U T C INGENIERA INDUSTRIALMQUINAS ELCTRICASPERIODO ABR. AGST.
2015 TEORA DE ARRANCADORES Y DISP. DE CONTROL DE MOTORES IV
NIVEL
UNIVERSIDAD TCNICA DE COTOPAXI.
UNIDAD ACADMICA CIENCIAS DE LA INGENIERA Y APLICADAS.CARRERA:
INGENIERIA INDUSTRIALNIVEL: CUARTOPERIODO ACADMICO: ABRIL 2015
AGOSTO 2015ASIGNATURA: MQUINAS ELCTRICASTIPO DE TRABAJO: TRABAJO
INVESTIGATIVOFECHA DE PRESENTACIN: LUNES 11 DE MAYO DEL 2015 TEMA:
ARRANCADORES PARA MOTORES CC Y DISPOSITIVOS DE CONTROL DE
MOTORES
GRUPO N: Autores: ALOMOTO NELLY TENORIO JULIO VERGARA PACHECO
LUIS ANIBAL.
Mayo, 2015
ARRANCADORES PARA MOTORES CCARRANCADOR Regulador cuya funcin
principal es la de poner en marcha y acelerar un motor. Los
propsitos de este tipo de equipo son:1. Proteger el motor contra
daos debidos a cortocircuitos en el equipo2. Proteger el motor
contra daos por sobrecargas prolongadas3. Proteger el motor contra
dao por corrientes de arranque excesivas4. Proporcionar la forma
adecuada para controlar la velocidad de operacin,Para que un motor
dc funcione bien, debe ser protegido de dao fsico durante el
periodo de arranque. En condiciones de arranque, el motor no est
girando, por tanto EA=0V. Puesto que la resistencia interna de un
motor normal es muy baja comparada con su tamao, fluye una
corriente muy alta.Ejemplo:Consideremos un motor de 50hp, 250V,
este motor tienen una resistencia en el inducido RA de 0.06 y
corriente de plena carga menor que 200A, pero la corriente de
arranque es:
Esta corriente es 20 veces la corriente nominal del motor a
plena carga. Es posible que un motor experimente daos debido a tan
altas corrientes, a pesar de que solo est expuesto a ellas durante
un instante breve.Una solucin al problema de corriente excesiva
durante el arranque consiste en insertar una resistencia de
arranque en serie con el inducido para restringir el flujo de
corriente cuando EA crezca y sirva de limitante. La resistencia no
debe estar en el circuito permanentemente debido a que generara
prdidas excesivas y causara una cada demasiado grande en el
par-velocidad del motor con un aumento de la carga.
Motor dc en derivacin con resistencia de arranque en serie con
el inducido los contactos 1A, 2 A, y 3 A cortocircuitan secciones
de la resistencia de arranque cuando se cierran.
Arrancador manual para motor dc.Circuitos de arranque para el
motor dcEn la siguiente figura se muestran algunos de los equipos
comnmente usados en los circuitos de control de motores.
a) Fusibleb) Interruptores normalmente abiertos y normalmente
cerrados. c) Bobina de rel y contactos.d) Rel de tiempo en atraso y
contactos. e) Rel de sobrecarga y sus contactos normalmente
cerrados.Circuito arrancador de motor con rels de tiempo en atraso
para cortocircuitar la resistencia de arranque.En este tipo de
arrancador una serie de rels determinan cual es el valor de EA en
el motor y cortocircuitan la resistencia de arranque cuando EA se
eleva a valores predeterminados. Este tipo de motor es mejor al
anterior, puesto que si el motor est bastante cargado y arranca con
ms lentitud que la normal, su resistencia del inducido est an
desconectada cuando su corriente cae al valor adecuado.
Circuito de arranque para motor cc que utiliza rels de
contratensin para cortocircuitar la resistencia de
arranque.Eficiencia del motor de CC.Para calcular la eficiencia de
un motor cc, se deben determinar las siguientes prdidas.1. Prdidas
en el cobre2. Prdidas por cada en las escobillas3. Prdidas mecnicas
4. Prdidas en el ncleo5. Prdidas miscelneas.Las prdidas en el cobre
del motor equivalen a las prdidas I2R en los circuitos de campo y
de inducido del motor. Estas prdidas se pueden encontrar conociendo
las corrientes en la mquina y las dos resistencias. Para determinar
la resistencia en el circuito del inducido de una mquina, bloquese
el rotor de modo que no pueda girar y aplquese un pequeo voltaje dc
a las terminales del inducido.Ejemplo:Un motor en derivacin de
50hp, 250V, 1200r/min, tienen una corriente nominal del inducido de
170A y una corriente nominal de campo de 5A. Cuando se bloquea su
rotor, un voltaje del inducido de 170A y una corriente nominal de
campo de 5 A. cuando se bloquea su rotor, un voltaje del inducido
de 10.2V produce 170A de flujo de corriente, y un voltaje de campo
de 250V produce un flujo de corriente de campo de 5A. Se supone que
el voltaje de cada en las escobillas es 2V. En vaco, con un voltaje
en las terminales 240V, la corriente del inducido es igual a 13.2A,
la corriente de campo es 4.8A y la velocidad del motor es
1150r/min.a) Cunta es la potencia de salida de ese motor en
condiciones nominales?b) Cul es la eficiencia del motor?Solucin:La
resistencia del inducido de esta mquina es aproximadamente
Y la resistencia de campo es
A plena carga las prdidas en el inducido son:
Y las perdidas en el circuito de campo son
Las prdidas en las escobillas a plena carga, estn dadas por:
Las prdidas rotacionales a plena carga son equivalentes a las
prdidas rotacionales en vaco, puesto que las velocidades de vaco y
de plena carga del motor no difieren mucho.
Si la carga es nominal, la potencia de entrada de este motor est
dada por:
Su potencia de salida est dada por
La eficiencia del motor a plena carga es:
DISPOSITIVOS DE CONTROL DE MOTORESHay muchas formas de controlar
un motor de gran voltaje sin necesidad de quemar o daar los swiches
o contactos de la caja de control pese al gran voltaje que estos
motores necesitan.
Figura1.1: Dispositivos De Control De MotoresFuente:
http://main-industrial.es.tl/Control-Electrico-de-Motores.htmPor
ejemplo si queremos conectar un motor elctrico industrial de 220
volts y cerca de 50 amperes, si lo conectamos directamente a la
corriente que este necesita pero que pasara si le conectamos un
swich en un cable en cuanto lo conectemos sus interruptores se
quemaran y el motor har un corto o falso contacto.RELEVADOR
Figura1.2: Rel Tipo Reed y PolarizadoFuente:
http://industrial-automatica.blogspot.com/2011/01/fundamentos-electricos-4-reles.htmlEs
un interruptor electromagntico que se emplea como dispositivo
auxiliar en los circuitos de control de arrancadores de motores.
Abre y cierra un conjunto de contactoscuando su bobina se energiza.
La bobina produce un fuerte campo magntico que atrae una armadura
mvil, accionando los contactos.Un rel es un sistema mediante el
cual se puede controlar una potencia mucho mayor con un consumo en
potencia muy reducido.El rel consiste en una bobina que mediante
electromagnetismo acciona un contacto resistente y permite una
proteccin al motor ms segura que un switch.Los contactos pueden
estar dispuestos como contacto de cierre (contacto de trabajo),
contacto de apertura (contacto de reposo) o como combinaciones de
estos tipos de contactos. Los relevadores suelen tener contactos de
resorte.Los relevadores se dicen que son monoestables cuando
vuelven solos a su estado de reposo cuando se desconecta la
corriente de excitacin, y biestables cuando mantienen el estado
abierto o cerrado de sus contactos despus de recibir un impulso de
mando, gracias al magnetismo remanente de su ncleo de hierro.Tipo
Reed: Est formado por una ampolla de vidrio, en cuyo interior estn
los contactos montados sobre lminas metlicas, estos contactos se
cierran pormedio de la excitacin de una bobina, enrollada alrededor
de la ampolla.Tipo Polarizado: Llevan una pequea armadura,
solidaria a un imn permanente. El extremo inferior puede girar
dentro de los polos de un electroimn y el otro lleva una cabeza de
contacto. Si se excita al electroimn, se mueve la armadura y cierra
los contactos. Si la polaridad es la opuesta girar en sentido
contrario, abriendo los contactos o cerrando otro
circuito.CONTACTORESEs un interruptor accionado
electro-magnticamente diseado para abrir y cerrar un circuito de
potencia.Existen 2 tipos de contactores: Potencia Auxiliares.
Figura1.3: Tipos De ContactoresFuente:
http://es.slideshare.net/Jomicast/rels-y-contactoresPotenciaLos
contactores de potencia tienen generalmente 3 contactos principales
y por lo menos un contacto auxiliar y su aplicacin es en control de
cargas de potencia.AuxiliaresLos contactores auxiliares tienen
solamente contactos auxiliares y se utilizan principalmente para
las tareas de control y regulacin en los circuitos de mando,
sealizacin y enclavamiento. Los contactos principales se
identifican mediante nmeros de una sola cifra, mientras que los
contactos auxiliares se identifican mediante nmeros de 2
cifras.ARRANCADORESRegulador cuya funcin principal es la de poner
en marcha y acelerar un motor. Por tanto, reduce la corriente de
arranque del motor, la cual es mucho ms grande que la carga
nominal, evitando daos a la instalacin elctrica y al mismo motor.
Existen 2 tipos de arrancadores, manuales y automticosLa gran
diferencia es que en los manuales se necesita un operador para
hacer los cambios de resistencia o secuencia de conexin en el
arranque, mientras que el automtico no.Los arrancadores manuales
son ms sencillos y baratos tanto en construccin como en
mantenimiento, tambin, el tiempo en la secuencia de conexin puede
variar a la merced del operador, son ms compactos y de menor
peso.
Figura1.4: Arrancador Manual Y AutomticoFuente:
http://www.trabyesa.com/productos.phpComo proteger los motores.Como
ya hemos visto hay diversos dispositivos o componentes que nos
permiten controlar un motor elctrico pero a su vez estos pueden
fallar y causar dao a el motor o al circuito y circuito de control
en s. Hay muchas formas de daar un circuito entre los daos se
encuentran sobrecargas, cortocircuitos, contactos a tierra.Una
forma de proteger estos motores es mediante el uso de fusibles o
como ya vimos en la practica 1 el uso de un rel para evitar el dao
al motor en cambio el dao recaer en el rel que puede ser cambiando
fcilmente.POTENCIMETRO
Figura1.5: PotencimetroFuente:
http://www.luisllamas.es/2015/01/lectura-de-un-potenciometro-con-arduino/Un
potencimetro es un resistor cuyo valor de resistencia es variable.
De esta manera, indirectamente, se puede controlar la intensidad de
corriente que fluye por un circuito si se conecta en paralelo, o la
diferencia de potencial al conectarlo en serie.Normalmente, los
potencimetros se utilizan en circuitos de poca corriente. Para
circuitos de corrientes mayores, se utilizan los restatos, que
pueden disipar ms potencia. Un restato es un resistor de
resistencia variable.Es por tanto un tipo constructivo concreto de
potencimetro que recibe comnmente este nombre en vez del de
potencimetro al tratarse de un dispositivo capaz de soportar
tensiones y corrientes muchsimo mayores, y de disipar potencias muy
grandes.Los restatos son usados en Ingeniera Elctrica en tareas
tales como el arranque de motores o cualquier tipo de tarea que
requiera variacin de resistencia en condiciones de elevada tensin o
corriente.MOSFET
Figura1.6: MosfetFuente:
http://elrincondeloscircuitos.blogspot.com/2011/01/probador-de-transistores-mos-fet.html
El transistor de efecto de campo metal-xido-semiconductor o
MOSFET es un transistor utilizado para amplificar o conmutar seales
electrnicas. Es el transistor ms utilizado en la industria
microelectrnica, ya sea en circuitos analgicos o digitales, aunque
el transistor de unin bipolar fue mucho ms popular en otro tiempo.
Prcticamente la totalidad de los microprocesadores comerciales estn
basados en transistores MOSFET.TRANSISTOR
Figura1.7: TransistorFuente:
http://www.talkingelectronics.com/projects/TransistorData/TransistorData-P1.htmlEl
transistor es un dispositivo electrnico semiconductor que cumple
funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador.
Tiene, bsicamente, dos funciones:- Deja pasar o corta seales
elctricas a partir de una PEQUEA seal demando.- Funciona como un
elemento AMPLIFICADOR de seales.BIBLIOGRAFIA:Mquinas elctricas y
transformadores(Irving L. Kosow 2ed)Electricidad 7 (Harry
Milea)http://www.talkingelectronics.com/projects/TransistorData/TransistorData-P1.htmlhttp://www.buenastareas.com/ensayos/Dispositivos-De-Control-De-Motores/7445627.htmlhttp://elrincondeloscircuitos.blogspot.com/2011/01/probador-de-transistores-mos-fet.htmlhttp://www.luisllamas.es/2015/01/lectura-de-un-potenciometro-con-arduino/
http://www.trabyesa.com/productos.php
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