Circuitos de Control y Motores Electricos Parte 2

Principios generales sobre control de motores eléctricos Existen algunas condiciones que deben considerarse al seleccionar, diseñar, instalar o dar mantenimiento al equipo de control del motor eléctrico. El control del motor era un problema sencillo cuando se usaba una flecha maestra común, a la que se le conectaban varias máquinas, por que el motor tenía que arrancar y parar sólo unas cuantas veces al día. Sin embargo, con la transmisión individual el motor ha llegado a ser casi una parte integrante de la máquina y es necesario diseñar el controlador para ajustarse a sus necesidades. Control del motor es un término genérico que significa muchas cosas, desde un simple interruptor de paso hasta un complejo sistema con componentes tales como relevadores, controles de tiempo e interruptores. Sin embargo, la función común es la misma en cualquier caso: esto es, controlar alguna operación del motor eléctrico. Por lo tanto, al seleccionar e instalar equipo de control para un motor se debe considerar una gran cantidad de diversos factores a fin de que pueda funcionar correctamente junto a la máquina para la que se diseña. Propósito del controlador Algunos de los factores a considerarse respecto al controlador, al seleccionarlo e instalarlo, pueden enumerarse como sigue: 1) Arranque: El motor se puede arrancar conectándolo directamente a

través de la línea. Sin embargo, la máquina impulsada se puede dañar si se arranca con ese esfuerzo giratorio repentino. El arranque debe hacerse lenta y gradualmente, no sólo para proteger la máquina, sino porque la oleada de corriente de la línea durante el arranque puede ser demasiado grande. La frecuencia del arranque de los motores también comprende el empleo del controlador. 2) Paro: Los controladores permiten el funcionamiento hasta la detención de los motores y también imprimen una acción de freno cuando se debe detener la máquina rápidamente. La parada rápida es una función para casos de emergencia. 3) Inversión de la rotación: Se necesitan controladores para cambiar automáticamente la dirección de la rotación de 1as máquinas mediante el mando de un operador en una estación de control. La acción de inversión de los controladores es un proceso continuo en muchas aplicaciones industriales. Esta puede hacerse por medio de estaciones de botones, un interruptor de tambor o un módulo inversor de giro.

4) Marcha: Las velocidades y características de operación deseadas,

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son, función y propósito directos de los controladores. Éstos protegen a los motores, operadores, máquinas y materiales, mientras funcionan. Control de velocidad: Algunos controladores pueden mantener velocidades muy precisas para propósitos de procesos industriales, pero se necesitan de otro tipo para cambiar las velocidades de los motores por pasos o gradualmente. Seguridad del operador: Muchas salvaguardas mecánicas han dado origen a métodos eléctricos. Los dispositivos piloto de control eléctrico afectan directamente a los controladores al proteger a los operadores de la máquina contra condiciones inseguras. Protección contra daños: Una parte de la función de una máquina automática es la de protegerse a sí misma contra daños, así corno a los materiales manufacturados o elaborados. Por ejemplo, se impiden los atascamientos de los transportadores. Las máquinas se pueden hacer funcionar en reversa, detenerse, trabajar a velocidad lenta o lo que sea necesario para realizar la labor de protección. Mantenimiento de los dispositivos de arranque: Una vez instalados y ajustados adecuada mente, los arrancadores para motor mantendrán el tiempo de arranque, voltajes, corriente y troqué confiables, en beneficio de la máquina impulsada y el sistema de energía. Los fusibles, cortacircuitos e interruptores de desconexión de tamaño apropiado para el arranque, constituyen buenas prácticas de instalación que se rigen por los códigos eléctricos. Diferencia entre un control automático y uno manual

Cuando un circuito se considera manual es debido a que una persona debe iniciar la acción para que el circuito opere, usando más comúnmente las estaciones de botones, en cambio uno automático está diseñado para que el circuito arranque solo y que la persona tenga la comodidad de que éste funcionará sin que el tenga que hacer nada, los dispositivos de control automático pueden ser los interruptores de flotador, de presión o termostatos y su capacidad de contacto debe ser suficiente para conducir e interrumpir la corriente total del motor.

Diagramas de Control Este diagrama se llama unifilar por que representa solo una fase de corriente.

Este diagrama se llama bifilar por que representa dos fases de corriente.

Este diagrama se llama trifilar por que representa 3 fases de corriente.

Función de un enclavamiento El enclavamiento sirve para mantener la conexión después de presionar nuestro botón de arranque y al presionar nuestro botón de paro se para el motor y se bota el enclavamiento y el botón de arranque. Partes de un circuito de control. Los elementos básicos o más comunes en un circuito de control son señalados a continuación. Circuito de fuerza. 1) Motor trifásico Marca: Nema Tipo: Mm. 90-4 Serie: Nr-3- 0116 HP. 0.75 R.P.M. 1736 Volts: 220 V Amperes: 1.5/3.0 A Ciclos: 60Hz Temperatura: 40º C Peso total: 7.80Kg. Motor Trifásico: Es aquel que requiere de 3 fases para funcionar y con un voltaje mayor o igual de 220V. La característica de este motor es que al invertir las salidas; es decir, las fases cambia de sentido de rotación del rotor y a diferencia de los motores de corriente alterna consume menos corriente. Posee un rotor jaula de ardilla que tiene barras en corto que giran magnéticamente entorno a su estator.

Protección. 1) Arrancadores magnéticos:

Clase 8501 Tipo P122 I Th2 12A 660VCA

Estos arrancadores limitan la corriente en la etapa de arranque evitando alcanzar corrientes que puedan causar fluctuaciones perjudiciales en la línea de alimentación. Estos arrancadores cuentan con protecciones de sobrecarga y corto circuito en las 3 fases y ofrecen compensación de temperatura ambiente y además cuentan con botonería para arranque y paro, montados en su gabinete. • Protección térmica • Estación de botones • Contactor

El contactor está diseñado para soportar la carga de los motores; es decir, va conectado directamente a la línea, en cambio los relevadores tienen contactos más débiles y no van conectados a las líneas directamente. Los contactores soportan aún más corriente que los relevadores (hasta 7A). Estos a la vez varían de tamaño dependiendo de la carga a alimentar.

2) Relevador de control:

220- 380- 500 VCA 4- 6- 8A Es una bobina que enclava contactos normalmente abiertos dejando pasar la corriente y abre contactos normalmente cerrados impidiendo el paso de la corriente.

Controles automáticos: 1) Relevador de tiempo:

220- 380- 450 VCA 3- 6- 8A 160Min Existen dos tipos de relevadores de tiempo los cuales son los siguientes: *Relevador de control de tiempo ON DELAY: Este tipo de relevador se usa principalmente en circuitos donde se requiere que la respuesta, una vez que se ha energizado el circuito, el relevador se retarde en enviar la señal del tiempo requerido en el proceso. *Relevador de control de tiempo OFF DELAY: Este tipo de relevador de control de tiempo, su principal característica, es que retarda la respuesta a los circuitos secundarios una vez que se ha desenergizado el circuito de control. Consta de un capacitor que es el que almacena dicha energía.

2) Switch- interruptor de nivel o de flotador:

220- 380- 500 VCA 2- 6- 8A La operación de un interruptor de flotador se controla por el movimiento hacia arriba o hacia abajo, del flotador que se coloca en el tanque de agua. El flotador abre o cierra mecánicamente los contactos eléctricos mediante una varilla o cadena con un contrapeso. Existen varios tipos de interruptores de flotador, el capsulado, flotador con contrapeso y electronivel:

a) Interruptor de flotador:

b) Interruptor encapsulado: Consta de una esfera

metálica que entra en contacto cuando la presión decae.

c) Electronivel: Es un control electrónico que

censa el nivel cuando está lleno, a la mitad y vacío protegiendo al motor para que la bomba no trabaje en vacío.

3) Switch o interruptor de presión: 220- 380- 550 VCA 3- 6- 8 A Los interruptores de presión del tipo industrial están diseñados para cubrir la amplia variedad de requerimientos que se encuentran en el control de máquinas neumáticas o hidráulicas. Estos controles se emplean más comúnmente máquinas – herramientas, sistemas de lubricación de alta presión, bombas y compresores por motor.

Controles Manuales. 1) Interruptor de tambor:

Atrás Clase 2601 Tipo AG-2

Fuera

Adelante

Capacidad máxima Fases Volts C.P.

Monofásico 115 230 1 1/2 2

Polifásico 110 220-550 1 1/2 2

CD. 115-230 1/4

Al presionar Atrás en el interruptor de tambor (de color azul en el diagrama), la terminal 1 del motor trifásico se conectará con línea 1, terminal 2 con línea 2 y terminal 3 con línea 3, al momento de querer invertir el giro del rotor de este, el interruptor de tambor debe de estar en Fuera (color negro en el diagrama), y esperarse un momento dar para Adelante, ya que si no se hace esto se forjará demasiado el rotor y puede ser que se dañe; entonces al dar para adelante se invertirán las fases lo que hará que el rotor gire en otro sentido (color rojo en el diagrama), se conectará la terminal 1 del motor con línea 2, terminal 2 con línea 1 y terminal 3 con línea 3.

2) Estación de botones:

220- 380- 500 VCA 4- 6- 8 A

El propósito principal de la estación de botones es: *Arranque: El motor se puede arrancar conectándolo directamente a través de la línea; sin embargo, la máquina impulsada se puede dañar si se arranca con este esfuerzo giratorio repentino. * Paro: Los controles permiten el funcionamiento hasta la detención de los motores y también imprime una acción de freno cuando la maquinaría se debe de parar rápidamente. La parada rápida es una acción vital del control para casos de emergencia. *Inversión de la rotación: Se necesitan controles para cambiar manualmente la dirección de la rotación de las máquinas mediante el mando de un operador en una estación de control, la inversión de la rotación en muchos procesos es continuo en varias aplicaciones industriales. Indicadores 1) Luces piloto:

110-220 VCA 50/60Hz 1.5W

La función principal de las luces es señalizar que esta sucediendo algo: *Verde: Indica que el motor está en funcionamiento o buen estado. Relajación. *Roja: Indica que el motor se ha detenido o en mal estado. Alarma. *Ámbar: Indica precaución o que algo está por suceder. 2) Ohmetro digital:

Es un instrumento que sirve para medir la resistencia eléctrica (R). Su unidad de medida es el Ohmio (Ω) Hay 2 tipos de ohmetros, el

primero, que es el que viene integrado con el multímetro y el segundo el analógico. Estos tipos de dispositivos no deben trabajar con ningún voltaje y/o amperaje sino podrían llegar a dañarse, ¡Sino se conoce dicha escala, este no se llega a dañar en caso de no ser la correcta; sin embargo, no marcaría el valor, entonces se tendría que seleccionar bien la escala para que nos diera el valor con exactitud! Para medir resistencias altas se utilizan los múltiplos y para medir resistencias pequeñas se usan los submúltiplos. Megaohms (M Ω) = 1 000 000Ω Kilohms (K Ω) = 1000 Ω Hectohms (Ω) = 100 Ω. Este instrumento puede usarse para verificar que las terminales tengan continuidad. 3) Chicharra:

Generalmente la chicharra al igual que la luz roja indica prevención o alarma; así también como que el motor está parado.

Terminales:

Son las conductoras de la corriente y se deben de verificar con el multímetro en la escala de Ohms (Ω) para saber si no se encuentran trozadas de un punto. 1. Inversión de giro por medio de estaciones de botones

Material: • • • • •

2 Estaciones de botones 2 Arrancadores magnéticos 1 Motor trifásico 35 terminales 1 multímetro

Diagrama: a) Control

b) Fuerza

Funcionamiento: Al presionar BA 1 fluye la corriente por el BP1 y el contacto comúnmente cerrado de M 2 y hace energizar a la bobina de M 1 y a la luz verde, entonces se cierra el enclavamiento de M 1 , (Mientras el contacto comúnmente cerrado de M 1 permanece abierto), mientras en el circuito de fuerza cierran los contactos de M 1 y hace girar al motor en el sentido de las manecillas del reloj. Aunque se suelte el BA 1 la bobina de M 1 y la luz verde quedarán energizadas por dicho enclavamiento. Y aunque se presione BA 2 nunca se energizará la bobina de M 2 porque el contacto normalmente cerrado de M 1 estará abierto.

Al presionar BP1 se desenergizará M 1 y la luz verde y el contacto normalmente abierto se abrirá y el normalmente cerrado se cerrará y el motor dejará de funcionar.

Al presionar BA 2 fluye la corriente por el BP2 y el contacto comúnmente cerrado de M 1 y hace energizar a la bobina de M 2 y a la luz roja, entonces se cierra el enclavamiento de M 2 , (Mientras el contacto comúnmente cerrado de M 2 permanece abierto), mientras en el circuito de fuerza cierran los contactos de M 2 y hace girar al motor en el sentido contrario de las manecillas del reloj (Ya que de la línea 3 se puentea a la 1 del segundo arrancador y de la línea 1 a la 3, invirtiendo las fases de alimentación párale motor trifásico). Aunque se suelte el BA 2 la bobina de M 2 y la luz roja quedarán energizadas por dicho enclavamiento. Y aunque se presione BA 1 nunca se energizará la bobina de M 1 porque el contacto normalmente cerrado de M 2 estará abierto.

Al presionar BP2 se desenergizará M 2 y el contacto normalmente abierto reabrirá y el normalmente cerrado se cerrara y el motor dejará de funcionar.

2. Inversión de giro por medio de un módulo inversor de giro. Material: • 2 estaciones de botones • 1 módulo inversor de giro • 1 luces piloto • 35 terminales • 1 multímetro

Diagrama:

Funcionamiento: Al presionar BAR , pasa la corriente a la bobina de R , la cual manda a cerrar su contacto normalmente abierto que es el enclavamiento y hace funcionar la luz roja y la chicharra que se encuentran conectados en paralelo con relación a la bobina de R , indicando que el motor esta girando en sentido de las manecillas del reloj. Ya que en el circuito de fuerza se cerraron los contactos normalmente abiertos de R

Una desventaja de este circuito sería que cuando no tengo una protección eléctrica y presiono BAF , no cierra el enclavamiento de F y por lo tanto no se energiza la bobina de F por la protección mecánica de los arrancadores, entonces solamente prende la luz verde cuando dejo presionado el BAF , y obviamente hay inversión de giro en el circuito de fuerza. Ya que nunca se cierran los contactos normalmente abiertos de F

O la inversa podría presionarse primero BAF energizarse bobina de F que manda señal de enclavamiento al comúnmente abierto de F y encender la luz verde, indicando que el motor está girando en sentido contrario a las manecillas del reloj, entonces ahora no ocurriría el enclavamiento ni se energizaría la bobina de R presionado BAR ; sino nada más se energizaría la luz roja y la chicharra pero sin inversión de la rotación Ya que la protección mecánica impide que estén las 2 bobinas energizadas al mismo tiempo. En ambos casos el sistema se desenergiza presionado cualquier botón de paro.

El mismo circuito con protecciones eléctricas:

Función de las protecciones eléctricas: Al presionar BAF pasa la corriente a la bobina de F la cual ya energizada manda señal de enclavamiento a su contacto normalmente abierto, enciende la luz verde indicando que el motor esta girando en posición opuesta a las manecillas del reloj y se activa la protección eléctrica energizándose la bobina A del relevador de control la cual manda a abrir su contacto comúnmente cerrado de A , este es el que va conectado en serie con el botón de arranque de R , por eso al querer presionarlo ya no prende la luz roja, la chicharra o la bobina de R , ya que la línea se encuentra desconectada.

O a la inversa, podría presionarse el BAR , y que la corriente pase hacia la bobina R la cual ya energizada mande señal de enclavamiento a su contacto normalmente abierto, encienda la luz roja y la chicharra indicando que el motor está girando en sentido de las manecillas del reloj y se active la otra protección eléctrica energizándose la bobina B del relevador de control la cual manda a abrir su contacto normalmente cerrado de B que es el que va conectado en serie con el botón de arranque de F , por eso al querer presionarlo ya no prende la luz verde o la bobina de F por que la línea se encuentra desconectada. En ambos casos el sistema se desenergiza presionado cualquier botón de paro.

3. Control automático, fuera y manual de un motor trifásico Material: • 1 Switch de límite • 1 Switch de nivel • 1 Interruptor de tambor • 1 Arrancador magnético • 2 Estaciones de botones • 1 Luces piloto • 35 Terminales • 1 Multímetro • 1 Motor trifásico Diagrama:

Funcionamiento: Al energizar el circuito, se encontrará en la posición fuera, entonces la corriente pasará por el contacto normalmente cerrado de M y se energizará la luz roja. Indicando que el motor esta fuera de servicio.

Al seleccionar automático Cuando se energice el circuito deberá encender el motor y la luz verde indicando que el motor se encuentra energizado, si el switch de nivel y el switch de límite se encuentran cerrados ambos dejarán pasar la corriente eléctrica. El motor dejará de funcionar si existe nivel (ya que el switch se encontrará abierto) o si el switch de límite se encuentra abierto. Si alguno de los 2 switchs se abre se impedirá el paso de corriente; en cambio si se encontraran conectados en paralelo no importaba si uno estuviera abierto, mientras uno se encontrará cerrado fuera suficiente para que la corriente pasara por ahí. Mientras al energizarse la bobina M manda a abrir su contacto normalmente abierto de M y apaga a la luz roja. Entonces en el circuito de fuerza se cierran sus contactos normalmente abiertos y energiza el motor.

Al seleccionar manual Al energizar el circuito y presionar cualquier botón de arranque ya sea BAR o BAL se energiza a la bobina M y prende la luz verde indicando que el motor está funcionando, entonces la bobina M manda a cerrar su contacto normalmente abierto de M y se enclava el circuito y abre el contacto normalmente cerrado de M apagando a la luz roja. Mientras en el circuito de fuerza se cierran los contactos normalmente abiertos de M y se energiza el motor.

En ambos casos; ya sea manual o automático, presionando BPL se desenergiza la bobina M la cual manda a abrir su contacto normalmente abierto (se desenclava) y a cerrar el contacto normalmente cerrado de M prendiendo nuevamente a la luz roja indicando que el motor se encuentra fuera de servicio.

4. Encendido con tiempo de 2 motores por medio de relevadores de

tiempo. Material: • 1 Relevador de control • 2 Estaciones de botones • 1 Luces piloto • 2 Arrancadores magnéticos • 1 Chicharra • 2 Relevadores de tiempo (10 y 20 segundos) • 35 Terminales • 1 Multímetro • 2 Motores trifásicos Diagrama:

Funcionamiento: Al energizar el circuito la chicharra encenderá, RT 1 comenzará a contar 10 segundos y después de esos 10 segundos RT 1 mandará a cerrar su contacto normalmente abierto de RT 1 pero no funcionará el motor 1 mientras no se presione ninguno de los 2 botones de arranque (Ya sea local o remoto)

Al presionar cualquier botón de arranque (Ya sea local o remoto), la bobina A se energizará, su contacto normalmente cerrado se abrirá y la chicharra dejará de funcionar, el contacto normalmente abierto se cerrará y enclavará el circuito y encenderá el motor 1 y la luz verde indicando que este se encuentra en servicio, se energizará también RT 2 Y comenzará a contar 20 segundos, después de 20 segundos RT 2 mandará a cerrar su contacto normalmente abierto de RT 2 energizado el motor 2 y su luz roja indicando que esté último se encuentra en servicio.

Al presionar cualquier botón de paro (ya sea local o remoto) se desenergizarán todas las bobinas regresando sus contactos a su posición normal apagándose las luces, los motores y prendiendo nuevamente la chicharra. Aquí la excepción es la bobina de RT 1 que seguirá energizada y su contacto normalmente abierto se mantendrá cerrado. Y no ocurrirá nada hasta que se desenergize todo el sistema o se presione cualquier botón de arranque

5. Encendido con tiempo de 2 motores por medio de relevadores de tiempo. Material. • 1 Relevador de control • 2 Estaciones de botones • 1 Luces piloto • 2 Arrancadores magnéticos • 1 Chicharra • 2 Relevadores de tiempo (10 y 20 segundos) • 35 Terminales • 1 Multímetro • 2 Motores trifásicos

Diagrama:

Funcionamiento: Al energizar el circuito la corriente pasará por el contacto normalmente cerrado de A y encenderá a la chicharra indicando que ambos motores se encuentran fuera de servicio.

Al presionar cualquier botón de arranque (ya sea local o remoto) se energizará la bobina de A la cual mandará a abrir su contacto normalmente cerrado y apagará la chicharra, cerrará su contacto normalmente abierto y enclavará el circuito energizando RT 1 y RT 2 , entonces RT 1 cuenta 10 segundos para cerrar su contacto normalmente abierto y energizar el motor 1 y una luz verde para indicar que se encuentra en funcionamiento. Al igual que RT 1 , RT 2 cuenta 20 segundos para cerrar su contacto normalmente abierto de RT 2 y energizar el motor 2 y una luz roja para indicar que este se encuentra en funcionamiento.

Al presionar cualquier botón de paro (ya sea local o remoto) se desenergizarán todas las bobinas regresando sus contactos a su posición normal apagándose las luces, los motores y prendiendo nuevamente la chicharra.

6. Encendido con automático, fuera y manual con tiempo de 2

motores por medio de relevadores de tiempo. Material: • 1 Interruptor de tambor • 1 Switch de límite • 1 Switch de nivel • 1 Relevador de control • 2 Estaciones de botones • 1 Luces piloto • 2 Arrancadores magnéticos • 1 Chicharra • 2 Relevadores de tiempo (2 de 10 segundos) • 35 terminales • 1 Multímetro • 2 Motores trifásicos. Diagrama:

Funcionamiento: Al energizar el circuito, se encontrará en la posición fuera, entonces la corriente pasará por el contacto normalmente cerrado de A y se energizará la chicharra indicando que ambos motores están fuera de servicio.

Al seleccionar automático: Cuando se energice el circuito deberá encenderse la bobina de A la cual mande a abrir su contacto normalmente cerrado de A y a la vez se apague la chicharra, también manda a cerrar su contacto normalmente abierto de A enclavando el circuito y energizando RT 1 y RT 2 , ambos cuentan 20 segundos para cerrar sus contactos normalmente abiertos de RT 1 y RT 2 respectivamente y a la vez energizar las bobinas M 1 y M 2 entonces prenden las luces verde y roja igualmente indicando que los 2 motores se encuentran en servicio. Ambos motores dejarán de funcionar si existe nivel (ya que el switch se encontrará abierto) y si el switch de límite se encuentra abierto. Si los 2 switchs se abren se impedirá el paso de corriente; en cambio si se abre solo uno, no importa ya que la corriente puede circular por el otro interruptor, ya que se encuentran conectados en paralelo.

Al seleccionar manual: Al momentote presionar el Botón de arranque local o remoto, deberá encenderse la bobina de A la cual mande a abrir su contacto normalmente cerrado de A y a la vez se apague la chicharra, también manda a cerrar su contacto normalmente abierto de A enclavando el circuito y energizando RT 1 y RT 2 , ambos cuentan 20 segundos para cerrar sus contactos normalmente abiertos de RT 1 y RT 2 respectivamente y a la vez energizar las bobinas M 1 y M 2 entonces prenden las luces verde y roja igualmente indicando que los 2 motores se encuentran en servicio. Al presionar cualquiera de los 2 botones de paro se desenergizarán los motores y las luces, entonces los contactores de las bobinas regresan a su posición inicial y se energiza nuevamente la chicharra indicando que los 2 motores reencuentran fuera de servicio.

Comentarios o sugerencias del curso. Me pareció excelente este curso, ya que se repasan muchas cosas en solo 2 semanas, pero para mayor comprensión de los temas y rápida realización de las actividades impartidas durante este curso sugiero lo siguiente. • •

Que el curso se imparta en grupos de 20 a 25 alumnos. Se cuente con más terminales en el taller de electromecánico, ya que son muy escasas y no se puede avanzar rápido en las actividades.