Automatismes Industrials

UF3 Automatització elèctrica cablada

El circuit de maniobra

El circuit de maniobra està format per un conjunt d’aparells, components i elements elèctrics que ens permeten la connexió, desconnexió o regulació de l’energia elèctrica procedent de la xarxa elèctrica cap als receptors (motors elèctrics,

làmpades, bateries de condensadors, etc.)

Característiques principals del circuit de maniobra:

• Efectuar un comandament manual o automàtic a distància amb l’ajut de conductors de secció petita, mitjançant elements de comandament.

• Permetre el pas o interrompre corrents elevats cap al receptor elèctric.• Poder realitzar un nombre elevat de maniobres.• Poder retardar o avançar una acció sobre el receptor.

El circuit de maniobra

El circuit de maniobra està format per un conjunt d’aparells, components i elements elèctrics que ens permeten la connexió, desconnexió o regulació de l’energia elèctrica procedent de la xarxa elèctrica cap als receptors (motors elèctrics,

làmpades, bateries de condensadors, etc.)

El circuit de maniobra

Parts del circuit de maniobra:

• El circuit de potència o actuador: és l’encarregat de connectar o desconnectar un receptor a partir de l’acció realitzada per un circuit de comandament. (Contactors)

• El circuit de comandament o circuit de control: és l’encarregat de realitzar les accions d’activació i desactivació a distància del circuit de potència, a mes de

temporitzar-les o retardar-les. (relés de comandament, temporitzadors, autòmats programables, polsadors, sensors, finals de carrera...)

El circuit de maniobra

Parts del circuit de maniobra:

• El circuit de potència o actuador: és l’encarregat de connectar o desconnectar un receptor a partir de l’acció realitzada per un circuit de comandament. (Contactors)

• El circuit de comandament o circuit de control: és l’encarregat de realitzar les accions d’activació i desactivació a distància del circuit de potència, a mes de

temporitzar-les o retardar-les. (relés de comandament, temporitzadors, autòmats programables, polsadors, sensors, finals de carrera...)

Dispositius de comandament bàsics

Tipus de dispositius de comandament:

• Els elements de comandament manuals:són aquells que l’operari acciona per connectar, desconnectar i, en general, governar les instal·lacions elèctriques.

• Els detectors automàtics i sensors: són aquells que permeten la connexió, desconnexió i el comandament en general d’instal·lacions elèctriques sense la

intervenció directa d’un operari.

Els elements o dispositius de comandament són components que permeten a l’operari ordenar l’execució d’operacions diverses, com l’engegada, l’aturada, el canvi de

velocitat,.etc, de diferents màquines.

Dispositius de comandament bàsics

Els elements o dispositius de comandament són components que permeten a l’operari ordenar l’execució d’operacions diverses, com l’engegada, l’aturada, el canvi de

velocitat,.etc, de diferents màquines.

Tipus de dispositius de comandament:

• Els elements de comandament manuals:són aquells que l’operari acciona per connectar, desconnectar i, en general, governar les instal·lacions elèctriques.

• Els detectors automàtics i sensors: són aquells que permeten la connexió, desconnexió i el comandament en general d’instal·lacions elèctriques sense la

intervenció directa d’un operari.

Dispositius de comandament bàsics

Els elements o dispositius de comandament són components que permeten a l’operari ordenar l’execució d’operacions diverses, com l’engegada, l’aturada, el canvi de

velocitat,.etc, de diferents màquines.

Dispositius de comandament bàsics

Els elements o dispositius de comandament són components que permeten a l’operari ordenar l’execució d’operacions diverses, com l’engegada, l’aturada, el canvi de

velocitat,.etc, de diferents màquines.

Tipus de dispositius de comandament:

• Els elements de comandament manuals:són aquells que l’operari acciona per connectar, desconnectar i, en general, governar les instal·lacions elèctriques.

• Els detectors automàtics i sensors: són aquells que permeten la connexió, desconnexió i el comandament en general d’instal·lacions elèctriques sense la

intervenció directa d’un operari.

Dispositius de comandament bàsics

Els elements o dispositius de comandament són components que permeten a l’operari ordenar l’execució d’operacions diverses, com l’engegada, l’aturada, el canvi de

velocitat,.etc, de diferents màquines.

Elements de comandament manuals

Interruptor giratori o Selector

Polsador d’emergència

Detectors automàtics i sensors

• Finals de cursa o interruptors de posició: permeten controlar la posició de peces, braços o òrgans mòbils de màquines, i estableixen el límit fins el qual les peces

poden arribar.

Detectors automàtics i sensors

• Finals de cursa o interruptors de posició: permeten controlar la posició de peces, braços o òrgans mòbils de màquines, i estableixen el límit fins el qual les peces

poden arribar.

Detectors automàtics i sensors

• Finals de cursa o interruptors de posició: permeten controlar la posició de peces, braços o òrgans mòbils de màquines, i estableixen el límit fins el qual les peces

poden arribar.

Detectors automàtics i sensors

• Finals de cursa o interruptors de posició: permeten controlar la posició de peces, braços o òrgans mòbils de màquines, i estableixen el límit fins el qual les peces

poden arribar.

Detectors automàtics i sensors

• Detectors de temperatura: són dispositius que permeten mesurar la temperatura d’un recinte, dipòsit..etc, o bé detectar si la temperatura supera un determinat valor

anomenat llindar.

Sondes de temperatura Termostat

Detectors automàtics i sensors

• Detectors de temperatura: són dispositius que permeten mesurar la temperatura d’un recinte, dipòsit..etc, o bé detectar si la temperatura supera un determinat valor

anomenat llindar.

Sondes de temperatura Termostat

Detectors automàtics i sensors

• Detectors de temperatura: són dispositius que permeten mesurar la temperatura d’un recinte, dipòsit..etc, o bé detectar si la temperatura supera un determinat valor

anomenat llindar.

Sondes de temperatura Termostat

Detectors automàtics i sensors

• Detectors fotoelèctrics o cèl·lules fotoelèctriques:són elements que permeten detectar la presència o l’absència de llum en un determinat recinte. A més també

s’utilitzen per detectar la presència o el moviment d’objectes o persones en tallar un feix lluminós

Cèl·lula fotoelèctrica Detectors fotoelèctrics

Sistema de barrera Sistema reflex i reflex polaritzat Sistema de proximitat

Detectors automàtics i sensors

• Detectors de pressió o presostats: s’utilitzen per detectar les alteracions de la pressió (per sobre o per sota) en un dipòsit, una canonada..etc, a partir d’un valor de

determinat de referència.

Presostats

Detectors automàtics i sensors

• Detectors de pressió o presostats: s’utilitzen per detectar les alteracions de la pressió (per sobre o per sota) en un dipòsit, una canonada..etc, a partir d’un valor de

determinat de referència.

Presostats

Detectors automàtics i sensors

• Detectors de nivell de líquids: detecten si el nivell de líquids en dipòsits, piscines, etc, es inferior a un nivell de referència mínim o superior a un nivell de refèrencia

màxim.

Detectors automàtics i sensors

• Detectors de nivell de líquids: detecten si el nivell de líquids en dipòsits, piscines, etc, es inferior a un nivell de referència mínim o superior a un nivell de refèrencia

màxim.

Detectors automàtics i sensors

• Detectors de presència: determinen l’existència d’un objecte en un interval de distància concret. Es basen en el canvi provocat en alguna característica del sensor

a causa de la proximitat del objecte.

Diferents tipus de sensors de proximitat o presència:

Inductiu Capacitiu Efecte Hall Ultrasons Òptic

• Els reguladors o controladors: són elements que permeten que la variable o magnitud física que es vol controlar (velocitat d’una màquina elèctrica, posició d’un

eix d’un motor, temperatura d’un recinte, etc.) es mantingui sempre entre determinats valors admissibles, sense intervenció d’un operador

• Els controladors electrònics: es un dispositiu (analògic o digital) que calcula l’acció de control necessària a partir d’una llei de control determinada prèviament. Per fer el

càlcul esmentat utilitza les senyals d’entrada (consigna) i els de la sortida (llaç tancat)

Dispositius de regulació

• Els reguladors o controladors: són elements que permeten que la variable o magnitud física que es vol controlar (velocitat d’una màquina elèctrica, posició d’un

eix d’un motor, temperatura d’un recinte, etc.) es mantingui sempre entre determinats valors admissibles, sense intervenció d’un operador

• Els controladors electrònics: es un dispositiu (analògic o digital) que calcula l’acció de control necessària a partir d’una llei de control determinada prèviament. Per fer el

càlcul esmentat utilitza les senyals d’entrada (consigna) i els de la sortida (llaç tancat)

Dispositius de regulació

• Els reguladors o controladors: són elements que permeten que la variable o magnitud física que es vol controlar (velocitat d’una màquina elèctrica, posició d’un

eix d’un motor, temperatura d’un recinte, etc.) es mantingui sempre entre determinats valors admissibles, sense intervenció d’un operador

• Els controladors electrònics: es un dispositiu (analògic o digital) que calcula l’acció de control necessària a partir d’una llei de control determinada prèviament. Per fer el

càlcul esmentat utilitza les senyals d’entrada (consigna) i els de la sortida (llaç tancat)

Dispositius de regulació

Tipus de reguladors o controladors:

• Controladors de temperatura tot/res: també anomenats ON/OFF, permeten el control de variables de variació lenta, com ara la temperatura.

• Controladors de velocitat de màquines elèctriques: permeten controlar la velocitat de gir i la posició dels eixos per a motors elèctrics.

• Controladors seqüencials: són controladors d’us general basats en autòmats programables.

Dispositius de regulacióTipus de reguladors o controladors:

• Controladors de temperatura tot/res: també anomenats ON/OFF, permeten el control de variables de variació lenta, com ara la temperatura.

• Controladors de velocitat de màquines elèctriques: permeten controlar la velocitat de gir i la posició dels eixos per a motors elèctrics.

• Controladors seqüencials: són controladors d’us general basats en autòmats programables.

Dispositius de regulació

ACTUADORS

Actuador: és un dispositiu que permet transformar una magnitud elèctrica en una de no elèctrica (per exemple, mecànica) o bé permet l’amplificació d’un mateix tipus d’energia.

Tipus d’actuadors:

• Relés i contactors: permeten el govern de potències superiors a les que necessiten per al seu propi funcionament.

• Selenoides o electroimants: són dispositius que mitjançant una bobina generen un camp magnètic que permet efectuar petits moviments.(Porters automàtics).

• Actuadors electrohidràulics: mitjançant la utilització d’un fluid (oli o aigua) permeten controlar forces de gran potència a partir d’una senyal elèctrica.

• Actuadors electropneumàtics: utilitzen aire a pressió per a poder realitzar diferents moviments a partir d’una senyal elèctrica.

• Electrovàlvules: són elements formats per un electroimant i una vàlvula mecànica. Permeten el control de fluids mitjançant un circuit elèctric.

ACTUADORS• Actuadors electrohidràulics: mitjançant la utilització d’un fluid (oli o aigua)

permeten controlar forces de gran potència a partir d’una senyal elèctrica.

• Actuadors electropneumàtics: utilitzen aire a pressió per a poder realitzar diferents moviments a partir d’una senyal elèctrica.

• Electrovàlvules: són elements formats per un electroimant i una vàlvula mecànica. Permeten el control de fluids mitjançant un circuit elèctric.

ACTUADORS

Contactors

Reles Electromagnètics

Temporitzadors o relés temporitzatsEls relés temporitzats o temporitzadors: són dispositius de

control que al connectar l’alimentació a la bobina, els contactes

s’obren o és tanquen un cop ha transcorregut un temps

determinat, que prèviament s’ha programat.

Tipus de temporitzadors:

• Temporitzadors a la connexió: tanquen els contactes després d’un temps d’haver connectat l’alimentació a la seva bobina.

Temporitzadors o relés temporitzats

Tipus de temporitzadors:

• Temporitzadors a la desconnexió: obren els seus contactes un cop ha transcorregut un temps determinat des de que s’ha connectat l’alimentació.

• Temporitzadors a la connexió i desconnexió: tanquen i obren els contactes en funció dels temps programats, a partir del moment en que es connecta l’alimentació.

Dispositius de protecció

Tipus d’avaries elèctriques:

• Sobreintensitats o sobrecàrregues: és l’augment del consum de corrent elèctric fins a superar la intensitat de servei (Ie):

– Sobreintensitat no admissible: en el cas de que aquesta sobreintensitat sigui permanent, llavors s’ha d’eliminar.

– Sobreintensitat admissible: en cas de que aquesta sobreintensitat sigui de poca durada, (arrancada d’un motor), llavors no s’ha d’eliminar

• Curtcircuits: és l’augment del consum elèctric que supera considerablement la intensitat de servei (Ie). Es produeixen normalment per la unió de dos conductors actius (2 fases, 3 fases o fase-neutre). S’ha d’eliminar en menys de 5seg.

• Defectes d’aïllament: un defecte d’aïllant és produeix quan s’uneixen parts conductores no actives (superfícies metàl·liques) amb parts conductores actives (Conductors amb tensió). També s’anomenen contactes indirectes quan una persona toca una massa conductora connectada accidentalment a alguna tensió.

Els elements o dispositius de protecció són els encarregats de detectar i eliminar les possibles avaries o incidents en les instal·lacions elèctriques

Dispositius de proteccióDispositius de protecció

Dispositius de protecció

Dispositius de protecció Avaria

Relé tèrmic

Interruptor Diferencial

Fusibles

Interruptor Magnetotèrmic

Interruptor Diferencial

Interruptor Magnetotèrmic Sobreintensitats no admissibles

Curtcircuits

Defectes d’aïllamenti contactes indirectes

Dispositius de protecció

Relé Tèrmic Magnetotèrmic Interruptor Diferencial Fusibles

Dispositius de protecció

Relés Tèrmics

Relé tèrmic: es un dispositiu de protecció que ens detecta les sobreintensitats no admissibles en les instal·lacions elèctriques, i no intervé en el cas de les

sobreintensitats admissibles.

• Aquest dispositiu per si mateix, no elimina l’avaria, per tant caldrà d’un circuit addicional per a poder eliminar les avaries detectades.

• Detecta la sobreintensitat en el circuit de potència i obre o tanca contactes en el circuit de control quan aquesta es produeix.

• La seva aplicació principal és la protecció de motors de CA (Guardamotor).• Consten d’unes bobines enrotllades a uns bimetalls, quan es produeix una

sobreintensitat, les bobines s’escalfen i els bimetalls activen els contactes.

Relés Tèrmics

Relé tèrmic: es un dispositiu de protecció que ens detecta les sobreintensitats no admissibles en les instal·lacions elèctriques, i no intervé en el cas de les

sobreintensitats admissibles.

• Aquest dispositiu per si mateix, no elimina l’avaria, per tant caldrà d’un circuit addicional per a poder eliminar les avaries detectades.

• Detecta la sobreintensitat en el circuit de potència i obre o tanca contactes en el circuit de control quan aquesta es produeix.

• La seva aplicació principal és la protecció de motors de CA (Guardamotor).• Consten d’unes bobines enrotllades a uns bimetalls, quan es produeix una

sobreintensitat, les bobines s’escalfen i els bimetalls activen els contactes.

Relés TèrmicsTipus de relés tèrmics:

• Tripolars: s’utilitzen per a protegir càrregues trifàsiques, monofàsiques o bifàsiques. Són els més utilitzats en motors elèctrics.

• Tripolars diferencials: s’utilitzen per a protegir receptor trifàsics i per detectar quan ha fallat una fase d’alimentació.

• Tripolars compensats: a més de protegir contra els sobrecorrents, són insensibles a possibles variacions de temperatura.

Paràmetres dels relés tèrmics:

• Corrent del tèrmic (Ir): és el valor del corrent de la instal·lació elèctrica on hi ha el relé tèrmic, a partir del qual les làmines bimetàl·liques comencen a escalfar-se. Aquest corrent s’ajusta mitjançant un potenciòmetre situat en el frontal del aparell.

Relés TèrmicsTipus de relés tèrmics:

• Tripolars: s’utilitzen per a protegir càrregues trifàsiques, monofàsiques o bifàsiques. Són els més utilitzats en motors elèctrics.

• Tripolars diferencials: s’utilitzen per a protegir receptor trifàsics i per detectar quan ha fallat una fase d’alimentació.

• Tripolars compensats: a més de protegir contra els sobrecorrents, són insensibles a possibles variacions de temperatura.

Paràmetres dels relés tèrmics:

• Corrent del tèrmic (Ir): és el valor del corrent de la instal·lació elèctrica on hi ha el relé tèrmic, a partir del qual les làmines bimetàl·liques comencen a escalfar-se. Aquest corrent s’ajusta mitjançant un potenciòmetre situat en el frontal del aparell.

Relés TèrmicsTipus de relés tèrmics:

• Tripolars: s’utilitzen per a protegir càrregues trifàsiques, monofàsiques o bifàsiques. Són els més utilitzats en motors elèctrics.

• Tripolars diferencials: s’utilitzen per a protegir receptor trifàsics i per detectar quan ha fallat una fase d’alimentació.

• Tripolars compensats: a més de protegir contra els sobrecorrents, són insensibles a possibles variacions de temperatura.

Paràmetres dels relés tèrmics:

• Corrent del tèrmic (Ir): és el valor del corrent de la instal·lació elèctrica on hi ha el relé tèrmic, a partir del qual les làmines bimetàl·liques comencen a escalfar-se. Aquest corrent s’ajusta mitjançant un potenciòmetre situat en el frontal del aparell.

Relés Tèrmics

Relés Tèrmics

Paràmetres dels relés tèrmics:

• Classe de disparament: determina el temps màxim d’intervenció del relé tèrmic a partir del corrent que hi circula. Les classes són 10A, 10, 20 i 30 (temps màxim de sobreintensitat admissible).

• Reglatge del corrent límit de disparament: és el corrent que s’ha de ajustar en el relé tèrmic, aquest paràmetre ha d’estar entre 1,05 i 1,20 vegades la corrent del tèrmic (Ir).

Temps de disparament del relé tèrmic a partir del sobrecorrent que suporta

Classe 1,2 Ir 1,5 Ir 7,2 Ir

10A < 2h < 2 min 2 - 10s

10 < 2h < 4 min 4 - 10s

20 < 2h < 8 min 6 - 20s

30 < 2h < 12 min 9 - 30s

Parts d’un Relé Tèrmic Corbes de disparament

Ajust Corrent límit Contactes Botons de disparament Auxiliars Test

Connexió d’un relé tèrmic

Dispositius de protecció

Fusibles

Fusible: és un dispositiu de protecció que ens detecta i elimina les sobreintensitats no admissibles i curtcircuits.

Simbologia elèctrica:

Tipus de fusibles (segons la seva forma constructiva):

Fusibles Miniatura Fusibles Automòbil Fusibles Rosca (10 A) Fusibles NH o Gavineta (>1000 A)

Dispositius de protecció

FusiblesTipus de fusibles (segons la seva categoria i classe):

Categoria: depèn de les característiques pròpies del fusible.

Classe: depèn del tipus de receptor que volem protegir.

La categoria i la classe s’agrupen en un únic codi:

• Fusibles gL o gG: d’ús general o ràpids, s’utilitzen en receptors resistius que no produeixin pics d’intensitat.

• Fusibles aM: d’acompanyament o lents, s’utilitzen en receptors que produeixin pics d’intensitat (motors). No protegeixen de les sobrecàrregues, s’han de complementar amb relés tèrmics.

Com escollir un fusible:

• Triar la categoria i classe de fusible segons el tipus de receptor.• Triar el calibre o corrent nominal del fusible:

– Si el fusible es de tipus g, el Calibre = Intensitat de servei (Ie). – Si el fusible es de tipus a, llavors escollim el Calibre immediatament superior al

valor de Ie.

Dispositius de protecció

FusiblesInterruptors amb fusibles:

Es un dispositiu de protecció que agrupa dos elements en sèrie: un interruptor fusibles.

Símbol elèctric:

Automatismes per a màquines elèctriques de C.A.

Engegada de motors de CA

• L’engegada d’un motor elèctric: és el procés pel qual, en ser connectat el generador que l’alimenta, comença a girar fins arribar a una velocitat final, partint d’una situació inicial de repòs.

• Període estacionari de la màquina: es el moment en que el parell resistent de la càrrega accionada s’iguala amb el parell generat per la màquina i per tant s’assoleix un funcionament estable.

• Període d’engegada del motor o règim transitori de la màquina: es el temps que passa des de que el motor és connectat al generador fins que tots els seus paràmetres (velocitat, parell motor i corrent) arriben a un règim estacionari.

Automatismes per a màquines elèctriques de C.A.

Tipus d’Engegada de motors de CA

• L’engegada directa: només es recomanable en motors de menys d’1CV. Consisteix únicament en connectar els extrems de les bobines del estator a la línia elèctrica. Aquesta arrencada produeix una elevada cresta de corrent (de l’ordre de 4 a 8 vegades la intensitat de servei del motor)

• L’engegada estrella-triangle: el corrent de línia que absorbeix el motor connectat en Estrella es un terç del que absorbiria amb la connexió en triangle. Ens permet arrencar el motor en estrella amb una cresta de corrent baixa i un cop arrencat, canviem la connexió a triangle per tal de que el motor giri a ple rendiment.

• Inversió de gir d’un motor de CA: per tal de que un motor de C.A. pugui proporcionar potencia mecànica en els dos sentits de gir, cal invertir dues de les tres fases connectades al motor.

Automatismes per a màquines elèctriques de C.A.

Connexions dels borns dels motors trifàsics de CA

Automatismes per a màquines elèctriques de C.A.

Altres tipus d’Engegada de motors de CA

• Engegada de motors amb debanats partits: requereix d’un motor especial amb doble debanament. En l’engegada es connecta un joc de debanats i un cop engegat, es connecta l’altre joc de debanats en paral·lel, augmentant la intensitat i per tant, les prestacions del motor.

• Engegada per resistors estatòrics i rotòrics: consisteix en afegir resistors en el circuit estatòric o rotòric per augmentar la resistència elèctrica del motor quan es connecta a la línia elèctrica.

• Engegada mitjançant autotransformador: aquest mètode alimenta al motor amb una tensió reduïda emprant un autotransformador. L’alimentació del motor es va incrementant fins a la desconnexió del autotransformador del circuit del motor una vegada finalitzada l’engegada.