INFORME V LABORATORIO DE MAQUINAS ELECTRICAS II Índice INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................. 1 1. OBJETIVOS ............................................................................................................................. 2 2. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO .................................................................................................... 2 3. 2.1. Disyuntor ................................................................................................................... 2 2.2. Relé Térmico .............................................................................................................. 2 2.3. Pulsador..................................................................................................................... 3 2.4. Contactor ................................................................................................................... 4 2.5. Temporizadores......................................................................................................... 5 2.6. Motores Trifásicos ..................................................................................................... 5 CONSIDERACIONES TEÓRICAS ............................................................................................... 6 3.1. 4. Arranque estrella – delta con inversión de giro ......... ¡Error! Marcador no definido. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA ............................................................................................ 11 4.1. Simulación ............................................................................................................... 11 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................................................................. 13 6. BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................................... 14 7. LINKOGRAFIA ....................................................................................................................... 14 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA INTRODUCCIÓN Si bien el arranque directo de un motor es relativamente sencillo y fácil de entender este no siempre es practico, ya que absorbe una corriente muy alta, en el momento que se le energiza, razón por la cual no es recomendable para motores de gran o mediana potencia. Para estos casos es común utilizar el sistema de arranque estrella – delta y asi la corriente inicial esté solamente entre 2 a 3 veces la corriente nominal. En cuanto a la inversión de giro es una tecnica muy utilizada en diversas industrias, por lo cual su estudio y aplicación practica son esensiales para comprenderlas mejor. La puesta en marcha significa, por un lado, que el motor eléctrico trifásico (MET) comience a impulsar la carga a la cual está acoplado y, por otro lado, su inserción en la instalación eléctrica (IE). Ambas acciones tienen importantes connotaciones en el sistema mecánico y eléctrico; no se debe descuidar que en el proceso de la segunda hay riesgo de afectar a otros de los usuarios del sistema del sistema eléctrico. Estas consideraciones también deben tenerse en cuenta cuando se efectúa el cambio del sentido de giro. . FIEE - UNCP 1 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA 1. OBJETIVOS • El propósito de esta práctica es arrancar un motor trifásico en estrella y en triangulo, ademas de lograr una inversión de giro en un motor trifasico. • Diseñar un esquema eléctrico de control y fuerza, que permita arrancar un motor en conexión estrella e inversión de giro, con un pulsador el motor girará a la izquierda y con otro hacia la izquierda. • Comprender la utilidad de arrancar un motor trifásico en estrella y en triángulo. 2. DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO 2.1. Disyuntor Tambien llamados interruptores automáticos o diferencial es un aparato capaz de interrumpir o abrir un circuito eléctrico cuando ocurren fallas de aislación en un equipo o instalación eléctrica. El disyuntyor abre el circuito cuando existe una diferencia entre las corrientes entrantes y salientes del circuito. Su principal objetivo es la seguridad de las personas, evitando que las mismas puedan ser afectadas por corrientes eléctricas al entrar en contacto con el equipo en falla. 2.2. Relé Térmico Los relés térmicos o relés térmicos de sobrecarga son los aparatos más utilizados para proteger los motores contra las sobrecargas débiles y prolongadas. FIEE - UNCP 2 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Se pueden utilizar en corriente alterna o continua. Este dispositivo de protección garantiza: • optimizar la durabilidad de los motores, impidiendo que funcionen en condiciones de calentamiento anómalas. • la continuidad de explotación de las máquinas o las instalaciones evitando paradas imprevistas. • volver a arrancar después de un disparo con la mayor rapidez y las mejores condiciones de seguridad posibles para los equipos y las personas. 2.3. Pulsador Un pulsador eléctrico o botón pulsador es un componente eléctrico que permite o impide el paso de la corriente eléctrica cuando se aprieta o pulsa. El pulsador solo se abre o se cierra cuando el usuario lo presiona y lo mantiene presionado. Cada contacto eléctrico del pulsador tiene 2 posiciones, abierto y cerrado. • Cerrado: Los 2 bornes están juntos y el pulsador permite el paso de la corriente eléctrica. FIEE - UNCP 3 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA • Abierto: Los 2 bornes están separados y el pulsador corta o no permite el paso de la corriente eléctrica. 2.4. Contactor El contactor es un aparato eléctrico de mando a distancia, que puede cerrar o abrir circuitos, ya sea en vacío o en carga. Un contactor está formado por una bobina y unos contactos, que pueden estar abiertos o cerrados, y que hacen de interruptores de apertura y cierre de la corriente en el circuito. La bobina es un electroimán que acciona los contactos cuando le llega corriente, abre los contactos cerrados y cierra los contactos abiertos. FIEE - UNCP 4 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA 2.5. Temporizadores Un temporizador o timer es un pequeño aparato que abre y cierra un circuito eléctrico de forma automática y durante un tiempo determinado. De forma breve, podemos decir que nos permite programar el encendido y apagado de diferentes dispositivos de forma sencilla. 2.6. Motores Trifásicos Son aquellos que convierten la energía eléctrica trifásica en energía mecánica, poseen una potencia baja, media y alta dependiendo del uso. La energía eléctrica trifásica origina campos magnéticos rotativos en el bobinado del estator, diseñadas para trabajar a tensiones nominales diferentes. FIEE - UNCP 5 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA 3. CONSIDERACIONES TEÓRICAS 3.1. Sentido de giro de los motores trifasicos En algunas aplicaciones es necesario invertir el sentido de giro del motro electrico para invertir la direccino de cargas, etc. Para invertirle sentido de giro de un motor trifasico, hay que cambiar dos de las tres fases que alimentan al motor. Se tiene que tener en cuenta el sentido de circulacion de la corriente porlas tres fases del bobinado. En algunas aplicaciones es necesario invertir el sentido de giro del motor eléctrico para revertir la dirección de cargas, etc . Fig 1 Esqueña de conexiones para el cambio de giro en motores trifasico de corriente continua Cuando necesitemos que el giro sea al contrario (sentido anti-horario). Basta con permutar dos fases de alimentacion del motro. Este hara que el motor gire en sentido opuesto. FIEE - UNCP 6 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Cuando una maquina necesita girar en ambos sentidos, se necesita de un conmutador (inversor) que realice la permuta de la alimentacion sin tener que manipular las conexiones. Fig 2: Esquema de conexiones para la inversion de giro de un motor trifasico de corriente alterna mediante conmutador manual Fig 3: arranque de un motor estrella-delta con inversor de giro FIEE - UNCP 7 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA 3.2. Arranque estrella – delta con inversión de giro Sólo es posible utilizar este método de arranque en motores en los que las dos extremidades de cada uno de los tres devanados estatóricos estén conectadas en la placa de bornas. Por otra parte, el bobinado debe realizarse de manera que el acoplamiento en triángulo corresponda con la tensión de la red. En el caso de una red trifásica de 380 V, es preciso utilizar un motor bobinado a 380 V en triángulo y 660 V en estrella. El principio consiste en arrancar el motor acoplando los devanados en estrella a la tensión de la red, lo que equivale a dividir la tensión nominal del motor en estrella por √3. La punta de corriente durante el arranque se divide por 3. El par de arranque se divide igualmente por 3, ya que es proporcional al cuadrado de la tensión de alimentación. • La punta de corriente en el arranque es: 𝐼𝑎𝑟𝑟 = 1,5 𝑎 2,6 𝐼𝑛 • El par de arranque es: 𝑀𝑎𝑟𝑟 = 0,2 𝑎 0,5 𝑀𝑛 En los motores industriales la relación entre el par de arranque y nominal, varía entre 1,2 y 2; en consecuencia, el par de arranque resultante oscila entre 0,4 y 0,67 del par nominal, por ello este procedimiento solamente se aplica en aquellos casos en los que elpar resistente de la carga, en el momento de la puesta en marcha no excede, como media, del 50% del par nominal, como sucede en determinadas aplicaciones como, bombas centrífugas y ventiladores. La velocidad del motor se estabiliza cuando se equilibran el par del motor y el par existente, normalmente entre el 75 y 85% de la velocidad nominal. En FIEE - UNCP 8 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA ese momento, los devanados se acoplan en triángulo y el motor rinde según sus características. Mediante un temporizador se controla el tiempo de transición del acoplamiento en estrella al acoplamiento en triángulo. El cierre del contactor de triángulo se produce con un retardo de 30 a 50 milisegundos tras la apertura del contactor de estrella, lo que evita un cortocircuito entre fases al no poder encontrarse ambos cerrados al mismo tiempo. La corriente que recorre los devanados se interrumpe con la apertura del contactor de estrella y se restablece con el cierre del contactor de triángulo. En paso al acoplamiento en triángulo va acompañado de una punta de corriente transitoria, tan breve como importante, debida a la fuerza contra electromotriz del motor. El arranque estrella-triángulo es apropiado para las máquinas cuyo par resistente es débil o que arrancan en vacío. Dependiendo del régimen transitorio en el momento del acoplamiento en triángulo, puede ser necesario utilizar una variante que limite los fenómenos transitorios cuando se supera cierta potencia • Temporización de 1 a 2 segundos al paso estrella-triángulo. Esta medida permite disminuir la f.c.e.m. y, por tanto, la punta de corriente transitoria. Esta variante sólo puede utilizarse en máquinas cuya inercia sea suficiente para evitar una deceleración excesiva durante la temporización. • Arranque en tres tiempos: estrella-triángulo + resistencia-triángulo. El corte se mantiene, pero la resistencia se pone en serie aproximadamente durante tres segundos con los devanados acoplados en triángulo. Esta medida reduce la punta de corriente transitoria. FIEE - UNCP 9 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Fig a: Diagrama de conexión de un arranque estrella delta Fig b: Curva Corriente vs Velocidad Fig c: Curva Par vs Velocidad FIEE - UNCP 10 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA 4. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA 4.1. Simulación Para el arranque de un motor mediante estrella delta con inversión de giro es necesario implementar dos circuitos uno de mando y otro de fuerza en el programa Cade Simu V4.0. • Circuito de Mando: Mediante este circuito se puede controlar, iniciar y detener al circuito de fuerza, este contiene los contactores y temporizador para hacer el cambio de etrella a delta. FIEE - UNCP 11 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA • Circuito de Fuerza: Este circuito consta del motor donde se realiza la conexión estrella y delta, ademas de sus protecciones necesarias. FIEE - UNCP 12 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES • La conexión estrella nos permite que empiece a tensión reducida a la tensión nominal, esto permite conmutar la conexiones en los arrollamientos y donde en la conexión delta va girando a una velocidad constante. • El uso de un temporizador nos ayuda a obtener una mejor automatización con respecto a los cambios de conexión. • Es muy importante la caracteristica de proteccion al operario aue posee el contactor pues la conservacion de la integridad de la vida humana debe de ser prioridad siempre. • Se pudó reconocer y se conectar los elementos necesarios que intervienen en el control electromagnético del arranque estrella delta e invesión de giro, además se tuvo ciertas dificultades con el correcto funcionamiento del circuito por lo cual se tuvó que volver a conectar el circuito, donde finalmente se logró los objetivos. FIEE - UNCP 13 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA 6. BIBLIOGRAFIA Bricos. (2012). Temporizadores clases y funcionamiento. Kosow, I. (1991). Máquinas eléctricas y transformadores. Mexico: Prentice hall. ABB. (2017). guardamotor. 7. LINKOGRAFIA • https://bricos.com/2012/11/temporizadores-clases-y-funcionamiento/ • http://new.abb.com/lowvoltage/es/productos/control-y-proteccion-demotores/guardamotores • https://automatismoindustrial.com/curso-carnet-instalador-bajatension/motores/1-3-3-motores-asincronos/arranque-estrella-triangulo/ FIEE - UNCP 14
