estrella-

delta, resistencia primaria y resistencia secundaria, bobinado bipartido).

2.6 Inversión de Giro

2.7 Avance Gradual

2.8 Frenado

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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TEMA 3.- INTERRUPTORES Y SENSORES

3.1 Interruptores (Presión, nivel, temperatura, flujo, límite)

3.2 Principio de Transducción.

3.3 Sensores de Presión

3.4 Sensores de Flujo

3.5 Sensores de Nivel

3.7 Sensores de Peso, velocidad, conductividad, PH, etc.

3.8 Criterios para la selección de un sensor

TEMA 4.- RELEVADOR PROGRAMABLE

4.1 Características principales del relevador

4.2 Aplicaciones típicas

4.3 Cableado

4.4 Programación

TEMA 5.- AUTOMATA PROGRAMABLE (PLC)

5.1 Definición y Estructura Básica

5.2 Principio de Funcionamiento

5.3 Tipos de PLC (compactos y modulares)

5.4 Lenguajes de Programación

5.5 Instrucciones tipo relevador, temporizadores y contadores

5.6 Aplicaciones del PLC en sistemas de control

TEMA 6.- PROYECTO ELECTROMECANICO

6.1 Elaborar un proyecto de un sistema electromecánico aplicando PLC´s

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UNIDAD

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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TEMA 1 FUNDAMENTOS DE CONTROLES ELECTRICOS

TIPOS DE CONTROLES ELECTRICOS.

Estos pueden ser del tipo:

CONTROL MANUAL: Este tipo de control se ejecuta manualmente en el

mismo lugar en que está colocada la máquina. Este control es el más sencillo y

conocido y es generalmente el utilizado para el arranque de motores pequeños

a tensión nominal. Este tipo de control se utilizan frecuentemente con el

propósito de la puesta en marcha y parada del motor. El costo de este sistema

es aproximadamente la mitad del de un arrancador electromagnético

equivalente. El arrancador manual proporciona generalmente protección contra

sobrecarga y desenganche de tensión mínima, pero no protección contra baja

tensión.

El control manual se caracteriza por el hecho de que el operador debe mover

un interruptor o pulsar un botón para que se efectúe cualquier cambio en las

condiciones de funcionamiento de la máquina o del equipo en cuestión.

CONTROL SEMI-AUTOMATICO: Los controladores que pertenecen a esta

clasificación utilizan un arrancador electromagnético y uno o más dispositivos

pilotos manuales tales como pulsadores, interruptores de maniobra,

combinadores de tambor o dispositivos análogos. Quizás los mandos más

utilizados son las combinaciones de pulsadores a causa de que constituyen

una unidad compacta y relativamente económica. El control semi-automático se

usa principalmente para facilitar las maniobras de mano y control en aquellas

instalaciones donde el control manual no es posible.

La clave de la clasificación como en un sistema de control semiautomático es el

hecho de que los dispositivos pilotos son accionados manualmente y de que el

arrancador del motor es de tipo electromagnético.

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CONTROL AUTOMATICO: Un control automático está formado por un

arrancador electromagnético o contactor controlado por uno o más dispositivos

pilotos automáticos. La orden inicial de marcha puede ser automática, pero

generalmente es una operación manual, realizada en un panel de pulsadores e

interruptores.

En algunos casos el control puede tener combinación de dispositivos manuales

y automáticos. Si el circuito contiene uno o más dispositivos automáticos, debe

ser clasificado como control automático.

Los contactores son dispositivos electromagnéticos, en el sentido de que en

ellos se producen fuerzas magnéticas cuando pasan corrientes eléctricas por

las bobinas del hilo conductor que estos poseen y que respondiendo a aquellas

fuerzas se cierran o abren determinados contactos por un movimiento de

núcleos de succión o de armaduras móviles.

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1.1 CONTACTORES Y ARRANCADORES

EL CONTACTOR.

DEFINICION Y GENERALIDADES.

Podemos definir un contactor como un aparato mecánico de conexión y

desconexión eléctrica, accionado por cualquier forma de energía, menos

manual, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones

normales del circuito, incluso las de sobrecarga.

Las energías utilizadas para accionar un contactor pueden ser muy diversas:

mecánicas, magnéticas, neumáticas, fluídricas, etc. Los contactores

corrientemente utilizados en la industria son accionados mediante la energía

magnética proporcionada por una bobina, y a ellos nos referimos

seguidamente. Un contactor accionado por energía magnética, consta de un

núcleo magnético y de una bobina capaz de generar un campo magnético

suficientemente grande como para vencer la fuerza de los muelles antagonistas

que mantienen separada del núcleo una pieza, también magnética, solidaria al

dispositivo encargado de accionar los contactos eléctricos.

Así pues, la característica importante de un contactor será la tensión a aplicar

a la bobina de accionamiento, así como su intensidad ó potencia. Según sea el

fabricante, dispondremos de una extensa gama de tensiones de

accionamiento, tanto en continua como en alterna siendo las más comúnmente

utilizadas, 24, 48, 220, y 380. La intensidad y potencia de la bobina,

naturalmente dependen del tamaño del contador.

El tamaño de un contactor, depende de la intensidad que es capaz de

establecer, soportar e interrumpir, así como del número de contactos de que

dispone (normalmente cuatro). El tamaño del contactor también depende de la

tensión máxima de trabajo que puede soportar, pero esta suele ser de 660 V.

para los contactores de normal utilización en la industria.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Referente a la intensidad nominal de un contactor, sobre catálogo y según el

fabricante, podremos observar contactores dentro de una extensa gama,

generalmente comprendida entre 5 A y varios cientos de amperios. Esto

equivale a decir que los contactores son capaces de controlar potencias dentro

de un amplio margen; así, por ejemplo, un contactor para 25 A. conectado en

una red bifásica de 380 V. es capaz de controlar receptores de hasta 380ð

25=9.500 VA. y si es trifásica 3ð 220ð 25=16.454 VA. Naturalmente nos

referimos a receptores cuya carga sea puramente resistiva (cos ð = 1), ya que

de lo contrario, las condiciones de trabajo de los contactos quedan

notablemente modificadas.

.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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DESCRIPCION DEL CONTACTOR.

La figura anterior describe las partes del contactor.

1.2.1. PARTES DEL CONTACTOR.

CARCAZA.

La carcaza es el elemento en el cual se fijan todos los componentes

conductores del contactor, para lo cual es fabricada en un material no

conductor con propiedades como la resistencia al calor, y un alto grado de

rigidez. Uno de los mas utilizados materiales es la fibra de vidrio pero tiene un

inconveniente y es que este material es quebradizo y por lo tanto su

manipulación es muy delicada. En caso de quebrarse alguno de los

componentes no es recomendable el uso de pegantes.

ELECTROIMAN.

También es denominado circuito electromagnético, y es el elemento motor del

contactor.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Está compuesto por una serie de elementos cuya finalidad es transformar la

energía eléctrica en un campo magnético muy intenso mediante el cual se

produce un movimiento mecánico aprovechando las propiedades

electromagnéticas de ciertos materiales.

BOBINA.

Consiste en una arrollamiento de alambre de cobre con unas características

muy especiales con un gran número de espiras y de sección muy delgada para

producir un campo magnético. El flujo magnético produce un par magnético

que vence los pares resistentes de los muelles de manera que la armadura se

puede juntar con el núcleo estrechamente.

Bobina energizada con CA.

Para el caso cuando una bobina se energiza con corriente alterna, se produce

una corriente de magnitud muy alta puesto que solo se cuenta con la

resistencia del conductor, ya que la reactancia inductiva de la bobina es muy

baja debido al gran entrehierro que existe entre la armadura y el núcleo, esta

corriente tiene factor de potencia por consiguiente alto, del orden de 0.8 a 0.9 y

es llamada corriente de llamada.

Esta corriente elevada produce un campo magnético muy grande capaz de

vencer el par ejercido por los muelles o resorte que los mantiene separados y

de esta manera se cierra el circuito magnético uniéndose la armadura con el

núcleo trayendo como consecuencia el aumento de la reactancia inductiva y así

la disminución de hasta aproximadamente diez veces la corriente

produciéndose entonces una corriente llamada corriente de mantenimiento

con un factor de potencia más bajo pero capaz de mantener el circuito

magnético cerrado.

Para que todo este procedimiento tenga éxito las bobinas deben ser

dimensionadas para trabajar con las corrientes bajas de mantenimiento pues si

no se acciona el mecanismo de cierre del circuito magnético la corriente de

llamada circulará un tiempo más grande del previsto pudiendo así deteriorar la

bobina.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Bobina energizada con CC.

En este caso no se presenta el fenómeno anterior puesto que las corrientes de

llamada y de mantenimiento son iguales. La única resistencia presente es la

resistencia de la bobina misma por lo cual las características y la construcción

de estas bobinas son muy especiales.

La bobina puede ser energizada por la fuente de alimentación o por una fuente

independiente

NUCLEO

Su función es concentrar y aumentar el flujo magnético con el fin de atraer la

armadura eficientemente. Está construido de láminas de acero al silicio

superpuestas y unidas firmemente unas con otras con el fin de evitar las

corrientes parásitas.

El pequeño entrehierro entre la armadura y el núcleo se crea con el fin de

eliminar los magnetismos remanentes.

Cuando circula una corriente alterna por la bobina es de suponerse que cuando

la corriente pasa por el valor cero, el núcleo se separa de la armadura puesto

que el flujo también es cero pero como esto sucede 120 veces en un segundo

(si la frecuencia es de 60Hz) por lo cual en realidad no hay una verdadera

separación pero esto sin embargo genera vibraciones y un zumbido además

del aumento de la corriente de mantenimiento; por esto las bobinas que operan

con corriente alterna poseen unos dispositivos llamados espiras de sombra las

cuales producen un flujo magnético desfasado con el principal de manera que

se obtiene un flujo continuo similar al producido por una corriente continua.

ARMADURA.

Es un elemento móvil muy parecido al núcleo pero no posee espiras de

sombra, su función es la de cerrar el circuito magnético ya que en estado de

reposo se encuentra separada del núcleo. Este espacio de separación se

denomina entrehierro o cota de llamada.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Tanto el cierre como la apertura del circuito magnético suceden en un espacio

de tiempo muy corto (10 milisegundos aproximadamente), todo debido a las

características del muelle, por esto se pueden presentar dos situaciones.

Cuando el par resistente es mayor que el par electromagnético, no se

logra atraer la armadura.

Si el par resistente es débil no se lograra la separación rápida de la

armadura.

Cada una de las acciones de energizar o desenergizar la bobina y por

consiguiente la atracción o separación de la armadura, es utilizada para

accionar los contactos que obran como interruptores, permitiendo o

interrumpiendo el paso de la corriente. Estos contactos están unidos

mecánicamente (son solidarios) pero son separados eléctricamente.

CONTACTOS.

El objeto de estos elementos es permitir o interrumpir el paso de la corriente,

son elementos conductores, los cuales se accionan tan pronto se energiza o se

desenergiza la bobina por lo que se les denomina contactos instantáneos.

Esta función la cumplen tanto en el circuito de potencia como en el circuito de

mando.

Los contactos están compuestos por tres partes dos de las cuales son fijas y se

encuentran ubicadas en la carcaza y una parte móvil que une estas dos y

posee un resorte para garantizar el contacto

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 15

Las partes que entran en contacto deben tener unas características especiales

puesto que al ser accionados bajo carga, se presenta un arco eléctrico el cual

es proporcional a la corriente que demanda la carga, estos arcos producen

sustancias que deterioran los contactos pues traen como consecuencia la

corrosión, también las características mecánicas de estos elementos son muy

importantes.

FUNCIONAMIENTO DEL CONTACTOR.

Cuando la bobina se energiza genera un campo magnético intenso, de manera

que el núcleo atrae a la armadura, con un movimiento muy rápido. Con este

movimiento todos los contactos del contactor, principales y auxiliares, cambian

inmediatamente y de forma solidaria de estado.

Existen dos consideraciones que debemos tener en cuenta en cuanto a las

características de los contactores:

Poder de cierre: Valor de la corriente independientemente de la tensión,

que un contactor puede establecer en forma satisfactoria y sin peligro

que sus contactos se suelden.

Poder de corte: Valor de la corriente que el contactor puede cortar, sin

riesgo de daño de los contactos y de los aislantes de la cámara

apagachispas. La corriente es más débil en cuanto más grande es la

tensión.

Para que los contactos vuelvan a su posición anterior es necesario

desenergizar la bobina. Durante esta desenergización o desconexión de la

bobina (carga inductiva) se producen sobre-tensiones de alta frecuencia, que

pueden producir interferencias en los aparatos electrónicos.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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ARRANCADORES

El arrancador consiste en su forma más simple en un dispositivo que conecta y

desconecta un motor de la red y que además realiza funciones de protección

contra sobrecarga del motor.

Se hallan catalogados entre los tipos siguientes:

Arrancador con dispositivos térmicos para pequeños equipos

monofásicos.

Arrancadores manuales directos de los size “0” y “1” para motores

monofásicos y trifásicos.

Arrancador a tensión reducida mediante autotransformador para grandes

motores.

Arrancador automático.

Este tipo de arrancador es llamado también arrancador electromagnético,

consta de un contactor con la adicción de un control protector.

ARRANCADORES DE MOTOR

El arrancador consiste en forma mas simple, en un dispositivo que conecte o

desconecte el motor a la red y que ademes realice funciones de protección

contra sobrecargas.

a esta unidad se le agregan otros dispositivos para obtener el grado deseado

de control y de proteccion.Hay muchas clases de arrancadores de motor entre

ellos: manuales o automáticos, de tensión nominal o tensión reducida,

monofásicos o trifásicos y de c.c o c.a el nombre se le designa dependiendo la

función que va realizar y de la operación o clase de motor al que se destinan.,

Existe diferencia entre los conceptos de arrancador y de controlador. Aunque

es difícil establecer una línea divisoria, generalmente se acepta que es

ARRANCADOR tiene como misión conectar el motor a la línea, proporcionando

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 17

además la necesaria protección, mientras un CONTROLADOR además de

realizar las funciones de arranque, va provisto de los dispositivos de protección

y relés necesarios para constituir un sistema completo de control, regulación, y

protección.

Los arrancadores de motores se construyen en EE.UU, de acuerdo a normas

que incluyen especificaciones aprobadas por las normas NEMA (nacional

electric manufacturers association).

Estas normas incluyen especificaciones tales como calibres o tamaños lo que

facilita la selección del equipo para que cumpla las condiciones necesarias de

capacidad para un caso dado. También se incluye los tipos de cubierta o cajas

de arrancadores para satisfacer los requisitos reglamentarios en cuanto a las

condiciones atmosféricas existentes en el lugar de instalación.

ARRANCADORES MANUALES

En los arrancadores clasificados como manuales, el operador acciona el cierre

de los contactos, bien mediante pulsador, bien mediante palanca unida

mecánicamente a los contactos.

Cuando se aprieta el pulsador de parada, o actúa la protección de sobrecarga,

es disparada la articulación mecánica y se abren los contactos.

En cambio, cuando se aprieta el pulsador de parada en un arrancador

electromagnético, se activa el electroimán del arrancador produciendo el cierre

de los contactos.

El pulsador de parada o el relé de sobrecarga al ser accionados interrumpen el

circuito de la bobina, del electroimán, abriéndose los contactos-

El principal inconveniente del arrancador manual es la falta de flexibilidad de

control.

Debe ser accionado emplazamiento del arrancador y es limitado en cuanto a

las posibilidades como control de protección.

la mayoría de arrancadores manuales en servicio se hallan catalogados dentro

de los tres tipos:

Arrancadores con dispositivo térmico para pequeños motores monofásicos.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Arrancadores manuales directos de los calibres cero y 1 para motores

monofásicos y trifásicos.

Arrancadores manuales a tensión reducida mediante autotransformador para

motores grandes.(fig. 3-14)

ARRANCADORES AUTOMATICOS

El arrancador automático llamado también arrancador electromagnético, consta

de un contactor con la adición de un control protector.

Este arrancador funciona a base de atracción magnética de un electroimán

para cerrar y mantener sus contactos de linea y auxiliares y ofrece una ilimitada

flexibilidad de control. Es seguro y de larga duración con un mantenimiento

razonable.

Los dispositivos mecánicos que integran estos arrancadores se clasifican

según el desplazamiento del núcleo magnético.

La primera clase corresponde (fig. 3-11)

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Cuyos contactos móviles están accionados directamente por la armadura del

electroimán que gira sobre un eje al ser atraída por el núcleo del electroimán

produciendo el desplazamiento de los contactos móviles hasta encontrar los

tipos que se hallan montados sobre la cara vertical posterior del arrancador.

La segunda clase corresponde a la ( fig.3-11 b)los contactos móviles son

accionados por el núcleo en su desplazamiento vertical hacia arriba cuando es

empujado por el efecto magnético de la bobina al ser excitada, hasta encontrar

los contactos fijos montados en el soporte horizontal de la parte superior de la

plataforma del arrancador.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Los arrancadores mas grandes usan generalmente los de tipo armadura. El cto.

magnético consiste en una adaptación de uno de las tres formas magnéticas

básicas (fig. 3-12)

En el caso de ser excitada la de bobina por corriente alterna, las piezas polares

del electroimán están equipadas con una bobina de sobra ( fig. 3-12 d) Esta

produce un desfase en el flujo que pasa por la porción de pieza polar abarcada

por la misma de manera que evita la desaparición del flujo cuando la corriente

de la bobina para por el valor nulo, evitando la vibración que se produciría en

los contactos.

Hay dos tipos de contacto de uso general. En la mayoría de arrancadores

pequeños se emplea el llamado tipo puente ( fig. 3-13)

Que permite una buena alineación y una accion propia de limpieza del

contacto, debido al deslizamiento entre ellos y que contribuye a prolongar la

duracion de los mismos.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 21

En general mucho de los arrancadores grandes emplean contactos móviles que

reciben la acción de resortes o muelles destinados a producir la presión

requerida de contacto. ( fig.3-11 a )

la acción necesaria de deslizamiento entre los contactos fijos y móviles para

realizar la limpieza de los mismos, se consigue dando a los contactos la forma

curva apropiada, que permite dicho desplazamiento en los momentos de cierre

y apertura.

es necesaria una buena alineación de los contactos a fin de evitar un arco o

chispeo excesivo y el consiguiente picado de los contactos.

ARRANCADORES A TENSION NOMINAL

Los arrancadores para la puesta en marcha mediante conexión directa a la red

(Fig. 3-11 b) son los más utilizados. Se emplean en la mayoría de los casos de

arranque de los motores trifásicos, de jaula y monobásicos.

También se emplean para conectar a la red el devanado estator hico de los

motores trifásicos de rotor bobinado con arrancador manual conectado al rotor.

Utilizados en los motores de hasta 600 CV y 600 v, permiten obtener una

protección satisfactoria del motor, la maquina y el operador.

La limitación de uso en los motores trifásicos de jaula esta forzosamente

impuesto por el valor máximo de la intensidad de arranque en lo que respecta a

sus efectos sobre las líneas y devanados, así como por el par de arranque los

arrancadores directos se fabrican con variedad de cubiertas y cofres para

satisfacer los requisitos impuestos por las condiciones de ubicación del

arrancador. Estas cubiertas satisfacen las normas publicadas por la NEMA

para adaptarse a cada condición de ubicación o emplazamiento. a la

asequibilidad de los tipos manuales o magnéticos adecuados para la necesidad

del usuario hay que añadir la flexibilidad de estas unidades.

cualquier adaptador que conecta los bornes del motor directamente a la tensión

de la línea sin algún medio de reducir la tensión aplicada o limitar la corriente

de arranque puede ser clasificado como arrancador directo o a tensión nominal

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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ARRANCADORES DE TENSION REDUCIDA

Este tipo de arrancador contiene algún medio de reducir la tensión de la línea

que es aplicada al motor durante el periodo de arranque. Esto se hace a fin de

limitar la sobre corriente durante el ciclo de arranque. Los requisitos para el uso

de los arrancadores a tensión reducida dependen de varios factores (SEC.2-1).

Estas unidades se construyen en los tipos manuables y automáticos, y,lo

mismo que los arrancadores a tensión nominal , el tipo manual resulta mas

económico pero con menos posibilidades de control,

Los arrancadores manuales a tensión reducida tipo auto transformador pera

motor de jaula (Fig. 3-14), comprenden un conmutador de dos posiciones y un

autotransformador. En la posición de arranque del conmutador el motor es

alimentado por la línea a tensión reducida mediante un auto transformador ,

manteniéndose en esta posición hasta que el motor estabilice su velocidad,

aplicándose en dicho momento nominal al pasar la maneta o dispositivo de

mando a la posición de marcha o trabajo.los arrancadores automáticos a

tensión reducida (Fig. 3-15) pueden tener muchas formas y están destinados

generalmente a un tipo particular de motor y para una determinada aplicación.

los requisitos esenciales son que estén provistos de medios para conectar el

motor a tensión reducida y luego, automáticamente, la corriente de línea

después de transcurrido el tiempo necesario para la aceleración.

El arrancador tipo reactancia a tensión reducida tiene exactamente la misma

disposición de contactos que el arrancador con resistencias. la única diferencia

entre un arrancador con resistencia y uno del tipo reactancia a tensión reducida

estriba en el uso de reactancias en lugar de resistencias.

el contactor de un arrancador del tipo de autotransformador debe ser de cinco

polos o contacto, cuya misión puede deducirse de la ( Fig. 3-16) los contactos

conectan el motor a la línea a través del autotransformador en conexión V o

triangulo abierto. el contactor de marcha de este arrancador , que actuara a

continuación, comprende tres contactos, los cuales permiten conectar el motor

directamente a la red.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 23

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 24

RELEVADORES ELECTROMECANICOS

Son circuitos de control automático, nos encontramos generalmente con uno o

más relés, principalmente a causa de que el relé proporciona flexibilidad. El relé

pro su propia construcción es un amplificador mecánico, es decir, que cuando

se activa o se excita la bobina de un relé con 24 voltios y los contactos están

controlando un circuito de 440 voltios, se amplifica la tensión mediante el uso

del mismo.

El relé tiene la misma construcción que el contactor pero con la diferencia de

que maneja una menor potencia. La bobina, polos y contactos son de

construcción un poco similar.

Los circuitos de control automáticos contienen generalmente uno o más relés,

principalmente a causa de que el relé confiere flexibilidad a los circuitos de

control. El relé es por su propia construcción un amplificador mecánico.

La palabra amplificar significa aumentar, ampliar, extender o incrementar.

Cuando nosotros activamos o excitamos la bobina de un relé con 24 voltios y

los contactor están controlando a un circuito de 440 voltios, estamos

amplificando la tensión mediante el uso del relé. Las bobinas del relé solo

necesitan una corriente muy pequeña para su funcionamiento y también son

amplificadores de corriente. El relé es inherentemente un dispositivo de una

sola entrada que solo requiere una sola tensión o corriente para activar su

bobina. Sin embargo utilizando varios contactos, el relé se puede convertir en

un dispositivo de varias salidas, por lo que también puede considerarse como

amplificador del número de operaciones, siendo controladas por una sola

entrada.

Supongamos que disponemos de un relé cuya bobina funciona con 110 voltios

y 1 amperio, y que los contactos de este relé controlan tres circuitos separados

que funcionan con 440 voltios y 15 amperios cada una. Este relé se convierte

en un amplificador de potencia en cuanto controla considerablemente más

potencia en sus circuitos de salida que la que consume en su circuito de

Page 25: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 25

entrada. También se convierte en un amplificador en cuanto al número de

circuitos, ya que una sola entrada controla tres salidas separadas.

Los relés se emplean generalmente para aceptar información de un dispositivo

sensible o detector y la convierte en el nivel apropiado de potencia, numero de

diversos circuitos, u otro factor de amplificación para conseguir el resultado que

se desea en el circuito de control.

El tipo apropiado de relé a utilizar en un circuito dado estará determinado por el

tipo de dispositivo detector que le transmite la información. Por ejemplo, un

dispositivo detector de tensión deberá ser conectado aun relé de tensión, y un

dispositivo detector sensible a la corriente debe activar al relé de corriente.

Relé de tensión.- Este tipo de relé es probablemente el que mas se emplea

porque se presta a muchas aplicaciones y se le puede emplear para realizar

muchas funciones. El relé de tensión es simplemente un pequeño contactor

que abre o cierra sus contactos, dependiendo de que estén normalmente

abiertos o cerrados, siempre que es aplicada a su bobina la tensión correcta.

Se fabrican con varios contactos que pueden estar normalmente abiertos o

normalmente cerrados, según convenga. Los relés de tensión se utilizan

frecuentemente para separar dos o más circuitos controlados por una fuente o

cuando la tensión de control es diferente a la tensión de la línea.

Debe recordarse que un relé de tensión no es primordialmente un dispositivo

de control, y requiere un dispositivo piloto para activarlo.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 26

Relé de intensidad.- Este tipo de relé se emplea para abrir o cerrar uno o

varios en respuesta a las variaciones de intensidad de otro circuito, tales como

las de la corriente absorbida por un motor.

El relé de intensidad esta diseñado del tal forma que si se le conecta en serie

con el circuito que debe suministrar la señal a detectar se activara, cuando la

intensidad de la corriente que pasa por su bobina alcanza un valor

suficientemente elevado para producir el flujo magnético necesario para activar

el dispositivo de los contactos.

Page 27: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 27

Relé de frecuencia.- Se utiliza para producir la conexión de la excitación de

campo en los motores sincrónicos durante la maniobra de arranque y para el

control de aceleración en los motores de rotor bobinado. Generalmente estas

unidades se proyectan para una determinada aplicación. Uno de los tipos se

compone de dos bobinas equilibradas que actúan comparando una frecuencia

de referencia con la del circuito en que se utiliza el relé, de forma que la

armadura bascula a uno u otro lado según las frecuencias difieran en un valor

determinado o dicha diferencia sea mayor que la prefijada.

Relé temporizado.- Este tipo de relé se usa frecuentemente para el control de

secuencia, protección relectíva, desconexión por baja tensión, control de

aceleración y muchas otras funciones.

Esencialmente, el relé temporizado es un relé de tensión con la adición de un

elemento de acción diferida que puede ser del tipo membrana o con toma de

aire o del tipo de cilindro con embolo amortiguador empleando aire o un liquido

y que retarda la acción de sus contactos respecto al momento en que actúa el

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 28

electroimán. Este retardo en la acción puede ser cuando el relé se excite o se

desexcite.

Si el retardo se produce al excitar el relé se dice que esta temporizado al cierre

y si se produce al desexcitarlo, que esta temporizado a la apertura. Ambos

tipos están provistos de un ajuste para poder regular el tiempo de retardo

dentro de los límites especificados. Los contactos se presentan siempre en la

posición correspondiente al relé desactivado, tanto si son temporizados al

cierre como a la apertura.

Estas unidades se fabrican de diversos tamaños dependiendo de la intensidad

y la tensión a que estén sometidos sus contactos.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 29

Relé de sobrecarga.- El relé de sobrecarga se encuentra en todos los

arrancadores de motor en una u otra forma. En efecto, la adición de alguna

forma de protección contra las sobrecargas a un contactor ordinario lo

convierte en un arrancador de motor. Esta unidad realiza las funciones de

protección contra sobrecargas y la protección contra el fallo de fase en el

circuito de motor. El requisito básico para la protección contra las sobrecargas

es que el motor pueda trabajar a potencia nominal pero que se impida su

funcionamiento al producirse cualquier sobrecarga prolongada o importante.

Cuando un motor esta sobrecargado mecánicamente, su corriente aumenta, lo

que a su vez hace que aumente la temperatura el propio motor y de sus

devanados.

También se producen aumentos de corriente y de temperatura a consecuencia

de la falta de una fase en los motores polifásicos o de un defecto en los

devanados del motor.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 30

Por consiguiente, para obtener una protección completa contra las sobrecargas

es necesario detectar, o medir, la corriente absorbida por el motor e interrumpir

el circuito si la corriente excede del valor nominal del motor.

Existen dos tipos básicos de relés de sobrecarga empleados generalmente en

los arrancadores de conexión directa a la línea. El primero utiliza un metal con

bajo punto de fusión que retiene una rueda dentada, que al ser liberada

produce la abertura de un juego de contactos intercalados en el circuito d la

bobina del arrancador.

El segundo tipo utiliza una lamina bimetálica para el desenganche del

mecanismo de disparo y abrir los contactos del circuito de la bobina.

Independientemente del tipo de dispositivo que se utilice, siempre estará

activado por un elemento calefactor conectado en serie con el circuito del

motor. La intensidad de la corriente necesaria para producir el funcionamiento

del relé esta determinada por el tamaño del elemento calefactor utilizado.

Cuando este es utilizado para la protección de pequeños motores que

absorben poca corriente, como elemento calefactor se utiliza una resistencia de

hilo o de cinta de poca sección, mientras que en el caso de motores de mayor

potencia se emplean resistencias de mayor sección, de forma que se produzca

Page 31: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 31

en el elemento bimetal la temperatura debida cuando circule una intensidad de

valor prefijado. Los elementos térmicos utilizados en los relés de sobrecarga

poseen, por si mismos un retardo en su acción que es inversamente

proporcional a la sobrecarga a que este sometido.

Cuando la sobrecarga es ligera, el motor sigue funcionando durante algún

tiempo sin que actué el relé, pero si la sobrecarga es grande, actuara casi

inmediatamente, desconectan el motor de su fuente de alimentación y evitando

que se deteriore.

Los relés térmicos actúan solo por el efecto del calor, influyendo por lo tanto la

temperatura del aire que los rodea, por lo que en los lugares donde se ha de

prever altas temperaturas las resistencias de caldeo empleadas en el relé

deben estar sobredimensionadas. También existen dispositivos bimetálicos

destinados a compensar el efecto de los cambios de temperatura ambiente en

el funcionamiento del relé.

Los relés provistos de estos dispositivos reciben el nombre de relés de

sobrecarga compensados.

El tercer tipo de relé de sobrecarga es el electromagnético. Su elemento básico

es una bobina conectada de modo que sea sensible a la corriente del motor

mediante el uso de transformadores de corriente o por conexión directa.

Cuando la corriente excede el valor nominal de motor, la bobina del relé

produce el desplazamiento del núcleo móvil situado en su interior y abre los

contactor del circuito de control. Los relés electromagnéticos de sobrecarga se

encuentran generalmente en arrancadores de motores grandes.

Después de cara disparo o actuación del relé de sobrecarga debe volverse a su

anterior posición (reenganche), ya sea automática o manualmente. El tipo de

reenganche automático solo se empleará en los casos que no presenten

peligro al conectarse nuevamente al circuito a la red sin haber revisado la

causa del disparo del relé. Después e disparado el relé de sobrecarga,

necesitan algún tiempo para enfriarse, por lo que siempre hay algún retardo

antes que se pueda realizar la reposición.

Page 32: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 32

TEMPORIZADORES

TEMPORIZADORES O RELES DE TIEMPO.

Son aparatos en los cuales se abren o cierran determinados contactos,

llamados contactos temporizados, después de cierto tiempo, debidamente

preestablecido, de haberse abierto o cerrado su circuito de alimentación.

TEMPORIZADOR AL TRABAJO.

Aquel cuyos contactos temporizados actúan después de cierto tiempo de que

se ha energizado el elemento motor del temporizador. En el momento de

energizar el temporizador, los contactos temporizados que tiene siguen en la

misma posición de estado de reposo y solamente cuando ha transcurrido el

tempo programado, cambian de estado, es decir que el contacto NA se cierra y

el contacto NC se abre.

TEMPORIZADOR AL REPOSO.

En este tipo de temporizador, los contactos temporizados actúan como

temporizados después de cierto tiempo de haber sido desenergizado ele

elemento motor del temporizador. Cuando se energiza el temporizador, sus

contactos temporizados actúan inmediatamente como si fueran contactos

instantáneos, manteniéndose en esa posición todo el tiempo que el

temporizador esté energizado.

TEMPORIZADOR ELECTROMECÁNICO.

Temporizador en el cual la temporización se consigue mediante engranajes,

con sistemas comparables a los relojes mecánicos. El conteo del tiempo

programado se inicia al energizar un pequeño motor síncrono de velocidad

constante, que mueve una serie de engranajes, para reducir la velocidad del

motor. El último de los engranajes lleva un pin o tope para accionar unos

contactos de apertura lenta o un micro ruptor de apertura brusca, los cuales

actúan como contactos temporizados.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 33

TEMPORIZADORES NEUMATICOS.

Temporizadores en los cuales la temporización se obtiene regulando la entrada

de aire en un fuelle, hasta que se llene completamente, momento en el cual

éste acciona los contactos del temporizador. El aire es expulsado del fuelle

prácticamente en forma instantánea.

TEMPORIZADORES ELECTRONICOS.

Son aquellos cuyo sistema de temporización esta conformado por circuitos

electrónicos. Se encuentra una gran variedad de modelos, dependiendo de su

funcionamiento.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 34

SOLENOIDES

Consiste en una arrollamiento de alambre de cobre con unas características

muy especiales con un gran número de espiras y de sección muy delgada para

producir un campo magnético. El flujo magnético produce un par magnético

que vence los pares resistentes de los muelles de manera que la armadura se

puede juntar con el núcleo estrechamente.

Bobina energizada con CA.

Para el caso cuando una bobina se energiza con corriente alterna, se produce

una corriente de magnitud muy alta puesto que solo se cuenta con la

resistencia del conductor, ya que la reactancia inductiva de la bobina es muy

baja debido al gran entrehierro que existe entre la armadura y el núcleo, esta

corriente tiene factor de potencia por consiguiente alto, del orden de 0.8 a 0.9 y

es llamada corriente de llamada.

Esta corriente elevada produce un campo magnético muy grande capaz de

vencer el par ejercido por los muelles o resorte que los mantiene separados y

de esta manera se cierra el circuito magnético uniéndose la armadura con el

núcleo trayendo como consecuencia el aumento de la reactancia inductiva y así

la disminución de hasta aproximadamente diez veces la corriente

produciéndose entonces una corriente llamada corriente de mantenimiento

con un factor de potencia más bajo pero capaz de mantener el circuito

magnético cerrado.

Para que todo este procedimiento tenga éxito las bobinas deben ser

dimensionadas para trabajar con las corrientes bajas de mantenimiento pues si

no se acciona el mecanismo de cierre del circuito magnético la corriente de

llamada circulará un tiempo más grande del previsto pudiendo así deteriorar la

bobina.

Bobina energizada con CC.

En este caso no se presenta el fenómeno anterior puesto que las corrientes de

llamada y de mantenimiento son iguales. La única resistencia presente es la

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 35

resistencia de la bobina misma por lo cual las características y la construcción

de estas bobinas son muy especiales.

La bobina puede ser energizada por la fuente de alimentación o por una fuente

independiente.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 36

PROTECCION CONTRA LA SOBRECARGA.

La sobrecarga de un motor, puede ser de origen mecánico o eléctrico, por

consiguiente, la protección contra la sobre carga debe satisfacer a ambas. La

corriente que absorbe de la línea un motor es proporcional a la carga aplicada

al motor, si ésta corriente se emplea para activar el dispositivo de protección

contra la sobre carga, la máquina y el motor estarán protegidos.

La protección contra las sobrecargas generalmente se obtiene en los

controladores conectando elementos térmicos bimetálicos en serie con 2

conductores del motor, por lo menos en los motores trifásicos (Fig. 2.6). Estos

elementos térmicos al calentarse debido a la intensidad, actúan sobre

contactos que abren el circuito de la bobina excitadora de un contactor

electromagnético. Cuando se utilizan en arrancadores o controladores

manuales, los elementos térmicos disparan un dispositivo mecánico que abren

los contactos del interruptor de línea.

Este dispositivo contra sobrecargas es sensible al porcentaje de sobrecarga;

por tanto, una pequeña sobrecarga tardará un tiempo en disparar el relé

mientras que una sobrecarga grande abrirá instantáneamente el circuito.

PROTECCION CONTRA LA SOBRE CARGA (FIG 2.6)

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 37

PROTECCION CONTRA CORTOCIRCUITOS

Los motores de jaula de ardilla y otros de corriente alterna pueden absorber

hasta 600% de la intensidad nominal en condiciones severas de arranque.

Cualquier carga que exceda de este límite se considera como corriente de

corto circuito. Como los relés térmicos antes mencionados necesitan un cierto

tiempo para entrar en acción, no pueden proporcionar protección contra los

cortos circuitos. La línea que alimenta a un motor debe estar provista de

cortacircuitos fusibles o de un dispositivo automático que interrumpa

rápidamente la corriente en el caso del corto circuito del motor y un elemento

interruptor que actúe en el caso de cortocircuito en el motor.

Los fusibles deben abrir el circuito mucha más rápidamente que los relés de

sobrecarga en condiciones de cortocircuito. Probablemente la mejor protección

se obtiene con un dispositivo doble que comprenda el fusible para el caso de

cortocircuito y un elemento interruptor que actúe en caso de sobreintensidad.

El cortacircuitos representado en la figura (2-7) está formado por dos

elementos, uno fusible que en caso de cortocircuito fundirá y abrirá

rápidamente el circuito en un caso de sobreintensidad que no afecte el fusible.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 38

TEMA 2

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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TEMA 2.- ARRANCADORES PARA MOTORES DE CORRIENTE

ALTERNA TRIFASICOS.

ARRANQUE MANUAL DE MOTORES DE INDUCCION DE JAULA DE ARDILLA (SCIMS) Dependiendo de los valores nominales de la potencia, pequeños o grandes motores pueden ponerse en marcha manualmente utilizando disyuntores principales o reguladores de tambor. Cuando la potencia útil de la fuente trifásica sea suficiente y también en el caso de pequeños motores de inducción, se emplea el arranque a plena tensión, como se muestra en la figura 25 a, utilizando interruptores de dos posiciones (fuera y marcha) con accionamiento de tambor o de levas para cerrar los contactos a–a, b-b y c-c simultáneamente en la posición de marcha. El arranque por resistencia en el primario mediante conexión manual, se muestra en la figura 25 b. Todos los contactos están abiertos en la posición de fuera. Los contactos S están cerrados en la posición de arranque y después de un adecuado espacio de tiempo, se cierran los contactos R en la posición de marcha. Este tipo de conexión, como se muestra en el diagrama de la secuencia de conexiones de la figura 25 b se denomina conexión de transición de circuito cerrado, porque los contactos S que alimentan el estator del motor se cierran durante la transición de las posiciones de arranque a la marcha del interruptor. El arranque por self del primario, se realiza con la misma secuencia de conexiones empleadas en el arranque por resistencias del primario, por medio de la conexión mañuela, como se muestra en la figura 25 c. El arranque por conexión estrella – delta, mediante conexión manual se muestra en la figura 25 d. Este método necesita la transición del circuito abierto de la posición de arranque a la de marcha. Cuando el interruptor se lleva de la posición de fuera a la de arranque, los contactos S se cierran y el motor arranca en estrella. Después de un intervalo de tiempo adecuado, el interruptor se traslada a su posición de marcha, los contactos S se abren y los contactos R todavía no se han cerrado. Esta momentánea pérdida de potencia puede producir corrientes transitorias de mayor magnitud que la corriente en el instante de arranque. Las corriente estatoricas en el decrecimiento transitorio a cero produce un flujo decreciente que induce una gran tensión en el circuito cerrado del rotor que gira a una velocidad determinada. La tensión inducida produce corrientes rotoricas que por la ley de Lenz, tienden a mantener un flujo de entrehierro; y ya que el rotor se mueve y conduce corriente, el flujo del entrehierro creado induce una tensión en el estator, por lo tanto, en el mismo instante que la pérdida de potencia, se induce una tensión en el estator de aproximadamente la misma magnitud pero desfasada.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Cuando toda tensión (el 173% más) se aplica al estator, la tensión total del estator, dependiendo de la fase de la tensión inducida en ese instante, es la suma vectorial de la tensión inducida instantánea y del aumento de la tensión que se aplica. Por lo tanto, la tensión de conexión transitoria puede sobrepasar la tensión total aplicada al estator si el motor de arranque a plena tensión con las bobinas en conexión delta. La corriente estatorica es, por supuesto, función de la tensión estatorica aplicada y puede ser mayor que la corriente nominal de la red hasta un 600 %. Puesto que estos valores transitorios se producen directamente como resultado del procedimiento de conexión empleado se refiere generalmente la transición en circuito cerrado, porque no existe un solo instante en que el estator este desconectado de la red. El arranque por autotransformador que emplea la transición del circuito abierto, se muestra en la figura 25 e. El estator recibe una tensión inducida (del autotransformador cuando los contactos S están cerrados), cuya magnitud y corriente resultante en el arranque varia con la forma escogida. Después de un espacio de tiempo adecuado, el interruptor puede llevarse a su posición de marcha abriendo los contactos S y cerrando los R en la transición en circuito abierto. Aquí es necesario la transición en abierto para evita que se cortocircuite una parte del devanado del transformador. El método por autotransformador produce el mayor par de arranque por amperes de corriente en el arranque, en comparación con los métodos de arranque por tensión inducida por resistencia y reactancia. El arranque por autotransformador en transición por circuito cerrado también es posible. El arranque por devanado parcial en el que el motor se arranca utilizando la mitad de la totalidad del devanado trifásico del estator con la siguiente reducción de la corriente en el arranque (a causa de la mayor impedancia del estator) se muestra en la figura 26 a. La conexión por transición en circuito cerrado se muestra en la figura 26 b y el diagrama de la secuencia en la figura 26 c. Los contactos S se cierran cuando el interruptor está en la posición de arranque y de marcha, mientras que los contactos R se cierran solo en la posición de marcha.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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ARRANQUE MANUAL DE MOTORES DE INDUCCION DE ROTOR DEVANADO (WRIMS)

De la misma manera que los motores de CC los WRIMS mas pequeños

pueden arrancarse utilizando arrancadores manuales planos, como se muestra

en la figura 27 a y también los motores mas grandes pero utilizando

reguladores de tambor, como se muestra en la figura 27 b. En la figura 27 a, el

estator se alimenta y se protege por medio de un disyuntor (OCB). El motor no

arranca hasta que el arrancador manual por resistencia del secundario se haga

girar libremente desde su posición de máxima resistencia del rotor. El motor se

acelera al valor de la velocidad y deslizamiento determinados por las

resistencias del rotor y alcanzar su máxima velocidad y el mínimo

deslizamiento en la posición de marcha donde el devanado del rotor esta en

corto circuito. Los valores nominales de las resistencias externas de arranque

se determinan generalmente para servicio intermitente durante el arranque.

Si se desea utilizar el arrancador de la figura 27 a para fines de control de la

velocidad, entonces las resistencias se normalizaran para servicio continuo

según el valor continuo de la corriente del rotor al cualquier valor de

desplazamiento. Los motores más grandes de rotor devanado pueden ponerse

en marcha manualmente mediante interruptores con accionamiento de tambor

o de levas. La figura 27 b, muestra solamente el circuito del rotor, ya que el

circuito del estator es el mismo que el de la figura 27 a. Se emplea una

secuencia de transición en circuito cerrado, y el primer grupo de resistencias de

arranque queda cortocircuitado por los contactos S1 el segundo grupo por los

S2 y el ultimo grupo por los S3 según la magnitud y la gravedad de las bajas

cargas al arranque, pueden utilizarse grupos adicionales de resistencias de

arranque y de contactos.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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ARRANQUE MANUAL DE MOTORES SINCRONOS POLIFASICOS Puesto que el estator de un motor síncrono es el mismo que el de un motor de inducción, el motor síncrono polifásico puede ponerse en marcha como un motor de inducción, el motor síncrono polifásico puede ponerse en marcha como un motor de inducción con sus devanados amortiguadores por uno de los metros SCIM. Sin embargo; en todos los métodos, el circuito de excitación esta cortocircuitado (desexcitado durante el periodo de arranque) hasta que el rotor esta a la velocidad de sincronismo. En este punto, el circuito de excitación esta de CC es abierto y le queda aplicando la tensión de CC llevando al motor al sincronismo. Como se muestra en la figura 28 b, el devanado de excitación esta cortocircuitado a través del contacto R normalmente cerrado a una resistencia de carga. Por tanto, durante el periodo de arranque, el circuito de excitación actúa en el mismo sentido para ayudar al devanado amortiguador (en el arranque del motor como un motor de inducción de jaula de ardilla) hasta que el rotor se acerca a la velocidad de sincronismo. El método de arranque mostrado en la figura 28 a, corresponde a un arrancador manual por autotransformador de tensión reducida que utiliza la transición de circuito cerrado. En la primera posición de arranque, mostrada en la tabla de secuencias de la figura 28 c, los contactos M están cerrados pero el rotor no gira en esta posición. En la segunda posición de arranque los contactos M y S1 están cerrados, alimentando solo a los autotransformadores pero no al estator del motor síncrono. En la tercera posición de arranque mostrado en el diagrama de secuencia de la figura 28 c, los contactos M, S1 y S2 están cerrados, arrancando el motor síncrono bajo condiciones de tensión reducida. Después de un apropiado intervalo de tiempo, el interruptor se lleva a la posición 4, donde los contactos S3 de cierran y se abren los S1. Los primeros contactos se quedan cerrados antes de que se abran los últimos, para hacer posible la transición, en circuito cerrado, al mayor valor de la tensión del estator. El rotor se acelera a la velocidad de sincronismo y el interruptor se lleva a la quinta posición; cerrando los contactos NA de R, de la fuente de suministro de CC y abriendo los contactos R NC, por lo que se cortocircuita el bobinado de excitación. Por tanto, dicho devanado se excita y el motor se pone en sincronismo. En la posición 5, los contactos S también están abiertos. Como se muestra en el diagrama de la secuencia, en la posición de marcha, los contactos NA de M, S3 y R están cerrados y el contacto R, NC en el circuito de descarga del campo esta abierto. Cuando se sitúa en la posición de fuera, el primer grupo de contactos se abre y se cierra el último. El motor se desconecta de las líneas de CC y de CA, y la descarga del tiempo es absorbida por la resistencia de descarga DR que pueden ser una resistencia para poder reducir la anulación del campo y resistir la alta tensión aplicada.

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ARRANQUE MANUAL DE MOTORES MONOFASICOS La conexión manual para los motores serie o universal monofásicos pueden ser de la misma que se muestra para el motor serie de cc, los motores monofásicos del tipo de inducción que necesitan arranque a tensión reducida también se conectan de forma análoga al motor de inducción polifásica considerado anteriormente. ARRANCADORES AUTOMATICOS DE CA En general, puede decirse que la mayoría de ellos son del tipo bucle abierto (en vez de un bucle cerrado) empleando aceleración del tiempo fijo. La mayor parte de los arrancadores de motores de CA contienen relés de CA que funcionan bajo los mismos principios que los relés de CD. Sin embargo los arrancadores de motores de gran potencia emplean unos o mas grupos de rectificadores en puente (silicio, germano o selenio) y utilizan contactos de control y de aceleración de CC, que tienen la ventaja de unan mayor solidez y cierre magnético mas seguro, con menor tendencia a la vibración. Además, la utilización de relés de CC en el circuito de control, permite la aplicación de constantes de tiempo inductivos y capacitivos para posibilitar un adecuado retardo, así como dispositivos tales como ignitrones y rectificadores controlados de silicio. Además de la utilización de CC en los circuitos de control, también es costumbre emplear tensión reducida para los circuitos de mando de maquinas de CA de tensión más elevada. Los arrancadores para los motores de CA, tanto monofásicos como polifásicos, que tienen tensiones nominales de 220 V o más, suelen usar transformadores para conseguir una tensión inferior (generalmente 115 V) para los circuitos de control de CA o de CC. Los que utilizan una tensión inferior se denominan arrancadores de tensión de control reducida; los que utilizan CC se denominan arrancadores de circuito de control de CC. Se pueden emplear diversos tipos de arrancadores de tiempo definido para el arranque de motores mono y polifásicos, en las tres clasificaciones generales de arranque a plena tensión o en bornes de la red, arranque a tensión reducida y arranque por devanado parcial. No es posible examinar los arrancadores de motores de inducción polifásicos sin considerar las diversas clases de motores de inducción jaula (SCIM) basados en el par y en la corriente en el arranque.

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ARRANCADOR MAGNETICO AUTOMATICO A PLENA TENSION PARA SCIM POLIFASICOS El funcionamiento del arrancador a plena tensión mostrada en la figura 29 es el siguiente: 1.- Pulsando el botón de arranque en el circuito de tensión de control reducida se excita el contactor M relevador de CA que inmediatamente sitúa el motor de CA a plena tensión. 2.- El motor se para por una de las siguientes causas:

a).- Apertura del disyuntor de línea. b).- Un cortocircuito en la línea de potencia de alta tensión. c).- Un cortocircuito en el circuito de control de CA de 115 v, que haga saltar los fusibles FU1 y FU2. d).- Una sobrecarga en el circuito de potencia que hace que los relevadores inductivos o térmicos disparen los contactos NC del relevador OL. e).- Pulsando el botón de paro NC. f).- Una reducción temporal a la falta de tensión suficiente para desexcitar la bobina del relevados M en el circuito de control.

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ARRANCADORES AUTOMATICOS DE ACELERACION DE TIEMPO FIJO DE TENSION REDUCIDA DE CA

El arrancador de la figura 30 funciona como sigue:

1.- Pulsando el botón de arranque se excitan los contactos principales y

auxiliares S en los circuitos de potencia y de control, respectivamente. El

motor se pone en marcha a tensión y corriente del primario reducidos.

2.- El relevador de amortiguador de acción retardada de CA TD1 excitado

por medio de los contactos S NA y los TD3 NC empieza a trasladar su

armadura a la posición cerrada.

Después de un adecuado retardo, el relevador TD1 cierra sus contactos

TD1 NA, excitando al relevador de acción retardada TD2.

3.- TD2 también proporciona un retraso antes de que a su vez excite al

relevador TD3 por medio de los contactos MA de TD2 y los contactos NC de

R, cuando después de un adecuado retardo TD3 cierra excita al contactor

de la línea R.

4.- Cuando cierra el contactor R de la línea, de CC o de CA cortocircuita la

resistencia de arranque del primario (en este caso) dando origen a un

segundo y más pequeño flujo de corriente a medida que el motor se va

llevando a plena tensión.

Al mismo tiempo los contactos auxiliares R desexcitan todos los relevadores

de acción retardada. Solo los relevadores S y R que dan excitados por

medio de sus contactos auxiliares de enclavamiento.

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ARRANQUE DE UN MOTOR DE INDUCCION DEVANADO WRIM

Tal arrancador de retardo definido, mostrado en la figura 31 funciona de a

siguiente manera:

1.- Cuando se pulsa el botón de arranque, el estator del motor de rotor

devanado se excita por medio de los contactores M. el contacto auxiliar M

que tiene un contacto de retardo, MTD excita al relevador de acción

retardado 1A de CA. El motor arranca a plena resistencia del rotor y máximo

deslizamiento en sus devanados secundarios (por lo que desarrolla al

máximo par rotorico y en consecuencia la corriente reducida estatorica para

suministrar este par).

2.- Después de un intervalo de tiempo pre-regulado, determinado por MTD y

el relevador de acción retardado 1A el último cierra cortocircuitando un

tercio de la resistencia del rotor conectado en estrella. El relevador 1A

también cierra sus contactos NA excitando el relevador 2A. El relevador de

acción retardada 2A cierra después de un intervalo de tiempo pre-requerido

para cortocircuitar un tercio o más de la resistencia del rotor conectado en

estrella.

3.- El motor adquiere más velocidad cada vez que se reducen las

resistencias y el deslizamiento. Después de un adecuado retraso el

relevador 2A también cierra sus contactos de retardo 2A TD NA, excitando

el relevador de acción retardada, cortocircuitando de hecho toda la

resistencia del rotor.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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ARRANQUE DE UN MOTOR DE INDUCCION DE ROTOR DEVANADO WRIM Tal arrancador de retardo definido, mostrado en la fig. 31 funciona de la

siguiente manera:

1.-Cuando se pulsa el botón de arranque, el estator del motor de rotor

devanado se excita por medio de los contactores M. El contacto auxiliar M, que

tiene un contacto de retardo, Mtd, excita el relevador de acción retardado 1 A

de CA. El motor arranca a plena resistencia del rotor y máximo deslizamiento

en sus devanados secundarios (por lo que desarrolla al máximo par rotorico y

en consecuencia la corriente reducida estatorica para suministrar este par).

2.- después de un intervalo de tiempo pre-regulado, determinado por Mtd y el

relevador de acción retardado 1 A el último cierra cortocircuitando un tercio de

la resistencia del rotor conectado en estrella. El relevador 1 A también cierra

sus contactos NA excitando el relevador 2 A. El relevador de acción retardada

2 A cierra después de un intervalo de tiempo pre-requerido para cortocircuitar

un tercio o más de la resistencia del rotor conectado en estrella.

3.-El motor adquiere mayor velocidad cada vez que se reducen las resistencias

y el deslizamiento. Después de un adecuado retraso el relevador 2 A también

cierra sus contactos de retardo 2 Atd NA, excitando el relevado de acción

retardada, cortocircuitando de hecho toda la resistencia del rotor.

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ARRANCADORES AUTOMÁTICOS PARA MOTORES SINCRONOS

El arrancador de un motor síncrono de la fig.32 funciona de la siguiente

manera:

1.- Pulsando el botón de arranque, se excita el relevador de control de acción

rápida 1 A que es lo suficientemente rápida para excitar F2 en el circuito de la

fuente de CC (desexcitado el relevador 2 A) antes que el contactor principal M

de CA y su contacto auxiliar M pueda cerrar el relevador 2 A. Por tanto el motor

arranca como uno de inducción a plena tensión con el devanado de excitación

F1-F1 cortocircuitado por la bobina del relevador F1 de frecuencia polarizada

de baja resistencia de tirite y la bobina del relevador 2 A, NC.

2.- El relevador F1-F2 es un relevador de frecuencia polarizado que tiene dos

devanados en oposición. Durante el periodo de arranque la frecuencia

inducida en el devanado de excitación altamente inductivo F1-F2 es elevada, y

como la inductancia de la bobina XL también la es, la mayor parte de la

corriente de excitación inductivo que fluye de la bobina F1 se polariza en

posición de F2 por lo que mantiene abiertos los contactos NC de F2.

3.-A medida que el motor se acelera la frecuencia inducida, en el devanado de

excitación F1-F2 disminuye, haciendo que se deriva mas y mas de la corriente

inducida de CA a la bobina de reactancia XL, que tiene una resistencia inferior

a la de la bobina del relé F1 a una frecuencia próxima ala de sincronismo, la

bobina XL cortocircuita la F1.

4.- El relevador de frecuencia polarizado hace que funcione la bobina F2 de tal

que cierre el contacto (NC) en serie con el relevador de control 2 A. Excitando

el relevador de control 2 A, conecta la excitación a la fuente de CC y

simultáneamente quita el cortocircuito entre los devanados de excitación para

permitir que el reóstato de campo (y la baja resistencia de XL a la CC) se

conecta en serie con la excitación. El montaje del reóstato de campo se ajusta

generalmente al valor cercano al factor de potencia unidad de excitación del

motor síncrono.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 56

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 57

INVERSIÓN DE LA SECUENCIA DE UN ESTATOR POLIFÁSICO (REVERSIBLE PARA MOTORES DE C.C TRIFÁSICO)

La secuencia de fase de un estator polifásico cualquiera (sea de una dinamo

síncrono o bien de inducción) puede invertirse para cualquier propósito

mediante el cierre de los contactos F o bien R mostrado en el circuito de

potencia primario de la Fig. 33 a. Ello puede conseguirse manualmente

mediante el empleo de interruptores de tambor o de levas.

También puede conseguirse automáticamente, según se indica en la Fig. 33b

en la que los pulsadores se enclavan eléctrica y mecánicamente (el primero

mediante contactos NC R y F y el último mediante pulsadores de contactos

dual).

Los contactos de línea (de relevadores en sentido directo e inverso) también se

enclavan mecánicamente.

Sin otras operaciones independientes, además de la inversión (tales como el

frenado o el arranque con resistencia en los circuitos primarios y secundarios)

deben de controlarse automáticamente, es costumbre tener un contacto de

línea independiente de M para iniciar y controlar la secuencia, como se indica

en la Fig.33c.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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FRENADO POR INVERSIÓN

El frenado dinámico de los motores de CA polifásico y monofásico, SCIM y los motores síncronos se consiguen en general de la misma forma que con motores de CC. De esta forma, cualquier sistema del control capaz de invertir el motor también puede utilizarse para el frenado de inversión. Como en el caso del motor de CC es necesario desconectar el motor de la red antes que se invierta su sentido de giro. La Fig.34a muestra el circuito de control básico de frenado por inversión y de frenado al reposo para un motor de inducción polifásico o monofásico (de excitación desdoblada) que tiene un roto de jaula. El relevador PR (no mostrado) es un relevador direccional conectado al circuito de potencia primario. El circuito de control de la Fig.34a puede utilizarse junto con el circuito de potencia de las Fig.33a como cambiador de frenado por inversión al reposo que funciona de la siguiente manera: 1.-El motor se arranca en sentido correcto (determinado por la secuencia de fase de las conexiones de línea al pulsar el contacto momentáneo de marcha. El relevador. F se excita en la línea de control 1 y el relevador M queda excitado en la línea de control 3, por medio de los contactos PR NC. Del relevador direccional. 2.-Cuando se pulsa el botón de paro, el relevador F queda desexcitado en la línea de control 1, y el relevador R se excita a través de F NC. En la línea de control 2 el cierre de los contactos R en el circuito de potencia (Fig. 33 a) invierte las dos conexiones de línea para llevar el motor rápidamente al reposo. Cuando la corriente de línea tiende a invertirse PR habré la conexión de línea desexcitado el relevador M en la línea de control 3. Los contactos NC. Del relevador de frenado por inversión dirección PR también podrían corresponder a un interruptor centrífugo que se abrieran siempre que el motor estuviese parado o próximo al reposo. La Fig. 34b, muestra un circuito de control alternativo empleado ese dispositivo que funciona como sigue: 1.- Cuando se pulsa el contacto de marcha, el motor arranca por excitación d los contactores de línea M y F en la línea de control 1. Al mismo tiempo, el interruptor centrífugo en la línea de control 3 se cierran cuando el motor acelera en sentido directo. Al soltar el botón de marcha también se excita el relevador de control CR en la línea de control 3 por medio de los contactores F NA. 2.- Cuando se pulsa el botón de paro, los relevadores M y F quedan desexcitados, pero el relevador CR en la línea de control 3 todavía queda excitado a través del interruptor centrifugo OS también excita el relevador de inversión R en la línea de control 2 a través del CR NA y los contactos M NC (los contactos de inversión principales R en el circuito de potencia se conectan de tal forma que ponen en derivación los contactos M). 3.-Sucede el frenado por inversión puesto que se invierten las conexiones de línea. A medida que el motor se acelera el reposo, el interruptor centrifugo se abre desexcitando el relevador de inversión R y el relevador de control CR, y desconectando el motor de la red. En el caso de motores de principio de inducción monofásicos de fase partida, los contactos R se desconectan de tal forma que invierten la polaridad instantánea de uno de los devanados de forma que se produce un campo

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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magnético giratorio en el sentido opuesto y el motor se lleva al reposo mediante el frenado por inversión hasta el paro. Los mismos circuitos de control de la Fig. 34, puede valer así mismo para el frenado por inversión hasta el reposo de motores monofásicos. También se utilizan frenos magnéticos para detener el roto cuando se elimina la potencia de los SCIM polifásicos o monofásicos.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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FRENADO DINÁMICO

Contrariamente el motor de CC o al motor síncrono en el que se desconecta el inducido de la red y se conecta en bornes de una resistencia como generador en un SCIM no hay forma de desconectar el inducido primario polifásico y mantener todavía de la misma manera, la excitación del roto secundario. Con todo el frenado dinámico se hace posible, sin embargo, si se alimenta de la excitación polifásica de CA primaria y si por el contrario, el estator se excita con CC la corriente continua unidireccional constante producirá polos electromagnéticos fijas en el estator. Los conductores del rotor de jaula poseerán una FEM inducida alterna a medida que traspasa los polos fijos del estator N y S. la FEM rotatorios alterna es cortocircuitada, produciendo elevadas corrientes y flujos rotatorios que reaccionaran en contra del fuerte campo estatórico fijo de CC para llevar el motor rápidamente al reposo. En la Fig. 35 a se muestra la conmutación para frenado dinámico de CC manual o automático de un motor trifásico. Cuando los contactos M se cierran, el motor arranca y marcha como motor de inducción trifásica. Cuando los contactos M están abiertos y cerrados los contactos B de frenado, el circuito de CC excitado por medio de un transformador y un rectificador de onda completa, establece CC a través de las terminales T1,T2, y T3 del inducido estatorico primario en un montaje serie-paralelo. La excitación de CC se controla por medio de una resistencia variable que sirve para limitar la excitación y proteger los rectificadores cuando se usa el control automático, puesto que tenemos CC para fines de frenado, y la operación de relevador de CC es mayor a la de CA, la CC producida va directamente al circuito de control y se toma de los puntos x-x que están continuamente excitados. El circuito de control que se toma de los puntos x-x, funciona igualmente bien para motores trifásicos, según se indica en la Fig. 36 funciona como sigue: 1.-Pulsando el botón de arranque se excita el contactor de línea M y el relevador de acción de control retardado regulable, por medio del contacto de frenado B NC. El cierre del contactor M también puede utilizarse para excitar diversos relevadores de arranque y aceleración (no mostrados) si se requiere para el arranque de CA a tensión reducida, control de velocidad, devanados parciales, etc. 2.- El motor arranca y marcha como motor de CA con el M excitado por medio del auxiliar M puesto en paralelo con el botón de arranque, con el tiempo, el relevador de control CR simultáneamente excitado con M cierra sus contactos NA, CR en serie con el relevador de frenado B el cual no esta excitado debido al contacto M NC. 3.- En el caso de sobrecarga o de pulsar el botón de paro, M y CR quedan desexcitados, excitándose el relevador de frenado B, cuando B se cierra, la CC se aplica al campo produciendo el frenado dinámico. El contacto de acción retardada CR permanece cerrado durante todo el periodo de frenado. El relevador regulable CR se ajusta de forma que el contacto CR se abre cuando el motor se pare. El circuito de control de la Fig. 36 tiene varios enclavamientos mecánicos y eléctricos para evitar que la CC y la CA se apliquen simultáneamente a los devanados del estator. Pulsando el botón de arranque abre la línea de control del relevador de frenado B. Los enclavamientos eléctricos NC de B y M respectivamente en serie con los contactores de línea apuesta (M y B)

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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aseguran que cuando el relevador esta excitado el otro no lo está. Una última precaución es el enclavamiento mecánico de los contactores de línea M y B de forma que cuando uno funcione el otro no.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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UNIDAD

3

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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TEMA 3 INTERRUPTORES Y SENSORES

INTERRUPTORES DE FLOTADOR O DE NIVEL

Los Interruptores de flotador o de nivel pueden tener formas diversas en lo que

respecta a su construcción mecánica o física. Sin embargo, en esencia se

componen de uno o mas juegos de contactos normalmente abiertos o

normalmente cerrados, accionados mediante un sistema de palancas. Muchos

interruptores de flotación, así como otros dispositivos piloto, emplean un

interruptor de mercurio en lugar de uno de contactos metálicos. La disposición

mecánica más sencilla de un interruptor de flotador (fig.4.1) consiste en una

palanca provista de un eje con los contactos eléctricos fijados en un extremo y

un flotador suspendido en el otro. Cuando el nivel del agua sube, empujara al

flotador hacia arriba, haciendo girar la palanca sobre su eje y produciéndose el

establecimiento o interrupción del circuito de mando según cierren o abran los

contactos. Si requierese una acción de doble efecto, se dispondrían dos

contactos fijos situados uno a un nivel superior y el otro a uno inferior al

correspondiente al contacto móvil al extremo de la palanca. Durante el tiempo

en que el flotador se encuentra en posición alta, cerrara el circuito

correspondiente al contacto inferior, mientras que se cerrara el

correspondiente al superior cuando el flotador este en su posición baja.

Los interruptores de flotador o de nivel requieren algún medio de a de ajuste

del margen de funcionamiento, es decir, la distancia de desplazamiento del

flotador entre el cierre y la apertura de los contactos. En el interruptor de

flotador simple, esto se consigue ordinariamente suspendiendo el flotador de

una varilla que pasa a través de un agujero del brazo del propio interruptor.

Entonces si se colocan topes encima y debajo de los brazos de la varilla del

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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flotador, la distancia que este recorre antes de que se abra el interruptor se

puede ajustar separando o acercando los topes.

Otro sistema que se emplea en la construcción del interruptor de flotador para

obtener mayor margen de ajuste es suspender al flotador de una cadena o

cable que se arrolla a una polea. La acción del flotador se transforma entonces

en un movimiento giratorio que acciona al interruptor del tipo de tambor (fig. 4-

2). Como se puede observar en las fotografías de la figura, estas representan

solo dos de las muchas maneras posibles de conseguir que el flotador accione

a uno o varios juegos de contactos. Cualquier disposición con la que se

consiga esto se puede clasificar como interruptor de flotador y utilizar como

dispositivo piloto.

Sin embargo, hay que señalar que también se construyen interruptores de

flotador con contactos mas dimensionados que permiten el control primario de

los motores de potencia fraccionaria. Cuando se les utiliza para control se les

utiliza para control primario, se conectan entre la línea y el motor, siendo su

misión simplemente establecer e interrumpir el circuito del motor en respuesta

a la acción del flotador.

Es conveniente, al estudiar los dispositivos piloto, y siempre que sea posible,

disponer de diferentes tipos de ellos y estudiar los dispositivos mecánicos

empleados en su funcionamiento. Se observara que varían grandemente en el

diseño mecánico, pero todos pertenecen al mismo tipo básico de

funcionamiento que el aquí descrito.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 69

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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INTERRUPTORES DE PRESIÓN (PREÓSTATOS)

Los interruptores de presión, lo mismo que los de flotador, son considerados en

general dispositivos piloto. No obstante, también se construyen para control

primario de motores de potencia fraccionaria. Con estos interruptores, como

sucede con todos, también existen grandes diferencias de diseño mecánico de

unos a otros. Pueden clasificarse en tres tipos fundamentales según su

mecanismo detector. Los pertenecientes al primer grupo se basan en la acción

de un fuelle que se expande o contrae en respuesta al aumento o disminución

de presión. Los contactos están montados en el extremo de una palanca, que

es empujada hacia arriba por el fuelle (fig.4-3). El fuelle se expande, moviendo

a la palanca, y esta establece o interrumpe los contactos, dependiendo de que

estén normalmente abiertos o normalmente cerrados.

El segundo tipo utiliza un diafragma en lugar del fuelle (fig.4-4) por lo demás, la

acción del interruptor es idéntica tanto con muelle como con diafragma. La

ventaja de un tipo sobre el otro depende mayormente de la instalación y de las

presiones que intervienen y esto habrá que considerarlo en cada instalación.

Se observara que los interruptores de presión tiene un margen definido de

presión dentro del cual pueden funcionar. Por ejemplo, un interruptor de

presión construido para funcionar desde una presión muy baja hasta 1 kg/cm2

de presión no será adecuado para utilizarlo en una tubería en que la presión

pueda variar de 10 a 20 kg/cm2.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 71

Un tercer tipo de interruptor de presión, el tubo bourdon, emplea un tubo de

forma semicircular y diseñada de modo que cuando la presión aumenta tienda

a enderezarse. Esta acción se transforma en un movimiento giratorio por un

varillaje que dispara un interruptor de mercurio montado dentro de la caja o

envolvente.

INTERRUPTORES DE LÍMITE

Los interruptores de limite o de fin de carrera están construidos de modo que

un brazo, palanca o rodillo saliente del interruptor tropiece o sea empujado por

alguna pieza del equipo móvil. El movimiento de este dispositivo se transfiere

mediante sistemas de palancas a un juego de contactos, haciendo que estos

se abran o se cierren, según sean normalmente abiertos o normalmente

cerrados (fig.4-5)

Hay una gran variación en el diseño interior y en la acción de estas unidades,

pero también pueden clasificarse en dos tipos básicos en cuanto a su diseño

mecánico. En las unidades no destinadas a un control de precisión,

generalmente sus contactos están accionados directamente por la palanca o

rodillo de la unidad. La mayoría de los fabricantes también construyen unidades

de precisión que emplean un microinterruptor para permitir el funcionamiento

mediante movimientos muy pequeños del tope o rodillo exterior del interruptor

de limite. Lo mismo que con los interruptores de flotador, hay interruptores de

limite que están construidos de modo que se arrolle un cable o cadena sobre

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 72

un carrete que forma parte del propio interruptor de limite. Este movimiento de

la cadena o cable se transforma en movimiento giratorio para el accionamiento

del interruptor del tipo de tambor. Este tipo de interruptor de limite se utiliza

cuando entre las posiciones limite del interruptor se debe prever un

desplazamiento grande.

Otro tipo de interruptor de limite (fig. 4-6) que emplea un interruptor del tipo de

tambor está diseñado para montarlo directamente en un eje de modo que la

rotación de la maquina haga girar el eje del interruptor. Los contactos de este

tipo de interruptor de límite deben estar diseñados de modo que sean

accionados por una leva para su cierre y apertura durante la rotación continua

en el mismo sentido. Muchos interruptores de limite de este tipo están

acoplados por medio de un engranaje de reducción a fin de que sean

necesarias muchas revoluciones de la maquina para producir una revolución

del interruptor de limite o de fin de carrera, con lo que se consigue extender el

margen de control.

Page 73: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 73

TERMOSTATOS

Probablemente el termostato es el dispositivo piloto cuya construcción presenta

la mayor variedad de disposiciones mecánicas. Unos aprovechan la acción de

un fuelle para mover los contactos. Otros emplean láminas bimetálicas que

detectan la temperatura y accionan los contactos. Hay otras muchas

disposiciones posibles empleadas en este tipo d interruptor de control. La

figura 4-9 ilustra algunas de las disposiciones que se encuentran en los

termostatos de uso ordinario. Los termostatos para circuitos de control de

motor abren o cierran simplemente un juego de contactos en respuesta a los

cambios de temperatura, cualesquiera que sean su construcción y acción

mecánica.

Además del termostato empleado como interruptor piloto, existe el termostato

regulador, en el cual el órgano detector actúa sobre el contacto deslizante de

una resistencia variable haciendo que el valor de esta varíe según la

temperatura. Conectado adecuadamente a un motor regulador (fig.4-10) puede

conseguirse que la posición del eje de este dependa de la temperatura. Si su

eje se conecta a un registro de aire, por ejemplo, permitirá controlar el caudal

de aire que pasa por un conducto. Si el eje acciona una válvula, el motor

regulador puede controlar el caudal de agua o de otros líquidos o de gases en

un tubo. Aunque este termostato se emplea muy pocas veces para el control

directo de un motor, puede iniciar el control por medio de contactos montados

en el eje del motor regulador.

Page 74: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 74

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 75

INTERRUPTORES DE VELOCIDAD CERO

En el frenado por contracorriente o contramarcha se emplea un dispositivo

especial de control llamado interruptor de velocidad cero (fig. 4-12), siendo

accionado por el eje del motor o por el de una polea accionada a su vez por

algún elemento de la maquina. La rotación del eje hace que se cierre un juego

de contactos, que mientras no se actué sobre el pulsador o interruptor de paro

no ejerce acción alguna sobre el circuito de control del motor. Al accionar el

pulsador o interruptor de paro, mediante los mencionados contactos cerrados

del interruptor de velocidad cero, el motor momentáneamente conectado para

su giro en sentido contrario, lo que origina una fuerte acción de frenado, y al

llegar el eje del motor a velocidad nula, abren los contactos del interruptor de

velocidad cero que origina la desconexión de la red al motor impidiendo que

empiece el giro en sentido contrario. Este frenado se emplea en muchas

máquinas de precisión tales como prensas, fresadoras y otras maquinas

herramienta. La finalidad de este tipo de frenado es obtener una parada brusca.

Antes de adoptar este tipo de frenado debe comprobarse si la maquina y el

motor están construidos para soportar esta operación brusca y que dicho

frenado no implique peligro para el operador de la maquina.

Page 76: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 76

3.2 Principios de transducción:

Elementos de transducción capacitiva: este tipo de transforman una

variación de la magnitud a medir, en un cambio de capacidad. El

funcionamiento de este tipo de transductores se basa en el funcionamiento de

un condensador; dependiendo del dieléctrico que posean tendrán una

capacidad u otra, y estas variaciones son las que detecta.

Elementos de transducción inductiva: este tipo de transductores convierten

un cambio de la magnitud a medir, en un cambio de la autoinductancia de un

devanado único.

Aproximando un elemento metálico a una bobina, a la salida de esta va ha

producirse una variación de autoinductancia.

Elemento de transducción reluctiva: este tipo de transductores convierte un

cambio de la magnitud a medir, en un cambio de tensión c.a. debido al cambio

en la reluctancia del camino magnético entre dos o más devanados con una c.a

aplicada al sistema de devanados.

Elementos de traducción electromagnética: este tipo de transductores

convierten una variación en la magnitud as medir, en una tensión de salida

inducida en un conductor debido a un cambio en el flujo magnético en ausencia

de excitación.

Elementos de transducción piezoeléctrica: este tipo de transductores

convierten un cambio producido en la magnitud a medir, en cambio de tensión

generada por ciertos materiales cuando están sometidos a un esfuerzo

mecánico.

Elementos de transducción resistiva: este tipo de transductores convierten

un cambio en la magnitud a medir, en cambio en la resistencia. Esto se puede

producir mediante calentamiento o enfriamiento, aplicación de esfuerzos

mecánicos.....

Page 77: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 77

Elementos de transducción potenciométrica : este tipo de transductores

convierten un cambio de la magnitud a medir, en un cambio en la relación de

tensiones, mediante un cambio en la posición del brazo móvil sobre un

elemento resistivo y que tiene aplicado en sus bornes una excitación.

Elementos de transducción por galgas: este tipo de transductores convierten

un cambio de la magnitud a medir, en un cambio de resistencia debido a una

deformación, en dos o cuatro brazos de un puente de Wheststone, el cual tiene

aplicado una tensión de excitación, del tal manera que en su salida lo que

aparece es una tensión.

Elementos de transducción fotoconductora: este tipo de transductores

convierten una variación en la magnitud a medir, en un cambio de la resistencia

de un material semiconductor debido a un cambio en la cantidad de iluminación

incidente sobre el material.

Elementos de transducción fotovoltaica: este tipo de transductores

convierten un cambio en la magnitud a medir, en un cambio en la tensión

generada cuando la iluminación incidente sobre una unión entre cierto

materiales distintos cambia.

Elementos de transducción termoeléctrica: este tipo de transductores

convierten un cambio producido en la magnitud a medir, en un cambio en la

fuerza electromotriz generada por la diferencia de temperaturas existentes

entre las uniones de dos materiales distintos seleccionados.

Elementos de transducción por ionización: este tipo de transductores

convierten un cambio en la magnitud a medir, en un cambio en la corriente de

ionización, ejercida sobre un gas entre dos electrodos.

Características de la magnitud a medir : Un transductor se diseña para medir

una magnitud específica y responder linealmente a ella.

El rango de un transductor se especifica como los límites de los valores que se

pueden medir.

Page 78: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 78

El sobrerrango es la magnitud máxima de la medida con que se puede aplicar

el transductor y ocasionarle un cambio de prestaciones dentro de unas

tolerancias específicas.

Page 79: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 79

SENSORES DE FLUJO

Dispositivo que instalado en línea con tubería permite determinar cuando está

circulando un líquido o un gas.

Estos son del tipo apagado/encendido, determinan cuando está o no circulando

un fluido pero no miden el caudal. Para medir el caudal se requiere un

caudalímetro.

Tipos de sensor de flujo

Diagrama sensor de flujo tipo pistón.

De pistón

Es el más común de los sensores de flujo. Este tipo de sensor de flujo se

recomienda cuando se requiere detectar caudales entre 0,5 LPM y 20 LPM.

Consiste en un pistón que cambia de posición empujado por el flujo circulante.

El pistón puede regresar a su posición inicial por gravedad o por medio de un

resorte.

El pistón contiene en su interior un imán permanente. Cuando el pistón se

mueve el imán se acerca y activa un reed switch que cierra o abre (según sea

la configuración) el circuito eléctrico.

El área entre el pistón y la pared del sensor determina su sensibilidad y por

ende a que caudal se activará el sensor.

Page 80: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 80

Diagrama sensor de flujo tipo paleta.

De paleta (compuerta)

Este modelo es recomendado para medir grandes caudales, de más de 20

LPM.

Su mecanismo consiste en una paleta que se ubica transversal al flujo que

queremos detectar. El flujo empuja la paleta que está unida a un eje que

atraviesa herméticamente la pared del sensor de flujo y apaga o enciende un

interruptor en el exterior del sensor.

Para ajustar la sensibilidad del sensor se recorta el largo de la paleta.

Diagrama sensor de flujo tipo tapón.

Page 81: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 81

De elevación (tapón)

Este modelo es de uso general. Es muy confiable y se puede ajustar para casi

cualquier caudal.

Su mecanismo consiste en un tapón que corta el flujo. Del centro del tapón

surge un eje que atraviesa herméticamente la pared del sensor. Ese eje

empuja un interruptor ubicado en el exterior del sensor.

Para ajustar la sensibilidad del sensor se perforan orificios en el tapón.

Page 82: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 82

SENSORES DE TEMPERATURA

Un termopar es un dispositivo formado por la unión de dos metales distintos

que produce un voltaje (efecto Seebeck),que es función de la diferencia de

temperatura entre uno de los extremos denominado "punto caliente" o unión

caliente o de medida y el otro denominado "punto frío" o unión fría o de

referencia.

En Instrumentación industrial, los termopares son ampliamente usados como

sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores

estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su

principal limitación es la exactitud ya que los errores del sistema inferiores a un

grado centígrado son difíciles de obtener.

El grupo de termopares conectados en serie recibe el nombre de termopila.

Tanto los termopares como las termopilas son muy usadas en aplicaciones de

calefacción a gas.

Un Termistor NTC (Negative Temperatura Coefficient) es una resistencia

variable cuyo valor va decreciendo a medida que aumenta la temperatura. Son

resistencias de coeficiente de temperatura negativo, constituidas por un cuerpo

semiconductor cuyo coeficiente de temperatura es elevado, es decir, su

conductividad crece muy rápidamente con la temperatura.

Se emplean en su fabricación óxidos semiconductores de níquel, zinc, cobalto,

étc.

La relación entre la resistencia y la temperatura no es lineal sino exponencial:

, donde A y B son constantes que dependen del termistor.

Los RTD son sensores de temperatura resistivos. En ellos se aprovecha el

efecto que tiene la temperatura en la conducción de los electrones para que,

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 83

ante un aumento de temperatura, haya un aumento de la resistencia eléctrica

que presentan. Este aumento viene expresado como:

Donde:

R es la resistencia a una temperatura de TºC

R0 es la resistencia a 0ºC

T es la temperatura

Este efecto suele aproximarse a un sistema de primer o segundo orden para

facilitar los cálculos. Los sensores RTD suelen ir asociados a montajes

eléctricos tipo Puente de Wheatstone, que responden a la variación de la

resistencia eléctrica por efecto de la temperatura para originar una señal

analógica de 4-20 mA que es la que se utiliza en el sistema de control

correspondiente como señal de medida.

Page 84: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 84

TEMA 4

Page 85: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 85

Tema 4 Relevador programable

El relevador programable está destinado a facilitar el cableado eléctrico de

soluciones inteligentes, el relé programable es muy fácil de poner en marcha.

Page 86: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 86

FUNCIONES DEL MENÚ PRINCIPAL

REGUL. RELOJ

Hora de verano/hora de invierno

Día de la semana

Horas-Minutos

PROGRAM

Esta función permite introducir el esquema que hace que el relé programable

funcione. Este programa está escrito en esquema de mando. La programación

en esquema de mando está descrita en el capítulo siguiente. Esta función

puede protegerse con una contraseña.

VISU.

Esta función permite visualizar y modificar los parámetros de los bloques

función, que no estén bloqueados, introducidos en el esquema de mando.

Permite además seleccionar la información que aparezca en la tercera línea de

la pantalla del relé programable.

RUN/STOP

Esta función permite poner en marcha o parar el programa contenido en el relé

programable :

RUN : El programa se lanza.

STOP : El programa se para, las salidas están desactivadas.

CONFIG.

Esta función contiene todas las opciones de configuración del relé

programable.

Page 87: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 87

BORR PROMAG.

Esta función permite borrar la totalidad del esquema contenido en el relé

programable. Se puede proteger con una contraseña.

TRANSFER.

Esta función transferirá los contenidos del relé programable

MODUL -> PC : Transferencia hacia el software de programación

PC -> MODUL : Carga por el programa de programación

MODUL -> MEM: Transferencia a la EEPROM amovible

MEM -> MODUL: Carga a partir de la EEPROM amovible

PROG. INFO.

Esta función permite visualizar todos los elementos necesarios para la

introducción de un esquema de mando.

* La memoria EEPROM amovible permite transferir el contenido del relé

programable sin que sea necesario ningún programa de programación y sin

que sea necesario introducir una aplicación idéntica en otro relé programable.

Sin embargo, no es indispensable para el funcionamiento del relé programable.

Page 88: Controles Electricos Leslie

APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 88

FUNCIONES DEL MENU DE CONFIGURACIÓN

CONTRASEÑA

Autoriza o no el acceso a ciertas funcionalidades.

IDIOMA

Elección del idioma.

Zx = TECLAS

Activación / desactivación de los botones de Zx. Esta función se puede

proteger con una contraseña.

AYUDA

Activación / desactivación de la ayuda automática.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 89

ESQUEMAS DE MANDO

Gracias al relé programable podemos utilizar interruptores sencillos en lugar de

contactores de posición. En el esquema de cableado de la derecha aparecen

como S1 y S2.

S1 y S2 están conectados a las entradas I1 y I2 del relé programable. El

principio de funcionamiento es el siguiente: cada cambio de estado de las

entradas I1 y I2 provoca un cambio de estado de la salida Q1 que dirige la

lámpara H1. El esquema de mando utiliza funcionalidades de base como la

puesta en paralelo y en serie de contactos pero también la función inversa con

la marca I1 e I2.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 90

TEMA 5

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 91

TEMA 5 AUTOMATA PROGRAMABLE (PLC)

5.1 DEFINICION Y ESTRUCTURA BASICA

Los CLP o PLC (Programmable Logic Controller en sus siglas en inglés) son

dispositivos electrónicos muy usados en Automatización Industrial.

Su historia se remonta a finales de la década de 1960 cuando la industria

buscó en las nuevas tecnologías electrónicas una solución más eficiente para

reemplazar los sistemas de control basados en circuitos eléctricos con relés,

interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los

sistemas de lógica combinacional.

Hoy en día, los PLC no sólo controlan la lógica de funcionamiento de

máquinas, plantas y procesos industriales, sino que también pueden realizar

operaciones aritméticas, manejar señales analógicas para realizar estrategias

de control, tales como controladores proporcional integral derivativo (PID).

Los PLC actuales pueden comunicarse con otros controladores y

computadoras en redes de área local, y son una parte fundamental de los

modernos sistemas de control distribuido.

Existen varios lenguajes de programación, tradicionalmente los más utilizados

son el diagrama de escalera (Lenguaje Ladder), preferido por los electricistas,

lista de instrucciones y programación por estados, aunque se han incorporado

lenguajes más intuitivos que permiten implementar algoritmos complejos

mediante simples diagramas de flujo más fáciles de interpretar y mantener. Un

lenguaje más reciente, preferido por los informaticos y electronicos, es el FBD

(en inglés Function Block Diagram) que emplea compuertas lógicas y bloques

con distintas funciones conectados entre si.

En la programación se pueden incluir diferentes tipos de operandos, desde los

más simples como lógica booleana, contadores, temporizadores, contactos,

bobinas y operadores matemáticos, hasta operaciones más complejas como

manejo de tablas (recetas), apuntadores, algoritmos PID y funciones de

comunicación mutiprotocolos que le permitirían.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 92

Ejemplo:

Como ejemplo, las necesidades de una instalación que almacena agua en un

tanque. El agua llega al tanque desde otro sistema, y como necesidad a

nuestro ejemplo, el sistema debe controlar el nivel del agua del tanque.

LD (Ladder diagram), ST (Structured text, similar al lenguaje de programación

Pascal), IL (Instruction list) y SFC (Sequential function chart).

Mientras que los conceptos fundamentales de la programación del PLC son

comunes a todos los fabricantes, las diferencias en el direccionamiento E/S, la

organización de la memoria y el conjunto de instrucciones hace que los

programas de los PLC nunca se puedan usar entre diversos fabricantes.

Incluso dentro de la misma línea de productos de un solo fabricante, diversos

modelos pueden no ser directamente compatibles

Estructura de un Controlador Lógico Programable

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 93

5.2 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

Para explicar el funcionamiento del PLC, se pueden distinguir las siguientes

partes:

Interfaces de entradas y salidas

CPU (Unidad Central de Proceso)

Memoria

Dispositivos de Programación

El usuario ingresa el programa a través del dispositivo adecuado (un cargador

de programa o PC) y éste es almacenado en la memoria de la CPU.

La CPU, que es el "cerebro" del PLC, procesa la información que recibe del

exterior a través de la interfaz de entrada y de acuerdo con el programa, activa

una salida a través de la correspondiente interfaz de salida.

Evidentemente, las interfaces de entrada y salida se encargan de adaptar las

señales internas a niveles del la CPU. Por ejemplo, cuando la CPU ordena la

activación de una salida, la interfaz adapta la señal y acciona un componente

(transistor, relé, etc.)

Al comenzar el ciclo, la CPU lee el estado de las entradas. A continuación

ejecuta la aplicación empleando el último estado leído. Una vez completado el

programa, la CPU ejecuta tareas internas de diagnóstico y comunicación. Al

final del ciclo se actualizan las salidas. El tiempo de ciclo depende del tamaño

del programa, del número de E/S y de la cantidad de comunicación requerida.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 94

Leer entradas Ejecutar programa

Ciclo PLC

Actualizar salidas Diagnósticos-Comunicación

Las ventajas en el uso del PLC comparado con sistemas basados en relé o

sistemas electromecánicos son:

Flexibilidad: Posibilidad de reemplazar la lógica cableada de un tablero

o de un circuito impreso de un sistema electrónico, mediante un

programa que corre en un PLC.

Tiempo: Ahorro de tiempo de trabajo en las conexiones a realizar, en la

puesta en marcha y en el ajuste del sistema.

Cambios: Facilidad para realizar cambios durante la operación del

sistema.

Confiabilidad

Espacio

Modularidad

Estandarización

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 95

Principales Componentes del P.L.C.

El autómata programable consta de los siguientes componentes:

Unidad central de procesamiento (CPU), que constituye el "cerebro" del

sistema y toma decisiones en base a la aplicación programada.

Módulos para señales digitales y analógicas (I/O)

Procesadores de comunicación (CP) para facilitar la comunicación entre

el hombre y la máquina o entre máquinas. Se tiene procesadores de

comunicación para conexión a redes y para conexión punto a punto.

Módulos de función (FM) para operaciones de cálculo rápido.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 96

Existen otros componentes que se adaptan a los requerimientos de los

usuarios:

Módulos de suministro de energía

Módulos de interfaces para conexión de racks múltiples en configuración

multi-hilera

En los módulos de entrada pueden ser conectados:

Sensores inductivos, capacitivos, ópticos

Interruptores

Pulsadores

Llaves

Finales de carrera

Detectores de proximidad

En los módulos de salida pueden ser conectados:

Contactores

Electroválvulas

Variadores de velocidad

Alarmas

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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5.3 TIPOS DE PLC

CLASIFICACIÓN DEL PLC.

Debido a la gran variedad de tipos distintos de PLC, tanto en sus

funciones, en su capacidad, en su aspecto físico y otros, es que es posible

clasificar los distintos tipos en varias categorías.

PLC tipo Nano:

Generalmente PLC de tipo compacto ( Fuente, CPU e I/O integradas ) que

puede manejar un conjunto reducido de I/O, generalmente en un número

inferior a 100. Permiten manejar entradas entradas y salidas digitales y algunos

módulos especiales.

PLC tipo Compactos:

Estos PLC tienen incorporado la Fuente de Alimentación, su CPU y módulos de

I/O en un solo módulo principal y permiten manejar desde unas pocas I/O hasta

varios cientos ( alrededor de 500 I/O ) , su tamaño es superior a los Nano PLC

y soportan una gran variedad de módulos especiales, tales como:

*entradas y salidas análogas

*módulos contadores rápidos

*módulos de comunicaciones

*interfaces de operador

*expansiones de i/o

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 98

PLC tipo Modular:

Estos PLC se componen de un conjunto de elementos que conforman el

controlador final, estos son:

Rack

Fuente de Alimentación

CPU

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 99

5.4 LENGUAJES DE PROGRAMACION

Un lenguaje de programación es un lenguaje que puede ser utilizado para

controlar el comportamiento de una máquina, particularmente una

computadora. Consiste en un conjunto de símbolos y reglas sintácticas y

semánticas que definen su estructura y el significado de sus elementos y

expresiones.

Aunque muchas veces se usa lenguaje de programación y lenguaje informático

como si fuesen sinónimos, no tiene por qué ser así, ya que los lenguajes

informáticos engloban a los lenguajes de programación y a otros más, como,

por ejemplo, el HTML (lenguaje para el marcado de páginas web).

Un lenguaje de programación permite a uno o más programadores especificar

de manera precisa: sobre qué datos una computadora debe operar, cómo

deben ser estos almacenados, transmitidos y qué acciones debe tomar bajo

una variada gama de circunstancias. Todo esto, a través de un lenguaje que

intenta estar relativamente próximo al lenguaje humano o natural, tal como

sucede con el lenguaje Léxico. Una característica relevante de los lenguajes de

programación es precisamente que más de un programador puedan tener un

conjunto común de instrucciones que puedan ser comprendidas entre ellos

para realizar la construcción del programa de forma colaborativa.

Los procesadores usados en las computadoras son capaces de entender y

actuar según lo indican programas escritos en un lenguaje fijo llamado lenguaje

de máquina. Todo programa escrito en otro lenguaje puede ser ejecutado de

dos maneras:

Mediante un programa que va adaptando las instrucciones conforme son

encontradas. A este proceso se lo llama interpretar y a los programas que lo

hacen se los conoce como intérpretes.

Traduciendo este programa al programa equivalente escrito en lenguaje de

máquina. A ese proceso se lo llama compilar y al traductor se lo conoce como

compilador.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Dichos lenguajes de programación son de vital importancia para la operación

del los PLC, porque los anteriores necesitan de la información que les va a

proporcionar el lenguaje de programación, para llevar a cabo sus funciones

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TEMA 6.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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6.1 DISEÑO DE UN PROYECTO ELECTROMECANICO

“Arranque - Paro con Enclave Lógico”

Ámbito material: Controladores Lógicos Programables.

Objetivo didáctico: Entender como realizar un Arranque -

Paro de una carga usando un enclave lógico (función de

asignación de memoria).

Planteamiento: Utilizando dos botones pulsadores

normalmente abiertos y un enclave lógico se realizara un

Arranque - Paro de una carga.

Desarrollo de la práctica:

- Elaborar un plano de situación.

- Preparar el esquema de conexión.

- Redactar la lista de asignaciones.

- Elaborar el programa en la PC (vea cap. 9, 10, 11

y 12).

- Cargar el programa al PLC (vea cap. 12).

- Realizar las conexiones en el Módulo (vea cap.

12).

- Probar el funcionamiento del control (vea cap.

12).

Lista de Asignaciones:

- Arranque (botón pulsador NA) = Entrada I0.0

- Paro (botón pulsador NA) = Entrada I0.5

- Carga (lámpara) = Salida Q0.0

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Diagrama de Contactos.

Esquema de Conexiones en el Modulo.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Recomendaciones:

El ejercicio se refiere a la forma más sencilla de un

programa de control, el arranque - paro de una carga usando

un enclave lógico.

En el diagrama de contactos se necesita un circuito de

corriente:

En este circuito tenemos dos contactos NA que están en

paralelo y a su vez en serie con un contacto NC y una

bobina.

Los contactos en paralelo NA están identificados como:

I0.0 y Q0.0; el contacto NC con el que están en serie, está

identificado como I0.5 y la bobina con la que están en

serie, esta identificada como Q0.0,

Cuando se presiona el botón pulsador NA (entrada I0.0) se

activa la lámpara (salida Q0.0). Note que al dejar de

presionar el botón pulsador NA (entrada I0.0) la carga

sigue activada, ésto es porque el valor de la bobina

Q0.0 se asigna al contacto NA que está en paralelo con

la entrada I0.0, ésto es lo que se llama enclave lógico.

Cuando se presiona el botón pulsador NA (entrada I0.5) se

desactiva la lámpara (salida Q0.0).

Aplicaciones:

Arranque de un sistema de iluminación.

Arranque de un motor.

Encendido de un horno.

NOTA: Si requiere más Datos consulte la Ayuda del STEP7-

Micro/Win32, en Juegos de operaciones KOP, AWL y FUP; de

aquí Operaciones KOP (SIMATIC), de aquí Operaciones Lógicas

con Bits, Contacto Normalmente Cerrado y finalmente

Contacto Normalmente Abierto.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 105

“Arranque y Paro de un Motor”.

Ambito material: Controladores Lógicos Programables.

Objetivo didáctico: Entender cómo se programa un Arranque y

Paro de un motor.

Planteamiento: Accionando un botón pulsador normalmente

abierto se activa el motor y accionando un botón pulsador

normalmente cerrado se desactiva.

Desarrollo de la práctica:

- Elaborar un plano de situación.

- Preparar el esquema de conexión.

- Redactar la lista de asignaciones.

- Elaborar el programa en la PC (vea cap. 9, 10, 11)

- Cargar el programa al PLC (vea cap. 12).

- Hacer las conexiones en el Módulo.

- Probar el funcionamiento del control

Lista de asignaciones:

- Arranque (botón pulsador NA) = Entrada I0.0

- Paro (botón pulsador NC) = Entrada I0.5

- Motor (lámpara) = Salida Q0.0

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Diagrama de contactos.

Esquema de Conexiones en el Módulo.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Recomendaciones:

El ejercicio se refiere a la forma más sencilla de un

programa de control, el Arranque - Paro de un motor.

En el diagrama de contactos se necesita un circuito de

corriente:

En este circuito de corriente tenemos dos contactos NA

que están en paralelo, y a su vez en serie con un

contacto NA y una bobina.

Los contactos en paralelo NA están identificados como:

I0.0 y Q0.0; el contacto NA con el que están en serie, esta

identificado como I0.5 y la bobina con la que están en

serie, está identificada como Q0.0,

Cuando se presiona el botón pulsador NA (entrada I0.0) se

activa la lámpara (salida Q0.0). Note que al dejar de

pulsar el botón pulsador NA la lámpara (salida Q0.0) sigue activada, esto es porque el valor de la bobina

Q0.0 se asigna al contacto NA (interno) que esta en

paralelo con el contacto NA (entrada I0.0).

Cuando se presiona el botón pulsador NC (entrada I0.5) se

desactiva la lámpara (salida Q0.0).

Para un mejor entendimiento repita la práctica, pero

agregue las protecciones del motor, que en este caso serían

contactos NC (pulsadores NC)

NOTA: Si requiere más Datos consulte la Ayuda del STEP7-

Micro/Win32, en Juegos de operaciones KOP, AWL y FUP; de

aquí Operaciones KOP (SIMATIC), de aquí Operaciones Lógicas

con Bits, y finalmente Contacto Normalmente Abierto.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

INGENIERIA ELECTROMECANICA Página 108

“TEMPORIZADOR”

Ámbito material: Controladores Lógicos Programables.

Objetivo didáctico: Comprender como se puede utilizar un

temporizador para activar y desactivar una carga.

Planteamiento: Con un interruptor de perilla se activa la

entrada de habilitación del temporizador como retardo a la

conexión TON, entonces empieza a contar y cuando el valor

actual es igual o mayor al de preselección PT se activara

el bit de temporizacion T37 y como este valor esta asignado

a un contacto NA entonces se activa la carga.

Desarrollo de la práctica:

- Elaborar un plano de situación.

- Preparar el esquema de conexión.

- Redactar la lista de asignaciones.

- Elaborar el programa en la PC (vea cap. 9, 10, 11

y 12).

- Cargar el programa al PLC (vea cap. 12).

- Realizar las conexiones en el Módulo.

- Probar el funcionamiento del control (vea cap.

12).

Lista de asignaciones:

- Entrada de Habilitación IN (interruptor de

perilla) = I0.0

- Temporizador como retardo a la conexión TON = T37

- Valor de preselección (PT) = 50 mSeg

- Salida (carga) = Q0.0

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Diagrama de Contactos.

Esquema de conexiones en el Módulo.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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Recomendaciones:

El ejercicio se refiere a la forma más sencilla de un

programa de control, la utilización de un temporizador como

retardo a la conexión (TON) para activar y desactivar una

carga. La operación temporizador como retardo a la conexión

empieza a contar el tiempo cuando se activa la entrada de

habilitación IN, cuando el valor actual es mayor o igual al

de preselección (PV) se activa el Bit de temporización T37,

entonces este valor se asigna a un contacto normalmente

abierto que tiene en serie la bobina de salida Q0.0 y

cuando el valor de T37 es igual 1 se activa la lámpara.

En el diagrama de contactos se necesitan dos circuitos:

En el primer circuito está un contacto y el cuadro de

temporización T37. El contacto se identifica como I0.0 y está en serie con la entrada de habilitación IN.

En el segundo circuito está un contacto y una bobina. El

contacto se identifica como T37 y esta en serie con la

bobina identificada como Q0.0.

Cuando se cierra el interruptor de perilla I0.0 se activa la entrada de habilitación IN y empieza a contar el

tiempo, cuando el valor es igual o mayor al de

preselección PV (5 segundos), se activa el bit de

temporización y como este valor esta asignado al

contacto NA T37, entonces también se activa la salida

Q0.0 (lámpara).

Cuando se abre el interruptor de perilla (entrada I0.0) se desactiva la entrada de habilitación IN y en

consecuencia T37 y la lámpara (salida Q0.0).

Aplicaciones:

- En conjunto con el contador podría ser el circuito de

control de una banda transportadora.

- Arranque y paro de una bomba de agua de riego por horas.

- En conjunto con el contador podría ser el sistema de

control de una máquina de tiempos y movimientos.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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NOTA: Si requiere más Datos consulte la Ayuda del STEP7-

Micro/Win32, en Juegos de operaciones KOP, AWL y FUP; de

aquí Operaciones KOP (SIMATIC), de aquí Operaciones Lógicas

con Bits, y finalmente Contacto Normalmente Abierto.

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APUNTES DE CONTROLES ELECTRICOS

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