motores electricos
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designacion de componentes para el arranque de motorTRANSCRIPT
MOTORES DE
CORRIENTE
CONTINUAS
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Autores:
Manuel Pérez
Pedro Ortiz
MOTORES DE CORRIENTE CONTINUA La clasificación de este tipo de motores se realiza en función de los bobinados del inductor y del inducido: - Motores de excitación en serie. - Motores de excitación en paralelo. - Motores de excitación compuesta.
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1.- Cáncamo. 2.- Placa de
identificación. 3.- Carcaza ó armazón. 4.- Tapa del ventilador. 5.- Rotor. 6.- Eje. 7.- Caja de conexiones. 8.- Estator. 9.- Escudos ó tapas. 10.- Arrollamientos. 11.- Rodamientos. 12.- Agujero de drenaje.
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JAULA DE ARDILLA: Un rotor de jaula de ardilla es la parte que rota usada comúnmente en un motor de inducción de corriente alterna. Un motor eléctrico con un rotor de jaula de ardilla también se llama "motor de jaula de ardilla". En su forma instalada, es un cilindro montado en un eje. Internamente contiene barras conductoras longitudinales de aluminio o de cobre con surcos y conectados juntos en ambos extremos poniendo en cortocircuito los anillos que forman la jaula. El nombre se deriva de la semejanza entre esta jaula de anillos y barras y la rueda de un hámster (ruedas probablemente similares existen para las ardillas domésticas).
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Tipos: Monofásicos: - Motor de arranque a resistencia. Posee dos bobinas una de arranque y una bobina de campo. - Motor de arranque a condensador. Posee un capacitador electrolítico en serie con la bobina de arranque la cual proporciona más fuerza al momento de la marcha y se puede colocar otra en paralelo la cual mejora la reactancia del motor permitiendo que entregue toda la potencia. - Motor de marcha. - Motor de doble capacitor. - Motor de polos sombreados. Trifásicos: - Motor de Inducción
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ROTOR DEVANADO El rotor devanado o bobinado, como su nombre lo indica, lleva unas bobinas que se conectan a unos anillos deslizantes colocados en el eje; por medio de unas escobillas se conecta el rotor a unas resistencias que se pueden variar hasta poner el rotor en corto circuito al igual que el eje de jaula de ardilla. Monofásicos Trifásicos Motor universal Motor de devanado Motor de Inducción-Repulsión. Motor asíncrono Motor síncrono
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MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, principalmente mediante el movimiento rotatorio Esta máquina de corriente continua es una de las más versátiles en la industria. Su fácil control de posición, par y velocidad la han convertido en una de las mejores opciones en aplicaciones de control y automatización de procesos. Pero con la llegada de la electrónica su uso ha disminuido en gran medida, pues los motores de corriente alterna, del tipo asíncrono, pueden ser controlados de igual forma a precios más accesibles para el consumidor medio de la industria.
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TIPOS DE MOTORES EN CORRIENTE CONTINUA: MOTOR DE EXCITACION SERIE : Es un tipo de motor eléctrico de C.C en el cual el inducido y el devanado inductor o de excitación van conectados en serie. Por lo tanto, la corriente de excitación o del inductor es también la corriente del inducido absorbida por el motor. - La potencia es casi constante a cualquier velocidad. - Le afectan poco la variaciones bruscas de la tensión de alimentación, ya que un aumento de esta provoca un aumento de la intensidad y, por lo tanto, del flujo y de la fuerza contra electromotriz.
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Motor Excitación serie
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MOTOR DE EXCITACIÓN EN PARALELO El motor shunt o motor de excitación en paralelo es un motor eléctrico de corriente continua cuyo bobinado inductor principal está conectado en derivación o paralelo con el circuito formado por los bobinados inducido e inductor auxiliar. Al igual que en los dinamos shunt, las bobinas principales están constituidas por muchas espiras y con hilo de poca sección, por lo que la resistencia del bobinado inductor principal es muy grande.
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Motor Excitación en paralelo
Motor Excitación en paralelo
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COMPONENTES PARA
ARRANQUE DE UN
MOTOR
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DESIGNACION DE LOS DISPOSITIVOS
Marco normativo
Normas nacionales:
CNE (Código nacional de electricidad)
Normas internacionales
La IEC 947 (INTERNATIONAL
ELECTROTECHNICAL COMISSION)
IEEE
NEMA
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La IEC 947 es dividida en varios
artículos como sigue: 947-1 Reglas generales.
947-2 Interruptores automáticos.
947-3 Interruptores, seccionadores Interruptor -. seccionador y fusibles.
947-4 Contactores y arrancadores.
947-5 Equipos y elementos para circuitos de mando. (Sensores de proximidad, temperatura, etc.).
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La IEC 947 es dividida en varios
artículos como sigue:
947-6 Equipos de conexión a funciones
múltiples. (Arrancador integral o
transferencia automática).
947-7 Materiales accesorios (Bloques de
unión para conductores de cobre).
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APARATOS DE PROTECCIÓN Contactores:
CONTACTOR: Un contactor es un dispositivo mecánico de conexión
controlado por un electroimán con una operación tipo on/off.
El contactor cumple con la función de comando o
conmutación
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Ventajas:
Posibilidad de abrir y cerrar
grandes corrientes a través
de
un dispositivo de baja
corriente.
Son resistentes y confiables
puesto que no contienen
elementos
internos delicados.
Posibilidad de realizar varias
maniobras.
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RELÉ
El relé es un dispositivo mecánico capaz de
comandar cargas pesadas a partir de una
pequeña tensión aplicada a su bobina.
Básicamente la bobina contenida en su
interior genera un campo magnético que
acciona el interruptor mecánico.
Permite así aislar mecánicamente la sección de potencia de la de control.
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Algunos tipos de rele:
Relés térmicos:
Estos relés cumplen con la
función de protección térmica
del motor contra sobrecargas
y van asociados a un contactor que es el que realiza la apertura del circuito de potencia.
Los rangos de corrientes nominales de los relés térmicos van desde 0.10A a 200 A aproximadamente.
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Los daños que se pueden presentar con
más frecuencia son:
• El relé no dispara a la intensidad ajustada,
puede haber falla en el mecanismo o el
bimetal estar defectuoso.
• Deficiencia en el sistema de rearme.
• Los contactos de dispare (auxiliares del
térmico) se han fundido o soldado.
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Relés electromagnéticos.
Sirven para la protección de
circuitos contra fuertes
sobrecargas. La desconexión
se efectuará instantáneamente.
Su funcionamiento está basado en la fuerzo
producido por un electroimán sobre una
armadura metálica (similar a la del
contactor).
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Relé electromagnético diferencial.
Es una modalidad del anterior. Se llama así
porque en realidad actúa en función de la
diferencia de corrientes entre fases, lo cual
se presentara siempre que existan
derivaciones a tierra (fugas) en cualquiera de
las fases.
La sensibilidad de estos dispositivos varía
generalmente de 30 mA a 500 mA, según el
grado de protección que se requiera.
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Los interruptores automáticos son aparatos destinados a establecer e
interrumpir circuitos eléctricos, con la particularidad de que precisan una fuerza
exterior que los conecte pero que se desconectan por sí mismos, sin
deteriorarse, cuando el circuito en que se hallan presenta ciertas anomalías a
las que son sensibles.
Normalmente dichas anomalías son:
- Sobreintensidades.
- Cortocircuito.
- Sobretensiones o bajas tensiones.
- Descargas eléctricas a las personas.
Los automáticos que reaccionan ante estas anomalías se denominan :
Térmicos, magnéticos, diferenciales.
INTERRUPTORES AUTOMÁTICOS
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Son interruptores automáticos que
reaccionan ante sobreintensidades
ligeramente superiores a la nominal,
asegurando una desconexión en un tiempo
lo suficientemente corto para no perjudicar
ni a la red ni a los receptores asociados con
él.
Para provocar la desconexión, aprovechan
la deformación de una lámina bimetálica,
que se curva en función del calor producido
por la corriente al pasar a través de ella.
INTERRUPTORES TÉRMICOS
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Un interruptor termomagnético, o disyuntor termomagnético, es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos valores máximos
Estos dispositivos operan generalmente para
tensiones menores a 1,000 V. Se accionan
mediante un switch que cambia la posición
de abierto a cerrado y viceversa.
Como su nombre lo indica, estos
interruptores protegen los circuitos de
manera tanto térmica como magnética: al
presentarse una corriente mayor a la de
diseño, los elementos internos del interruptor
se dilatan hasta que el circuito se abre.
INTERRUPTORES TERMOMAGNETICOS
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Su funcionamiento se basa en dos de los efectos producidos por la circulación de corriente eléctrica en un circuito: el magnético y el térmico (efecto Joule). El dispositivo consta, por tanto, de dos partes, un electroimán y una lámina bimetálica, conectadas en serie y por las que circula la corriente que va hacia la carga
INTERRUPTORES TERMOMAGNETICOS
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1)Bobina magnética:
Garantiza el disparo del interruptor en caso de
cortocircuito, interviniendo dentro de los siguientes rangos:
de 5 a 10 veces la corriente nominal (curva tipo C)
de 10 a 20 veces la corriente nominal (curva tipD)
2)Bimetal:
Garantiza el disparo del interruptor en caso de
sobrecarga.
3)Cámara de arqueo:
Disipa eficazmente el arco eléctrico que se genera en los contactos por la apertura del mecanismo De disparo, en presencia de una sobrecarga o cortocircuito.
INTERRUPTORES TERMOMAGNETICOS
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INTERRUPTORES DIFERENCIALES
Un interruptor diferencial exponencial, también llamado disyuntor por corriente diferencial o residual, es un dispositivo electromecánico que se coloca en las instalaciones eléctricas con el fin de proteger a las personas de las derivaciones causadas por faltas de aislamiento entre los conductores activos y tierra o masa de los aparatos
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INTERRUPTORES DIFERENCIALES
En esencia, el interruptor diferencial consta de dos bobinas, colocadas en serie con los conductores de alimentación de corriente y que producen campos magnéticos opuestos y un núcleo o armadura que mediante un dispositivo mecánico adecuado puede accionar unos contactos
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El interruptor diferencial complementa también a la puesta a tierra ya que brinda la protección contra los contactos directos de partes del cuerpo a partes energizadas de algún circuito.
INTERRUPTORES DIFERENCIALES
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PULSADORES
Elemento que permite el paso o interrupción de la corriente mientras es accionado. Cuando ya no se actúa sobre él vuelve a su posición de reposo.
Puede ser el contacto normalmente cerrado en reposo NC, o con el contacto normalmente abierto Na.
Consta del botón pulsador; una lámina conductora que establece contacto con los dos terminales al oprimir el botón y un muelle que hace recobrar a la lámina su posición primitiva al cesar la presión sobre el botón pulsador.
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Normalmente abierto.
En su estado de reposo no deja pasar la corriente eléctrica. Lo hace cuando pulsamos.
Normalmente cerrado. En su
posición de reposo permite el
paso de la corriente eléctrica.
Se interrumpe el paso cuando
actuamos sobre él.
PULSADORES
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PULSADORES
Pulsadores
Marcha (start):
color verde.
perfil empotrado
o con llave.
función única en controles local / remoto.
circuito normalmente abierto.
Paro (stop):
color rojo.
perfil saliente.
función múltiple en controles local / remoto.
circuito normalmente cerrado. 39
TEMPORIZADOR
Un temporizador es un aparato mediante el cual, podemos regular la conexión ó desconexión de un circuito eléctrico pasado un tiempo desde que se le dio dicha orden.
El temporizador es un tipo de relé auxiliar, con la diferencia sobre estos, que sus contactos no cambian de posición instantáneamente. Los temporizadores se pueden clasificar en :
Térmicos.
Neumáticos.
De motor síncrono Electrónicos.
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TEMPORIZADORES TÉRMICOS.
Los temporizadores térmicos actúan por calentamiento de una lamina bimetálica el tiempo viene determinado por el curvado de la lamina.
Constan de un transformador cuyo primario se conecta a la red, pero el secundario, que tiene pocas espiras y esta conectado en serie con la lamina bimetálica, siempre tiene que estar en cortocircuito para producir el calentamiento de dicha lamina, por lo que cuando realiza la temporización se tiene que desconectar el primario y deje de funcionar.
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TEMPORIZADORES ELECTRONICOS.
El principio básico de este tipo de temporización, es la carga o descarga de un condensador mediante una resistencia. Por lo general se emplean condensadores electrolíticos, siempre que su resistencia de aislamiento sea mayor que la resistencia de descarga : en caso contrario el condensador se descargaría a través de su insuficiente resistencia de aislamiento.
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FUSIBLES
Se denomina fusible a un dispositivo, constituido por un soporte adecuado, un filamento o lámina de un metal o aleación de bajo punto de fusión que se intercala en un punto determinado de una instalación eléctrica para que se funda, por Efecto Joule, cuando la intensidad de corriente supere, por un cortocircuito o un exceso de carga, un determinado valor que pudiera hacer peligrar la integridad de los conductores de la instalación con el consiguiente riesgo de incendio o destrucción de otros elementos.
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FUSIBLES
Se pueden montar de dos maneras:
en unos soportes específicos llamados portafusibles
en los seccionadores, en lugar de los casquillos o las barretas.
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FUSIBLES
Tipos de fusible por su forma De cuchilla Cilíndricos Cartucho
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FUSIBLES
Clasificación
Primera letra:
g : actúan en todo el campo de corrientes
a : actúan sólo en una parte del campo de corrientes
Segunda letra: G : uso general
M : protección de motores
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TIPOS DE ARRANQUES DE MOTOR
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TIPOS DE
ARRANQUES
DE UN
MOTORES
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TIPOS DE ARRANQUE: ARRANQUE DIRECTO ARRANQUE ESTRELLA Y TRIÁNGULO ARRANQUE WAUCHOPE ARRANQUE CON AUTOTRANSFORMADOR ARRANQUE CON RESISTENCIAS ESTATÓRICAS ARRANQUE POR VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA DEL ROTOR ARRANQUE DE MOTORES ASINCRÓNICOS CON ROTOR EN JAULA POR DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS
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Arranque
Directo
Arranque
Park
Winding
Arranque
Estrella
Triangulo
Arranque
Estatorico
Arranque
Por Autotransfo.
Arranque
Rotorico
Arranque
Soft starter
Corriente
de
Arranque
4-8 In 2-4 In 1,3-2-6 In 4,5 In 1,7 – 4 In Mayor a
2,5 In
Par de
Arranque
0,6 –1,5
Cn
0,3-0,75
Cn
0,2-0,5
Cn
0,6-0,85
Cn
0,4-0-,85 Cn Mayor a
2,65 Cn
Regulable
0,1-0,7 Cn
Tiempo
de
Arranque
2-3- Seg 3-6 Seg 3-7 Seg 7- 12 Seg 7-12 Seg Regulable
1-60 Seg
COMPARACION ENTRE LOS DIVERSOS SISTEMAS DE
ARRANQUE
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ARRANQUE DIRECTO
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ARRANQUE ESTRELLA Y TRIÁNGULO
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CONEXIONES EN LA CAJA DE BORNAS
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ESTE MÉTODO PRESENTA LOS
SIGUIENTES INCONVENIENTES:
• La cupla de arranque que se obtiene a veces no
es suficiente para hacer arrancar máquinas con
mucho momento de inercia.
• El motor se deja de alimentar durante el cambio
de la conexión de estrella a triángulo en los
devanados del estator.
• Aumenta el tiempo de arranque.
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ARRANCADORES ESTRELLA-TRIÁNGULO
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ARRANQUE ESTRELLA- TRIANGULO
ESQUEMA
DE
MANIOBRA
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ESQUEMA
DE
POTENCIA
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ARRANQUE WAUCHOPE.
El arranque wauchope es una modificación del
arranque estrella - triángulo. Introduce una
resistencia al cambiar de la posición estrella a
la de triángulo, evitando los picos de corriente.
Además de no desconectar el motor de la
línea durante la conmutación, proporciona un
impulso adicional de aceleración.
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ARRANQUE CON
AUTOTRANSFORMADOR
Este tipo de arranque mejora al arranque con resistencias
estatóricas, al tener un mejor par y no existir pérdidas por
la disipación de calor en las resistencias. Sin embargo,
presenta un inconveniente, el precio, pues resulta más
económico el arranque por resistencias estatóricas. Se
emplea el arranque por autotransformador en motores de
gran potencia, y como siempre, con la intención de reducir
la intensidad absorbida en el momento de arranque.
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ESQUEMA
DE
POTENCIA
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ESQUEMA DE MANIOBRA
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ARRANQUE CON RESISTENCIAS ESTATÓRICAS
Este tipo de arranque se utiliza para reducir la intensidad de arranque. El funcionamiento es similar al anterior expuesto. Es decir, en una primera instancia, entran en funcionamiento las resistencias y en una segunda instancia, el motor es alimentado directamente. Para este proceso se utiliza dos contactores y un temporizador.
Las particularidades más interesantes son que las resistencias tienen un número limitado de arranques cada X tiempo, que debe ser señalado por el propio fabricante. La ventaja que tiene este tipo de arranque, es que no hay una caída de tensión, algo que si sucede con el arranque estrella-triángulo. Se utiliza en motores que deben accionar máquinas con un par bajo en su arranque.
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ESQUEMA DE POTENCIA
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ESQUEMA DE MANIOBRA
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ARRANQUE POR VARIACIÓN DE LA
RESISTENCIA DEL ROTOR
Este método de arranque sólo se puede aplicar a
motores de rotor devanado.
Como se comprueba fácilmente, al introducir una
resistencia adicional en el devanado del rotor, se
disminuye la corriente de arranque con relación a la
corriente absorbida por el método de arranque
directo.
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Estos arrancadores ofrecen selección de parada suave,
evitando por ejemplo, los dañinos golpes de ariete en
las cañerías durante la parada de las bombas; y
detención por inyección de corriente continua para la
parada más rápida de las masas en movimiento.
Además poseen protecciones por asimetría, contra
sobretemperatura y sobrecarga, contra falla de tiristores,
vigilancia del tiempo de arranque con limitación de la
corriente, control de servicio con inversión de marcha,
optimización del factor de potencia a carga parcial,
maximizando el ahorro de energía durante el proceso y
permiten un ahorro en el mantenimiento por ausencia de
partes en movimiento que sufran desgastes
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ESQUEMA
DE
POTENCIA
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ARRANQUE DE MOTORES ASINCRÓNICOS
CON ROTOR EN JAULA POR DISPOSITIVOS
ELECTRÓNICOS
Los arrancadores electrónicos son una mejor solución que los
autotransformadores gracias a la posibilidad de su arranque
suave, permitiendo un aumento en la vida útil de todas las
partes involucradas.
Los mismos consisten básicamente en un convertidor estático
alterna-continua-alterna ó alterna-alterna, generalmente de
tiristores, que permiten el arranque de motores de corriente
alterna con aplicación progresiva de tensión, con la
consiguiente limitación de corriente y par de arranque. En
algunos modelos también se varía la frecuencia aplicada
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DIAGRAMA DE CONTROL O ESQUEMA DE MANIOBRA MEDIANTE EL USO DE PLC OMRON:
Mediante es uso del PLC OMRON – CPM2A y el software CX ONE PROGRAMMER logramos programar el esquema de control del arranque estrella – triangulo, con un lenguaje LADDER; de la siguiente manera:
SIMULACION DEL ARRANQUE ESTRELLA Y
TRIÁNGULO
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Contactor abierto: botón
Contactor cerrado: botón
Contactor de salida o bobina: botón
Contactor de salida normalmente cerrado: botón .
Para añadir extensiones: y
Luego de creado el esquema se lleva a la compilación,
que realiza un chequeo automático para detectar
posibles errores.
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Por último se lleva a la transferencia el programa al autómata, de la siguiente manera:
1. Salvar el programa.
2. Realizar la conexión física entre el PC y el autómata. En nuestro caso por puerto
serie.
3. Activar la conexión del CX-P con el autómata pulsando el botón (trabajo
on-line).
4. Seleccionar el programa en el “área de proyecto”
5. Poner el autómata en modo Programación pulsando en botón .
6. Pulsar el botón de Transferir al PLC . En el cuadro “Opciones de descarga”
seleccionar la opción “Programas” y pulsar aceptar.
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ESQUEMA DE MANIOBRA MEDIANTE EL USO DE PLC TELEMECANIQUE:
Mediante el programa del PLC TELEMECANIQUE, ZELIO SOFT, podemos hacer una simulación en el lenguaje BDF del tipo de arranque elegido; en este caso un ARRANQUE ESTRELLA Y TRIÁNGULO.
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SISTEMA DE
ACCIONAMIENTO
ELÉCTRICO
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DESCRIPCION GENERAL DE
LAS FUNCIONES
Seccionamiento
Interrupción
Protección contra corto circuito
Protección contra sobrecargas
Conmutación
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MISION DE LOS EQUIPOS DE PROTECCION Proteger físicamente al personal técnico.
Prevenir ó atenuar los daños al conjunto de equipos.
Minimizar el tiempo de indisponibilidad de los equipos y las interrupciones a los sistema servidos.
Minimizar el efecto de las perturbaciones sobre el resto de la red.
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MISION DE LOS EQUIPOS DE PROTECCION Aísla rápidamente los elementos fallados
evitando la pérdida de la estabilidad del sistema eléctrico.
- Utilización de equipos adecuados para que el sistema trabaje bien y por ende tengamos una energía de alta calidad.
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CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LOS EQUIPOS DE PROTECCION Fiabilidad
Rapidez
Selectividad
Sensibilidad
Estabilidad
Simplicidad
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TIPOS DE COORDINACION SEGÚN
LA NORMA IEC 947 - 4
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COORDINACION DE TIPO I
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COORDINACION DE TIPO I
Ningún peligro para las personas y para las instalaciones.
Ningún componente aparte del contactor y del relé de sobrecarga puede dañarse.
El aislamiento debe conservarse después de la falla.
Antes de poner en servicio nuevamente, puede ser necesaria la reparación del contactor y/o substitución o calibración del relé de sobrecarga.
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COORDINACION DE TIPO II
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COORDINACION DE TIPO II
Ningún peligro para las personas y para las instalaciones.
No es permitido ningún daño ó desajuste del contactor; es admitido el riesgo que los contactos del contactor se peguen, siempre y cuando éstos puedan separarse fácilmente.
El aislamiento debe conservarse después de la falla.
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COORDINACION TOTAL
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COORDINACION TOTAL
Ningún peligro para las personas y para las instalaciones.
No se permite ningún daño o soldadura en los componentes del sistema de arranque
Se puede poner en servicio nuevamente sin precauciones particulares.
Mantenimiento reducido y rápida puesta en servicio después de la falla.
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SELECCIÓN DE DISPOSITIPOS SEGÚN EL TIPO DE ARRANQUE
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Para un arranque estrella – triangulo:
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Porque esto me genera:
Un correcto arranque.
Mejora de los arranques.
Creación de más tipos de arranques.
Un mejor uso del motor.
Protecciones del motor.
Rapidez del proceso de control.
¿PORQUE ES NECESARIO LA
DESIGNACIÓN DE LOS COMPONENTES?
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