Control Eléctrico Industrial



CONTENIDO

El Tablero de Control

-Funcionamiento

  1.   Contactor
  2.   Temporizador ON-Delay
  3.   Temporizador OFF-Delay
  4.   Rele térmico
  5.   Pulsadores

-Representación del tablero de control

  1.   Símbolo
  2.   Esquema Eléctrico
  3.   Bloques informativos

-Tipos de Mando

  1. Mando manual
  2. Mando automático

Sistemas de Arranque a Tensión Plena

  1.   Arranque directo
  2.   Arranque directo con inversión de giro
  3.   Arranque directo de un motor de dos velocidades

Sistemas de Arranque a Tensión Reducida

  1. Arranque Estrella Triangulo
  2. Diseño.  Inversión de giro con arranque estrella triangulo
  3. Diseño.  Inversión de giro con arranque estrella-triangulo y limites de arranque
  4. Arranque con Resistencias Estatoricas
  5. Arranque con Resistencias Rotoricas

Sistema de Arranque con Arrancadores de Estado Sólido

  1. Arranque suaves para motores asincronicos
  2. Aplicación. Arranque en cascada de dos motores trifasicos utilizando un solo arrancador electronico.

Aplicaciones

Diseño con circuitos con arranque directo

  1. Diseño. Circuitos de mando con limitadores del número de arranques
    1.   Con límite de un arranque
    2.   Con límite de dos arranques
  2. Diseño.  Arranque director con inversión de giro y límites de arranque.
  3. Aplicación 1. Transporte de un producto en caja.
    1.      Con limite de un carrito, deja pasar un producto, un solo sentido
  4. Aplicación 2. Transporte de un producto en caja.
    1.  Con limite de dos carrito, deja pasar dos producto, un solo sentido
  5. Aplicación 3. Transporte de un producto a granel (temporizado) hacia uno de los dos sentidos de la faja (inversión del giro según llegada del carrito)
    1. Sin limite de llegadas
    2. Arranca una vez en cada sentido
    3. Arranca dos veces en cada sentido
  6. Aplicación 4 Transporte de un insumos a granel (temporizado) hacia uno de los dos sentidos de la faja (inversión del giro según llegada del carrito)
    1. Sin limite de llegadas
    2. Arranca una vez en cada sentido
    3. Arranca dos veces en cada sentido

Diseño 2

Diseño conbinando los diversos tipos de arranque

  1. Aplicación.  Arranque y parada en secuencia de un motor de Rotor bobinado y de un motor de Jaula de ardilla..
  2. Aplicación.  Arranque con resitencias estatoricas y con inversion de giro
  3. Aplicación.  Arranque con resitencias rotoricas y con inversion de giro
  4. Aplicación. Proyecto de automatizacion del transporte y molienda de materiales.



Los esquemas han sido desarrollados con CADeSimu, en muchos se encuentra el enlace para su descarga o puede solicitar el envio al autor por correo electrónico.
Si tiene problemas con los links de descarga se sugiere hacer click derecho sobre el enlace (se muestrará una lista de opciones) y seleccionar con Microsoft Explorer: "Copiar destino como..." Y en Google Chrome: en Guardar enlace como...".

El Tablero de Control

Temporizadores

Temporizador On-Delay. Temporizado a la conexion.  A la conexion y pasado el tiempo fijado en el temporizador, se cambia el estado de sus contactos.

Temporizador OFF-Delay. Temporizado a la desconexiòn.  A la conexion se cambian sus contactos, a la desconexión se cuenta el tiempo fijado en el temporizador para des-energizar sus contactos (vuelven a la posicion normal).

Para comprender mejor el funcionamiento, muesto dos circuitos que hacen lo mismo: se enciene un motor y se apaga al tiempo indicado en los temporizadores. En el primer circuito se diseña con un temporizaor ON-DELAY y en el otro se diseña empleando un temporizador OFF-DELAY.


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Arranque de Motores

Conceptos Básicos

Los arrancadores

Son aparatos de manibra con los cuales se lleva a los motores desde el estado en reposo hasta su velocidad de régimen, mientras se mantienen dentro de limites prefijados los valores de la corriente de arranque y el torque del motor.

Circuito Principal

Circuito que contiene equipos eléctricos para generar, transformar, distribuir, conectar.

Circuito Auxiliar

Comprende todas las partes conductivas de una combinación de aparatos de maniobra que pertenecen a un circuito (a excepciòn del circuito principal), que se utiliza para comando, medición, avisos, regulación, enclavamiento, procesamiento de datos.

Motores Asincronos

Se compone de: un estator y un rotor.
El estator genera un "campo magnético giratorio" que se obtiene con tres devanados desfasados a 120º (acoplados en estrella o triángulo) y conectados a un sistema trifásico de c. a.
Este "campo magnético giratorio" induce corrientes electromagneticas (f.e.m) en el rotor y estas producen fuerzas que dan lugar al giro del rotor y al par del motor. El rotor no gira a la misma velocidad del "campo magnético giratorio", y este desplazamiento es el genera el par de fuerzas del motor.
Como se acaba de indicar, la velocidad del sincronismo no puede alcanzarse nunca, por ello se conocen como motors asincronos.
La velocidad del sincronismo se calcula por:
 

Enlaces Recomendados

http://www.tuveras.com/maquinaasincrona/motorasincrono1.htm
http://www.tuveras.com/maquinaasincrona/motorasincrono7.htm#estator

Conexión de los devanados

Conexión Estrella:

Consiste en unir entre si un terminal de cada bobina del estator.Y la alimentacion es en cada uno de los otros terminales
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Conexión Triangulo:

Consiste en conectar en serie las bobinas. Y la alimentacion en los terminales de las bobinas



Sistema de Arranque a Tensión Plena

Arranque Directo

En arranque directo se aplica tension nominal a traves del contactor y dispositivos de proteccón como los fusibles y el rele térmico.
En este arranque el motor desarrolla en el arranque su torque máximo, si la carga lo requiere.  El inconveniente es que toma una corriente de arranque máxima de 5 a hasta 8 veces la corriente nominal.
Para calculos considerar Iarr= 6 In.

Este sistema es recomendable para motores de baja potencia, normalmente recomendado hasta 5 Kw ( 6.7 HP).  Muy utilizado para motores trifásicos asincrónos con rotor en jaula de ardilla.  Solo se requieren conexión a 3 bornes del motor.
No se recomienda en fajas trasportadoras, ni en montacargas por el elevado par de arranque.






Diseño de un Arrancador Directo

Se utiliza un contactor: Principal. También, un relé térmico (o dispositivo de protección), pulsador de parada y pulsador de arranque.

Circuitos:

:arranque directo
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Arranque Directo con Inversión de Giro


directo con inversion de giro
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Sistemas de Arranque a Tensión Reducida

Métodos de arranque:

  • Estrella-Triangulo
  • Estrella-Triangulo con resistencia-Triangulo
  • Mediante Autotransformador
  • Resistencias Rotoricas
  • Resistencias Estatoricas
  • Arrancadores Electronicos.

Arranque Estrella-Triangulo

Un motor de corriente alterna (asíncronos) con rotor en jaula de ardilla se puede poner en marcha con el método de arranque directo o a tension reducida

Para su plena carga un motor asincrono opera normalmente con una disposiciòn de las bobinas estatorias en triangulo o delta.

El arranque directo de un motor, absorve elevadas correintes en el momento de conectarlo a la red, normalemnte de 5 a 8 veces el valor de la In (intensidad nominal), lo cual se traducira en devanados electricamente mas robustos y dspositivos de control y de protección de mayor rango, y alimentadores de mayor capacidad. Encareciendo los costos.  Por eso el arranque directo no se usa en motores de elevada potencia. Y se utiliza el arranque denominado estrella-triangulo.

Se aplica en máquinas que arrancan en vacío, en ventiladores y bombas centrifugas de pequeña potencia.

Conexiòn Estrella

Consiste en unir entre si un terminal de cada bobina del estator.Y la alimentación es en cada uno de los otros terminales.  Se genera una tensión equivalente a la tensión entre fases, dividida por raiz de 3.  Es decir que la tensión durante el arranque (I arr) se reduce en 1.73 veces.  (raiz de 3 = 1.73)

I arr = 2 In (intensidad nominal)

Conexión Triángulo

Consiste en conectar en serie las bobinas. Y la alimentació en los terminales de las bobinas. La tensión es equivalente a la tensión línea-línea.

I arr = 6 In (intensidad nominal)

Sistema de arranque Estrella-Triángulo.

La secuencia comienza en configuracion estrella, generando una tensión en cada una de las bobinas del estador 1.73 veces menor que la nominal.  Una vez que el motor alcanza entre el 70% u 80% de la velocidad nominal se desconecta el acoplamiento en estrella para realizar la conmutación a configuraciòn triángulo, momento a partir del cual el motor opera en condiciones normales.

Curvas de Arranque

Diseño de un Arrancador Estrella-Triangulo

Se utilizan un temporizador y tres contactores: Principal(red), Triangulo y Estrella. También, un relé téermico (o dispositivo de protección), pulsador de parada y pulsador de arranque.

Sistema de Arranque:
estrella trinagulo
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Esta otra alternativa del cirucuito de mando se requiere un contacto auxiliar menos para el contactor principal


arranque estrella triangulo
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Este esquema corresonde cuando el contacto principal tiene un temporizador On-Delay adosado

arranque estrella trinagulo

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Arranque Estrella-Trinagulo con Inversión de Giro

estrella trinagulo 2 giros
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Arranque con Resistencias Estatóricas

Se intercalan una o mas resistencias (escalones) a fin de reducir las corrientes transitorias y el torque durante el arranque.

Curvas de Arranque


Diseño de un Arrancador con Resistencias Estatoricas de 1 escalón

Se utilizan un temporizador y dos contactores: Principal(red), Resistencias. También, un relé téermico (o dispositivo de protección), pulsador de parada y pulsador de arranque.

Sistemas de Arranque:

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Aplicaciones

Máquinas de fuerte inercia:
Compresores de refrigeración, máquinas tensoras, ascensores, escaleras automáticas, etc.


Arranque con Resistencias Rotoricas


Se intercalan una o mas resisistencias (escalones) en el circuito del rotor del motor a fin de reducir las corrientes transitorias y el torque durante el arranque. Se aplica a motores de rotor bobinado.

Diseño de un Arrancador con Resistencias Estatoricas de 1 escalón

Se utilizan un temporizador y dos contactores: Principal(red), Resistencias. También, un relé téermico (o dispositivo de protección), pulsador de parada y pulsador de arranque.

Sistemas de Arranque:

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Aplicaciones

Máquinas de arranque en carga, de arranque progresivo:
Grúas, puentes grúa, ascensores, montacargas, compresores de pistón, bombas volumétricas, cizallas, trituradoras, etc.

Arranque con Arrancadores de Estado Sólido

Arrancadores Suaves para Motores Asíncronos




Los motores asíncronicos o de inducciòn son un tipo de motores de corriente alterna. El rotor puede ser tipo jaula de ardilla o bobinado, y un estator que contiene las bobinas inductoras.

El arrancador suave es un limitador de torque que permite un arranque suave y tambien una detension o parada suave a los motores asíncronicos

Diseño de un Arrancador Estrella-Triangulo

Se utilizan un temporizador y tres contactores: Principal(red), Triangulo y Estrella. También, un relé téermico (o dispositivo de protección), pulsador de parada y pulsador de arranque.

Sistemas de Arranque:

Esto evitas los golpes mecanicos que causan daño.  Se aplican en fajas o cintas trasnportadoras, bombas, ventiladores, puertas automaticas, etc.



Un ejemplo es el Telemecanique Altistart 01. (Vista a la derecha)

http:/www.schneider-electric.cl/documents/local/cap02.pdf
Descarga el DataSheet desde este servidor


Altistart_01

Funciones del Arrancador

Diagrama de Mando

Mando a 2 hillos
La marcha y parada son controladas por una sola entrada lògica. El estado "1" de la entrada lògica LI2 ordena la marcha y el estado "0" la detenciòn.


mando a 2 hilos
Mando a 3 hilos
La marcha y la parada son controladas por dos entradas lògicas diferentes. El impulso sobre la entrada LI2 (orden de marcha es memorizado hasa la abertura de la entrada LI12. Asi, la orden de marcha se mantiene hasta la orden de parada (pasada a "=" de la entrada LI1)

Mando a 3 hilos




control manual sin contactor
Control manual sin contactor


El equema de la iquierda muestra los contactos básicos.


Ejemplos


Haremos los esquemas de mando y fuerza utilizando el CADeSIMU. Utilizamos el objeto de un variador de velocidad en lugar arrancador electronico, para efectos de la simulacion


Haremos los esquemas de mando y fuerza utilizando el CADeSIMU. Utilizamos el objeto de un variador de velocidad en lugar arrancador electronico, para efectos de la simulacion.

A la derecha la imagen equivalente en CADeSIMU del circuito de arriba con un comando de 2 hilos.


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Arranque Suave de Varios Motores con un solo Arrancador Electrónico

Primero, desarrollamos un arranque electrónico que una vez haya alcanzado la velocidad plena (se debe dar el tiempo suficiente en un temporizador) cambia a arranque directo y libera el arrancador electronico.  ,Con este diseño base, se harra el arranque sucesivo de varios motores con el mismo arrancador electrónico.




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Arranque suave de dos motores en cascada - Encendido Manual uno a uno


Este circuito permite compartir un solo arrancador electrónico con dos motores asíncronos.  Cualquiera de los motores se encienden con pulsadores manuales uno por uno.  Se impide que se accione el encendido del otro motor hasta que se libere el arrancador electrónico.



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Arranque suave de dos motores en cascada automático

Este circuito utiliza un solo arrancoador electronico para arrancar en forma secuencial dos motores asíncrons.






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Arranque suave de tres motores en cascada automático

Este circuito utiliza un solo arrancoador electronico para arrancar en forma secuencial tres motores asíncrons.

Circuito de mando:



El circuito de fuerza

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Diseño de Circuitos Especiales

 En construccion...