3. Control de Motores II

INGENIERÍA EN MECATRÓNICAEN COMPETENCIAS PROFESIONALES

ASIGNATURA DE CONTROL DE MOTORES II

1. Competencias Desarrollar proyectos de automatización y control, através del diseño, la administración y la aplicación denuevas tecnologías para satisfacer las necesidades delsector productivo.

2. Cuatrimestre Octavo3. Horas Teóricas 324. Horas Prácticas 435. Horas Totales 756. Horas Totales por Semana

Cuatrimestre5

7. Objetivo de aprendizaje El alumno integrará elementos de electrónica depotencia, de suministro de energía, motores,generadores, variadores de velocidad, elementos demando y protección para el control de motores eléctricos

Unidades de AprendizajeHoras

Teóricas Prácticas Totales

I. Motores de CA y CD, servomotores y motores apasos

6 8 14

II. Procesos de control y protección de motoreseléctricos en aplicaciones industriales

15 18 33

III. Electrónica de potencia 6 9 15IV. Variadores de velocidad. 5 8 13

Totales 32 43 75

ELABORÓ: Comité de Directores de la Carrera deIng. en Mecatrónica REVISÓ: Dirección Académica

APROBÓ: C. G. U. T. y P. FECHA DE ENTRADAEN VIGOR: Septiembre de 2020

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CONTROL DE MOTORES II

UNIDADES DE APRENDIZAJE

1. Unidad deaprendizaje I. Motores de CA y CD, servomotores y motores a pasos

2. Horas Teóricas 63. Horas Prácticas 84. Horas Totales 145. Objetivo de la

Unidad deAprendizaje

El alumno seleccionará los motores CA, CD, servomotores ymotores a pasos para el control de sistemas automatizados

Temas Saber Saber hacer Ser

Motores deCA

Identificar las característicasde frecuencia, velocidad,voltaje, potencia y par delos motores de CA en laclasificación de motores,conforme a lo dispuesto enlas normas NEMA ydescribir las curvascaracterísticas par-velocidad de los motores deCA.

Seleccionar los motoressíncronos y asíncronos enaplicaciones industrialescon base en losrequerimientos específicosdel cálculo de potencia,momento de torsión,velocidad y voltaje.

OrdenadoMetódicoProactivoResponsableAnalíticoTenaz

Motores deCD

Identificar las característicasde par-velocidad del motorde CD de excitaciónseparada y en derivaciónpara determinar la eficienciay clasificación con base enel circuito equivalente de unmotor de CD y sus curvasde magnetización.

Seleccionar los motores deCD de aplicacionesindustriales con base en elcálculo de velocidad,potencia y par motor.




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Servomotoresy motores apasos

Clasificar los motores apasos y servomotores ydescribir las característicasde par dinámico de trabajo,par de mantenimiento, parde detección, ángulo depaso, numeró de paso porvuelta, frecuencia de pasomáximo en motores a pasosde imán permanente, dereluctancia variable,híbridos, unipolares ybipolares, y las secuenciasen control de los motores apasos imán permanente, dereluctancia variable,híbridos, unipolares ybipolares.

Seleccionar el tipo demotor con respecto a losrequerimientos del sistemay cálculo del torque,momento de inercia yvelocidad angular de losmotores a pasos yservomotores.


Simulación yselección demáquinaseléctricasrotativas

Identificar software utilizadoen la selección y simulaciónde motores de CA, CD,servomotores y motores apasos.

Realizar la selección ysimulación del motorempleando softwarededicado en la validaciónde la operación en elproceso y/o sistemaconforme lo dispuesto en lanormatividad.




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PROCESO DE EVALUACIÓN

Resultado de aprendizaje Secuencia de aprendizaje Instrumentos y tiposde reactivos



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Elaborará un reporte técnico queincluya:

- Requerimientos del sistema -selección del tipo de motor conrespecto a las diversascaracterísticas de operación- aplicación industrial y datostécnicos del motor seleccionadopara los casos de C.A, C.D ymotores a pasos.

1. Distinguir las característicasde los motores síncronos,asíncronos y de CD y lasmarcas de los motoresindustriales de CA y CD y lasnorma NEMA en las queoperan.

2. Identificar las curvas par-velocidad de los motoresasíncronos y de CD.

3. Validar la selección del motormediante software dedicadopara simular su operación en elproceso y/o sistema conforme lodispuesto en la normatividad.

4.- Analizar arranques y controlde velocidad de motores de C.Ay C.D.

5. Analizar las características,ventajas y desventajas de losservomotores y motores apasos con base en catálogoscomerciales y las formas deposicionamiento de los motoresa pasos y servomotores.

6.- Determinar ajustes deposicionamiento conservomotores y motores apasos en la realización decircuitos con Microcontroladoresy puente H.

Ejercicios prácticosLista de verificación



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PROCESO ENSEÑANZA APRENDIZAJE

Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticosPrácticas demostrativasEjercicios prácticosAprendizaje basado en proyectos.

PizarrónCañónEquipo de computoVideosAcetatos DiagramasManuales de datos técnicosMultímetro Amperímetro de ganchoMotores de CA , CD, a pasos y servomotorescatálogo de fabricante

ESPACIO FORMATIVO

Aula Laboratorio / Taller Empresa



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1. Unidad deaprendizaje

II. Procesos de control y protección de motores eléctricos enaplicaciones industriales

2. Horas Teóricas 153. Horas Prácticas 184. Horas Totales 33

5. Objetivo de laUnidad deAprendizaje

El alumno seleccionará elementos de control y protección paramotores de CA y CD a pasos y servomotores con base en elcálculo de los requerimientos del sistema para arranque y parobajo las normas DIN y ANSI


Elementos deprotecciónpara cortocircuito ysobrecarga

Describir el principio defuncionamiento ycaracterísticas de fusibles,interruptorestermomagnéticos,relevadores de sobrecargay guardamotores.

Calcular los parámetrosde corto circuito ysobrecarga enprotecciones térmicas,magnéticas ymagnetotérmicas demotores de C.A y CD.


Dispositivosde control demotores

Reconocer el principio deoperación detemporizadores,contactores, relevadores,contadores de eventos,interruptores de proximidad,limite, y velocidad,

Seleccionartemporizadores,contactores, relevadores,contadores de eventos,interruptores deproximidad, límite yvelocidad, en laautomatización deprocesos industriales.




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Control demotores deCA y CD

Describir el funcionamientodel arranque temporizado,la inversión de giro, frenado,la secuencia, la activacióncon interruptores enmotores de CA y CD.

Elaborar diagramas defuerza y de control bajolas normas DIN y ANSI yrealiza: el arranquetemporizado, Inversión degiro, frenado, secuenciasde arranque, activacióncon Interruptores amotores de CA y CD en elalambrado de la lógicacableada.


Arranque atensiónreducida

Identificar las característicasy aplicaciones de arranquesa tensión reducida:Autotransformador,resistencias y estrella-delta

Realizar diagramas defuerza y de control yrealiza el arranque atensión reducida conresistencias, conautotransformador,estrella-delta bajo lasnormas DIN y ANSI.


Control demotores apasos

Describir el funcionamientodel circuito electrónico en elmanejo de la potencia(driver) diferenciando lasdiversas configuracionescon respecto al tipo demotor a pasos.

Realizar la conexión yoperación del driveradecuado (unipolar,bipolar) a lascaracterísticas del motor apasos en el control deposición y velocidad.




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Control deservomotores

Describir la configuración deconexiones del encoder yalimentación delservomotor.

Describir el funcionamientodel circuito electrónico en elmanejo de la potencia(driver).

Describir las característicasde señales requeridas en laactuación del servomotor.

Realizar la conexión yoperación del driveradecuado a lascaracterísticas deservomotor en el controlde velocidad.


Diseño ysimulación dediagramas

Identificar software utilizadoen la selección y validaciónde elementos de proteccióny control.

Identificar software utilizadoen el diseño y simulación dediagramas de control yfuerza.

Realizar el cálculo,selección y validación deelementos de protección ycontrol mediante softwarededicado.

Realizar el diseño dediagramas de control yfuerza y su simulación,empleando softwarededicado utilizado en lavalidación de suoperación en el procesoy/o sistema conforme lodispuesto en lanormatividad.




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Elaborará diagramas de fuerza ycontrol con contactores yrelevadores para ejecutararranque a tensión reducida ytensión plena, bajo las normasDIN y ANSI , elaborando elcalculo de las protecciones paracorto circuito y sobrecarga

Elaborará diagramas depotencia y control para motoresa pasos y servomotores

1.-Identificar conexión decircuitos de fuerza y de controlcon contactores y relevadores,las protecciones de cortocircuito y sobrecarga.

2. Determinar los valores de losparámetros de protecciones desobrecarga y corto circuito.

3. Identificar las normas DIN yANSI

4. Determinar circuitos defuerza y de control bajo lasnormas DIN y ANSI

5. Comprender elfuncionamiento de sistemas deposicionamiento con motores apaso y servomotores.

6. Realizar el diseño ysimulación del controleléctrico empleandosoftware dedicado paravalidar su funcionamiento enel proceso y/o sistemaconforme a lo dispuesto enla normatividad.

Ejercicios prácticosLista de Verificación.





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Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticosPrácticas demostrativas.Ejercicios prácticosAprendizaje basado en proyectos.

PizarrónCañónEquipo de computoVideosAcetatosDiagramasManuales de datosMultímetroContactores relevadores temporizadores ycontadores de eventos, interruptores deproximidad Autotransformador, banco deresistenciasMotores EléctricosMotores a pasosDriver para motores a pasosServomotoresDrivers para servomotores

ESPACIO FORMATIVO


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1. Unidad deaprendizaje III. Electrónica de potencia

2. Horas Teóricas 63. Horas Prácticas 94. Horas Totales 15

5. Objetivo de laUnidad deAprendizaje

El alumno simulará circuitos electrónicos de potencia usandotiristores, dispositivos de conmutación, inversores y fuentesconmutadas para proporcionar el suministro eléctrico para elsistema de fuerza y control.


Tiristores ydispositivos deconmutación

Explicar el funcionamiento yprincipales aplicaciones de:UJT,SCR, TRIAC, DIAC,BCT, LASCR, RCT, GTO,FET-CTH, MTO, ETO,IGCT, MCT y SITH

Identificar software utilizadoen el diseño y simulaciónde circuitos con dispositivosde conmutación.

Diseñar, simular yrealizar circuitos dedisparo, con SCR,TRIAC, IGBT y MOSFETempleando softwarededicado.

ResponsabilidadOrdenHonestidadMetódicoProactivoTenazPropositivoAnalítico

Introducción alas fuentesconmutadas

Identificar una fuenteconmutada en suoperación, topologías(reductoras y elevadoras), ydescribir mediante undiagrama a bloques laspartes que conforman unafuente conmutada típica.

Identificar software utilizadoen la simulación defuentes conmutadas.

Simular una fuenteconmutada reductora yelevadora empleandosoftware dedicado.

Seleccionar fuentesconmutadas.




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Inversores ysoftware desimulación

Describir el funcionamientoy operación de losinversores (monofásicos,bifásicos y trifásicos) conentrada variable de voltaje(VVI), entrada de corriente(CSI) y modulación de pulso(PWM) y describir undiagrama a bloques de uninversor PWM.

Identificar software utilizadoen la simulación deinversores.

Simular un circuitoinversor (monofásico,bifásico y trifásico) tipoVVI, tipo CSI y tipo PWMempleando softwarededicado.




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Elaborará simulaciones detopologías de fuentesconmutadas e inversores.

Entregará reporte de resultadosde conexiones, formas de onda ygraficas de voltaje y corriente

Entregará resultados de laselección de fuente conmutada.

1. Distinguir el funcionamientode tiristores y dispositivos deconmutación e identificar laconstrucción y simulación decircuitos de control de potenciacon tiristores y dispositivos deconmutación.

2. Distinguir las partes yelementos de las fuentesconmutadas.

3. Analizar la selección defuentes conmutadas para elsuministro de energía.

4. Identificar inversores.

5. Distinguir inversores ysoftware de simulación ydeterminar la programación deinversores.




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Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticosPrácticas demostrativasEjercicios prácticosAprendizaje basado en proyectos

PizarrónCañónEquipo de computoVideosAcetatosDiagramasManuales de datosMultímetro y tiristores

ESPACIO FORMATIVO



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1. Unidad deaprendizaje IV. Variadores de velocidad

2. Horas Teóricas 53. Horas Prácticas 84. Horas Totales 135. Objetivo de la

Unidad deAprendizaje

El alumno seleccionará los variadores de velocidad para elarranque y regulación develocidad de motores eléctricos de CA y CD


Variadores develocidadpara motoresde CD

Describir lascaracterísticas,funcionamiento, criteriosde selección yaplicaciones de unvariador de velocidad deCD

Identificar software yhardware utilizado en elmonitoreo decaracterísticas deoperación del motor deC.D. en tiempo real.

Seleccionar el variadorde velocidad de CD,configurar losparámetros de operaciónyRealiza la puesta enservicio.

Monitorearcaracterísticas deoperación del motor deC.D. en tiempo real.

ResponsabilidadOrdenHonestidadCreativoProactivoTenazAnalítico



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Variadores develocidadpara motoresde CA

Identificar lascaracterísticas,funcionamiento,aplicaciones de unvariador de velocidad deCA, las configuraciones develocidad mediante elteclado del variador.

Describir las funciones demodo local, configuraciónde V/F, tiempos derampas, ajustes de curvasS, multivelocidades,control manual yprotecciones del motor.

Identificar diferentesprotocolos decomunicación industriales.

Seleccionar el variadorde velocidad de CA,configurar losparámetros V/F, tiemposde rampas, ajustes decurvas S,multivelocidades, controlmanual, protecciones delmotor y puesta enservicio.

Configurar redesindustriales utilizadas enla comunicación devariadores de velocidadde motores de CA yrealizar su monitoreo ycontrol en tiempo real.

ResponsabilidadOrdenHonestidadCreativoProactivoTenazAnalítico



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Elaborará reporte de resultadosdonde muestre:

- La selección, configuración ypuesta en servicio de variadoresde velocidad para motores deCD y CA con base a lascaracterísticas del proceso.

1. Identificar variadores develocidad para motores de CD.

2. Comprender la configuraciónde los variadores de velocidadde CD para su operación ycomunicación en una redindustrial.

3. Identificar variadores develocidad para motores de CA.

4. Comprender la configuraciónde los variadores de velocidadde CA para su operación ycomunicación en una redindustrial.






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Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticosPrácticas demostrativasEjercicios prácticosAprendizaje basado en proyectos

PizarrónCañónEquipo de computoVideosAcetatosDiagramasManuales de datosVariadores de velocidad de CA y CD.

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CAPACIDADES DERIVADAS DE LAS COMPETENCIAS PROFESIONALES A LAS QUECONTRIBUYE LA ASIGNATURA

Capacidad Criterios de DesempeñoDeterminar soluciones, mejoras einnovaciones a través de diseñospropuestos para atender las necesidadesde automatización y control, considerandolos aspectos Mecánicos, Electrónicos,Eléctricos

Elabora una propuesta del diseño que integre:

• Necesidades del cliente en el que se identifique:capacidades de producción, medidas deseguridad, intervalos de operación del sistema,flexibilidad de la producción, control de calidad• Descripción del proceso• Esquema general del proyecto• Sistemas y elementos a integrar al proceso ysus especificaciones técnicas por áreas:Eléctricos, Electrónicos, Mecánicos, Elementosde control• Características de los requerimientos desuministro de energía (eléctrica, neumática, etc.)• Estimado de costos y tiempos de entrega.

Modelar diseños propuestos apoyadospor herramientas de diseño y simulaciónde los sistemas y elementos queintervienen en la automatización y controlpara definir sus características técnicas

Entrega el diagrama y el modelo del prototipofísico o virtual por implementar o probar,estableciendo las especificaciones técnicas decada elemento y sistema que componen lapropuesta, planos, diagramas o programasincluyendo los resultados de las simulacionesrealizadas que aseguren su funcionamiento:

• Materiales, Dimensiones y acabados;• Descripción de entradas, salidas y consumo deenergías;• Comunicación entre componentes y sistemas;• Configuración y/o programación



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Capacidad Criterios de DesempeñoEvaluar diseño propuesto con base a lanormatividad aplicable, su eficiencia ycostos para determinar su factibilidad.

Determina la factibilidad del diseñoespecificando: el cumplimiento de lanormatividad aplicable, la satisfacción de lasnecesidades del cliente, los resultados depruebas de desempeño de los elementos ysistemas, costos presupuestados y tiempos derealización.

Documenta el diseño de forma clara, completa yordenada, para su reproducción y control decambios, elaborando un reporte que contenga:• Propuesta de diseño• Planos, diagramas o programas realizados.• Especificaciones de ensamble, configuracióny/o programación de los elementos que lorequieran.• Características de suministro de energía(eléctrica, neumática, etc),• Protocolos de comunicación.• Resultados de la simulación de desempeño delos elementos y sistemas.• Ajustes realizados al diseño de los elementos ysistemas.• Resultados de pruebas de desempeño de loselementos y sistemas.• Costos y tiempos de realización.• Resultado de la evaluación del diseño.Propuesta de conservación

Supervisar la instalación, puesta enmarcha y operación de sistemas, equiposeléctricos, mecánicos y electrónicos conbase en las características especificadas,recursos destinados, procedimientos,condiciones de seguridad y la planeaciónestablecida, para asegurar elcumplimiento y sincronía del diseño y delproyecto.

Realiza una lista de verificación de tiempos ycaracterísticas donde registre:• tiempos de ejecución,• recursos ejercidos,• cumplimiento de características,• normativas y seguridad, y• funcionalidad• Procedimiento de arranque y paro.Realiza un informe de acciones preventivas ycorrectivas que aseguren el cumplimiento delproyecto



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FUENTES BIBLIOGRÁFICAS

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