Control Eléctrico de Motores

Control eléctrico de arranque por pulsos de un elevador Cuando con frecuencia se arranca y para un motor por períodos de tiempos muy cortos, le llamamos "arranque por pulsos " a esta operación (jogging en inglés)

Distribución de componentes de el elevador El control eléctrico de un elevador, suele ser uno de los retos que deseamos aprender cuando iniciamos el estudio de la electricidad. Nos imaginamos los componentes, un botón para subir, un botón para bajar, interruptores de límites y paros de emergencia. ¿Pero como conectarlos para su funcionamiento?

Elementos de control

Para este análisis comenzare por eliminar 2 elementos de control, los botones de paro de emergencia los agregare en serie una vez determinado el análisis nuestro diagrama.

Variables de entrada Usare una tabla llamada “Tabla de verdad”, para analizar los cambios en el funcionamiento. Este es un método de análisis lógico muy utilizado. Como los “estados de los componente cambian, se nombraran “variables de entrada” a las de la izquierda, y “variables de salida” a las de la derecha, son variables de salida S (subir) y B (bajar). S y B representan los contactores, lugar donde se realizaran las conexiones para que el motor gire en un sentido o en el otro.

Tabla de verdad desarrollada Una vez terminada la tabla de verdad, seleccionamos las condiciones en las que funcionaran las salidas, los estados donde S y B valen uno las salidas.

Ecuaciones lógicas Las ecuaciones lógicas resultantes se pueden simplificar, las he incluido porque es lo correcto, pero no utilizare la ecuación simplificada ni explicare el método de simplificación para no desviarme del tema.

Diagrama de escalera tipo contactos eléctricos Uno de los métodos de programar un Control lógico Programable (PLC Programmable Logic Controller), es el realizando un diagrama de escalera tipo contactos eléctricos , guardándolo en el PLC y poner en modo de que pueda ejecutar (run).

Diagrama de Control del Elevador

Diagrama de Potencia del Elevador

Motor monofásico de fase partida con cambio de giro Algunas máquinas requieren que el motor monofásico pueda girar en un sentido o en otro cuando se requiera.

Motor monofásico de fase partida con cambio de giro Es estos casos son las conexiones de las terminales de los bobinados del motor las que se deben intercalar para efectuar el cambio de rotación.

Diagrama de motor monofásico de fase partida con cambio de giro Recordemos que físicamente los bobinados de arranque no están montados exactamente sobre los bobinados de trabajo, este desplazamiento físico combinado con la diferencia del diámetro y numero de vueltas diferentes, permiten que el motor arranque en un sentido.

Terminales del motor monofásico con cambio de giro Hay 2 métodos de arranque y paro 

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Con un interruptor de tambor

http://coparoman.blogspot.mx/2014/05/como-se-conecta-uninterruptor.html (Como se conecta un interruptor reversible de tambor para un motor monofásico de fase partida) 

Por estación de botones de arranque y paro

Elevador con mando por botones

Circuito de control

Circuito de potencia Como todos los circuitos de motores eléctricos si se manda que gire en ambos sentidos físicamente es imposible, y se provoca un corto circuito en el circuito de potencia si no se prevén enclavamientos por botones y contacto auxiliar en el circuito de control.

Como se cambia el sentido de giro de un motor monofásico de fase partida. Los motores monofásicos de fase partida pueden girar porque en el arranque se conectan como motores bifásicos. El cambio de giro se obtiene modificando la secuencia del bobinado de arranque con respecto al bobinado de trabajo.

Tapa de conexiones de motor monofásico de fase partida 1.- En algunos casos los motores tienen indicaciones en la placa de datos en las que nos piden quitar la tapa de conexiones. 2.- E intercalar los cables “rojos” “Recordemos la seguridad siempre debemos asegurarnos que no debe poder ser alimentados circuitos mientras trabajamos con ellos, por lo que debemos bloquear y etiquetar interruptores”

Caja de conexiones de motor monofásico de fase partida. Esto suele hacerse rápido por los electricistas expertos, los fabricantes ponen conexiones tipo terminal faston hembra bandera que facilitan la conexión y desconexión,

Estos cables son las terminales T5 y T8 pertenecientes al bobinado de arranque.

Conexiones para cambio de giro de motor monofásico de fase partida De no estar el cambio visible, es necesario quitar la tapa del motor y realizar las conexiones, es probable que se tenga que emplear cautín y soldadura. Arranque Estrella Delta El arranque Estrella- Delta un método para poner en marcha un motor trifásico en dos tiempos, en el inicio se conecta en Estrella (con tensión para conexión Delta) entre el 75 y 80% de su velocidad nominal se desconecta la conexión Estrella y se conecta a Delta continuando así su marcha. La finalidad es tener un arranque suave y de disminuir la corriente de arranque.

Pasos del arranque Estrella-Delta Si conectamos un motor en Estrella en una red donde se debe conectar en Triángulo, los devanados del estator (en estrella) están a una tensión menor, (raíz cuadrada de tres) 1.73 veces inferior a la nominal. Con esto se consigue que la corriente en el arranque sea una tercera parte de la intensidad que se requeriría en un arranque directo (conectado en triángulo).

Intensidad de corriente en el arranque Estrella Triángulo

Este método reduce la intensidad de corriente en el arranque en 3 veces la corriente nominal del arranque directo. Lo que provoca que también que el “Par motor” en el arranque se reduzca 1/3

Par Motor en el arranque Estrella-Delta El tiempo total de Arranque Estrella-Delta es tres veces mayor que en un arranque directo situación a tomar en cuenta para las especificaciones de las protecciones del motor El arrancador estrella triángulo es ideal para máquinas que arranquen en vacío (Tornos, Fresadoras) o que tengan bajo Par resistivo, (ventiladores, bombas centrífugas de pequeña potencia).

Diagrama eléctrico de arrancador Estrella Delta El arranque Estrella- Delta es un método para poner en marcha un motor trifásico en dos tiempos, en el inicio se conecta en Estrella (con tensión para conexión Delta) entre el 75 y 80% de su velocidad nominal se desconecta la conexión Estrella y se conecta a Delta continuando así su marcha. Es necesario el uso de tres contactores uno para alimentarlo (KM3 ), Y otros dos para realizar las conexiones, 1º conectarlo en Estrella (KM1)

2 º conectarlo en Delta (KM2)

Diagrama del circuito de potencia de un motor eléctrico con arranque Estrella Delta  Ambos contactores KM1 y KM2 no deben estar al mismo tiempo, de ser asi tendría un corto circuito en el diagrama de potencia se tiene un enclavamiento mecánico y en el de circuito de control deberá contar con un enclavamiento por contactos auxiliares.  También es necesario un relevador de tiempo KA1 para marcarnos los tiempos de cuando hacer el cambio de conexiones.

Diagrama del circuito de control de un motor eléctrico con arranque Estrella Delta

Motores eléctricos trifásicos de 6 terminales Los motores de 6 terminales son diseñados para trabajar en 2 tensiones,conexión “Triángulo” (Delta) para un voltaje bajo y conexión “Y” (Estrella) para un voltaje alto. La relación entre tensiones es 1,732 (raíz cuadrada de 3) a 1, ejemplo 220/380 voltios. El voltaje más alto es siempre una conexión en estrella. Son fabricados con normas de La Comisión Eléctrica Internacional “Motores IEC"

Conexiones de motor de 6 terminales

Cuentan con una placa bornera alojada dentro de la caja de conexiones. La bornera trae normalizada su disposición y la identificación de las terminales de los bobinados del estator como en el esquema de la figura siguiente.

Motor de 6 terminales Las distancia entre los bornes tanto vertical como horizontal son iguales, y normalmente cuenta con tres chapas de cobre, con dos agujeros separados por dicha distancia, de forma tal de poder unir eléctricamente con ellas dos bornes entre si, los bobinado pueden conectarse en estrella o en triangulo.

Sistema de conexión de bornes simétricos Recordemos que estamos hablando de motores con normas " IEC", donde los valores de los parámetros de su diseño son diferentes a los nuestros, la frecuencia nominal utilizada es de 50 en lugar de 60 Hertz. Si conectamos un motor de 220 volts trifásicos y 50 hz. En un sistema de de 220 volts trifásicos y 60 hz. La velocidad del motor aumentara un 20%, en la practica si se lleva a cabo estas conexiones tomarse en cuenta los cambios en los parámetros mecánicos y eléctricos.

Motores eléctricos trifásicos de 9 terminales Los motores eléctricos trifásicos asíncronos, fabricados bajo las norma Estadunidenses de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos NEMA ( National Electrical Manufacturers Association), mas comunes tienen 9 terminales. Se diseñan para dos tensiones, con una relación de 2 a 1. Ejemplo 230/ 460 voltios.  Y dos tipos de conexiones; “Conexiones Tipo Delta “ o “Conexiones Tipo ESTRELLA”,  cada tipo puede ser conectado en bajo voltaje (en paralelo) y o en alto voltaje (serie)

Diagrama de terminales de motor de 9 terminales Si comprobamos continuidad identificamos el tipo de conexión, en Delta tendremos 3 grupos de 3 terminales, en Estrella tendríamos 1 grupo de 3 terminales y 3 grupos de 2 terminales En potencias bajas (hasta 40 HP) las conexiones mas utilizadas son Estrella Serie para alto voltaje y Doble Estrella (estrellas en paralelo) en bajo voltaje.

Diagrama de conexiones en estrella para motor 9 terminales

En potencias más altas las conexiones utilizadas son Delta Seriepara alto voltaje y Doble Delta (Deltas en paralelo) en bajo voltaje.

Diagrama de conexiones en Delta para motor de 9 terminales Algunos diagramas de conexiones cuentan con tablas, que nos guían indicándonos que terminales se unen.

Diagrama de conexiones con tabla

EL diagrama de conexiones tiene esa función, guiarnos a conectar el motor, en cambio los diagramas de interpretación su función es facilitar la lectura y comprender la relación que guardan los elementos en un circuito.

Diagrama de conexión vs. Diagrama de interpretación

Motores eléctricos trifásicos de 12 terminales Los motores eléctricos trifásicos asíncronos, fabricados bajo las norma Estadunidenses de la Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos NEMA ( National Electrical Manufacturers Association), pueden tener en algunos casos 12 terminales.

Motor trifásico de 12 terminales En los EE.UU., se diseñan para dos tensiones con una relación de 2 a 1. Ejemplo 230/ 460 voltios. Y dos tipos de conexiones; “Conexiones Tipo Delta “ o “Conexiones Tipo ESTRELLA”, cada tipo puede ser conectado en paralelo (para bajo voltaje) y en serie (para voltaje alto). En potencias bajas (hasta 40 HP) las conexiones mas utilizadas son Estrella, en potencias más altas las conexiones utilizadas sonDelta Se puede recurrir a un sistema de identificación de terminales para realizar los diagramas de conexiones cuando no tengamos a la mano los diagramas.  

Identificación de terminales El sistema utilizado como medio para determinar la secuencia de los números de las terminales de un motor trifásico, consiste en dibujar una conexión “Y” invertida con 12 terminales, después numerar dichas terminales comenzando en exterior con la terminal T1 en la parte superior y siguiendo una espiral hacia la derecha, terminando en el interior.

Sistema para identificar terminales en conexión estrella A partir de aquí se complementa el dibujo, para alto voltaje se hace la conexión estrella serie y para bajo voltaje una conexión doble estrella.

Conexiones de motor eléctrico en Estrella Esta conexión suele venir en la placa de datos o bien en la tapa de la caja de conexiones.

Diagrama de conexiones en estrella para motor 12 terminales

Diagrama de conexiones en delta para motor 12 terminales

Conexiones en doble delta y delta serie para motor 12 terminales