Automatismo Cableado.pdf

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Jerarquía de la automatización industrialAutomatismoscableados

1L 0.0 0.1 0.2 0.3 2L 0 4 0 5 0.6 3L 0.7 1.0 1.1RELAY

OUTPUTSN L1

VAC

85~264

STOP RUN

TERM´0` ´1`

SIEMENS

SIMATIC

S7 - 200

CPU 214SF

RUN

STOP

I 0.1

I 0.0

I 0.2

I 0.3

I 0.4

I 0.5

I 0.6

I 0.7

I 1.0

I 1.1

I 1.2

I 1.3

I 1.4

I 1.5

Q 0.0

Q 0.1

Q 0.2

Q 0.3

Q 0.4

Q 0.5

Q 0.6

Q 0.7

Q 1.0

Q 1.1

1M 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 2M 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 M L DC SENSOR

SUPLY

DC 24V

INPUT

SIEMENS

SIMATIC

S7-200

CPU 214SF

RUN

STOP

I0.0

I0.1

I0.2

I0.3

I0.4

I0.5

I0.6

I0.7

I1.0

I1.1

I1.2

I1.3

I1.4

I1.5

Q1.0

Q1.1

Q0.0

Q0.1

Q0.2

Q0.3

Q0.4

Q0.5

Q0.6

Q0.7

SIEMENS

88:8.8.8

I Jog

PO

COMPACT

HOST

SIEMENS

SIMATIC

S7-200

CPU 214SF

RUN

STOP

I0.0

I0.1

I0.2

I0.3

I0.4

I0.5

I0.6

I0.7

I1.0

I1.1

I1.2

I1.3

I1.4

I1.5

Q1.0

Q1.1

Q0.0

Q0.1

Q0.2

Q0.3

Q0.4

Q0.5

Q0.6

Q0.7

NIVEL 3Gestión / Fabricación

NIVEL 2Nivel de célula

NIVEL 1Nivel de campo

NIVEL 0ActuadoresSensores

Q1 Q2 Q5Q3

LOGO!

AC 115/120V230/240V

Input 12 x AC

Q4 Q6 Q7 Q8

X 23 4Output 8xRelay/10A

ESC OK

L1 N I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11 I12

Una red industrial está formada por cuatro niveles:

Nivel 0.- Corresponde al nivel más bajo del automatismo y en él see n c u e n t r a n l o s s e n s o r e s y c a p t a d o r e s .LAINFORMACIÓN ES TRATADAEN FORMADE BIT.

Nivel 1.- Es el denominado nivel de campo. Está formado porlos automatismos específicos de cada una de las máquinascont ro ladas por autómatas programables. LAINFORMACIÓN ES TRATADAEN FORMADE BYTE.

Nivel 2.- También llamado nivel de célula. Está formado poruno o varios autómatas modulares de granpotencia que se encargan de gestionar losdiferentes automatismos de campo. LA

COMUNICACIÓN SE REALIZA PORMEDIO DE «PAQUETES DEINFORMACIÓN»

Nivel 3.- es el nivel más alto del sistemaautomático. Está formado por un

ordenador tipo Workstation que seencarga de la gestión total de laproducción de fábrica.

ace.jerarquia.aut 14-6-08

Sensores de mandoAutomatismoscableados

Nombre:

ace.sensores.de.mando

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

Detectores electrónicosAutomatismoscableados

Nombre:

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

ace.detectores.electronicos

+

-

Detector

Marr

ón

Azú

l

Negro

(V de ejemplo, 24 V C.C.)

Hacia una entradade un autómata

de 24 V C.C.P. Ej. I0.0

12

14

22

24

32

34

42

44

1121

31

41

A1

A2

24V 50/60 Hz

A1

A2

11 21

31 41

12

14

22

24

32

34

42

44

+

-

DetectorPNP

Marr

ón

Azu

l

Negro

A1

A2Relé de C.C.

(V de ejemplo, 24 V C.C.)

12 14 22 24 32 34 42 44

11 21 31 41

KA 1

+ _

DetectorPNP

Negro

Azul

Marrón

Electrosondas de nivelAutomatismoscableados

Nombre:

ace.electrosondas.de.nivel

A1

A2

14 12

11

A1 11 mín. Máx. Com

12 14 A2

Máx Mín Común

Bobina

Relé

Com./mín.Sonda

Relé

Alim.1

0

1

0

Máx Mín Común Máx Mín Común

Com./máx.Sonda

Máx Mín Común

1

0

Máx Mín Común Máx Mín Común

1

0

Caso 1, control de nivel máximo y de mínimo, con protección contra funcionamiento en seco

1.- El agua está por el nivel de la sonda común. No sucedenada.2.- El agua comunica las sondas común y mínimo. no sucedenada.3.- El agua comunica las sondas común y máximo. Se activael relé. (Se activa el motor bomba para extracción).4.- El agua baja de nivel y sólo comunica las sondas común ymínima. No sucede nada, el motor puede seguir activo.5.- El agua baja de nivel y cubre sólo la sonda común. Sedesactiva el relé. 1 2 3 4 5

1.- El agua está por el nivel de la sonda común. No sucedenada.2.- El agua comunica las sondas común y máximo. Se activael relé.3.- El agua baja de nivel y no comunica las dos sondas, esdecir, el agua está en el nivel de la sonda mínimo. Sedesactiva el relé.

Com./máx.Sonda

Relé

Alim.1

0

1

0

1

0

Máx Común Máx Mín Común Máx Común

1 2 3

Caso 2, control de un único nivel del líquido (nivel de aviso)

COMÚN

MÍNIMO

MÁXIMO

SONDAS DE NIVEL

Bomba extractora de agua Símbolo

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

Electrosondas de nivel (2)Automatismoscableados

Nombre:

ace.electrosondas.de.nivel2

Má

x_A

Mín

_B

Común Má

x_B

Mín

_B

A1

A2

14 12

11

A1 11 mín_B Máx_B Com

12 14 A2mín_A Máx_A

Bobina

Relé

Com./mín.Sonda

Alim.1

0

1

0

Com./máx.Sonda

1

0

Relé1

0

Pozo

Pozo

Com./mín.Sonda

1

0

Com./máx.Sonda

1

0

Depósito

Depósito

Máx Mín Común

Máx Mín Común

Pozo

Depósito

Máx Mín Común

Máx Mín Común

Pozo

Depósito

1

2

3

Máx Mín Común

Máx Mín Común

Pozo

Depósito

Máx Mín Común

Máx Mín Común

Pozo

Depósito

4

Máx Mín Común

Máx Mín Común

Pozo

Depósito

5

Máx Mín Común

Máx Mín Común

Pozo

Depósito

6

MáxMínComún

MáxMínComún

Pozo

Depósito

14

Máx Mín Común

Máx Mín Común

Pozo

Depósito

7

MáxMínComún

MáxMínComún

Pozo

Depósito

8

MáxMínComún

MáxMínComún

Pozo

Depósito

9

MáxMínComún

MáxMínComún

Pozo

Depósito

10

MáxMínComún

MáxMínComún

Pozo

Depósito

11

MáxMínComún

MáxMínComún

Pozo

Depósito

12

MáxMínComún

MáxMínComún

Pozo

Depósito

13

1.- El pozo tiene agua. La misma cubre las sondascomún y mínimo.2.- El agua del pozo sube. La misma cubre a sondacomún y máximo. Se activa el relé. La bombacomienza a trasvasar agua al depósito.3.- Al bajar el nivel del pozo, sólo están cubiertaslas sondas común y mínimo. No pasa nada. Labomba sigue activa.4.- El depósito comienza a llenarse de agua. Secubren las sondas común y mínimo. No pasa nada.5.- El depósito se llena. Se cubren las sondascomún y máximo de éste. El relé se desactiva y labomba para.6.- Se consume agua del depósito. El líquido deeste baja, y sólo están cubiertas las sondas comúny mínimo. No pasa nada.7.- El depósito se vacía totalmente. Dejan de estarcubiertas las sondas Común y mínimo. No pasanada.8.- Vuelve a subir el nivel de agua del pozo. Secubren las sondas de común y máximo. Se activael relé. La bomba se activa de nuevo para llenar eldepósito.9.-

11.-

El depósito comienza a llenarse de agua. Secubren las sondas común y mínimo. No pasa nada.La bomba sigue activa. El nivel del pozo no baja.10.- El depósito se llena. Se cubren las sondascomún y máximo de éste. El relé se desactiva y labomba para.

Se consume agua del depósito. El líquido deeste baja, y sólo están cubiertas las sondas comúny mínimo. No pasa nada. El nivel del pozo sigue almáximo.12.- El depósito se vacía totalmente. Dejan de estarcubiertas las sondas Común y mínimo. Pero elpozo sigue teniendo activas las sondas común ymáximo, por tanto, se vuelve a activar la bomba detrasvase.13.- Vuelve a bajar el nivel del pozo, sólo estáncubiertas las sondas común y mínimo. No pasanada. La bomba sigue activa.14.- El pozo se queda sin agua. No se comunicanlas sondas común y mínimo de éste. El relé sedesactiva. La bomba se detiene.

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

Sensores fotoeléctricos

Nombre:

ace.sensores.fotoeléctricos 12-01-09 FICHA Nº:

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

Célula fotoeléctrica debarrera

Réflex

Receptor

Emisor

Emisor

Receptor

Los sensores fotoeléctricos los encontramosen los ascensores, evitando que se cierre la puerta,en caso de nuevas incorporaciones, o comoelemento de seguridad en puertas de garaje,evitando que la puerta se cierre, si en ese momentopasa algún vehículo o viandante. Note elconexionado de una célula fotoeléctrica.

En los detectores de barrera, el objeto se interpone entre el emisor del hazluminoso y el receptor. Si la luz no llega al receptor se produce la acción deconmutación. El emisor suele ser una lámpara ayudada por un difusorluminoso, de tal forma que el haz de luz se direcciona.

Los detectores se denominan réflex, cuando el emisor del haz luminoso y el receptor,están en la misma ubicación y el elemento contrario es un reflector o catadióptrico.

En los detectores difusores, un objeto cualquiera realiza la función de reflector. Elemisor y receptor están en el mismo espacio. No permiten que la distancia seaelevada.

Emplean un haz luminoso como condicionante para detectar objetos, los hay de tres tipos:

A1

A2

14 12

11

A1 11

12 14 A2

Bobina

Relé

Símbolo representativo

www.aulaelectrica.es AutomatismosIndustriales

1f.el.contactor

Del relé al contactor

Si observamos un circuito eléctrico básico (figura 1), la función del interruptor es dejar o no dejar pasar la corriente por elconductor evitando o favoreciendo que la lámpara reciba tensión y por tanto se encienda. Podemos decir, que el interruptores la herramienta que gobierna el paso de la corriente eléctrica de este circuito.

Ampliemos la función de este interruptor; en vez de abrir o cerrar una sola línea, lo hace con cuatro a la vez (figura 2).Evidenciamos que es un interruptor cuádruple. Esto puede ser ideal para poner en marcha líneas eléctricas de motores, porejemplo. Pensemos por tanto, que este aparato con el mismo movimiento que el primer interruptor puede cerrar hasta cuatrocircuitos a la vez.

En el siguiente caso proponemos un interruptor cuádruple pero con dos contactos abiertos y dos contactos cerrados (figura3). Cuando activamos el interruptor, dos circuitos se cerrarán, mientras que los otros dos se abrirán desconectando losreceptores que a ellos tuvieran conectados. Con este aparato podemos realizar circuitos eléctricos combinacionales, esdecir, habrá elementos que nunca podrán activarse a la vez.

El relé es un interruptor cuya conexión se realiza (y se mantiene) por medio de corriente eléctrica y un electroimán. Siobservamos la figura 4, al accionar el interruptor “I” se crea un campo magnético que desplaza el eje “E” que abre y cierra loscuatro contactos principales. De tal forma que si el campo magnético tiene corriente y desplaza a “E”, los contactos 1 y 2 secerrarán y los contactos 3 y 4 se abrirán; cuando dejemos de darle corriente al electroimán los contactos 1 y 2 se abrirán y loscontactos 3 y 4 se cerrarán.

Pongamosalgunos ejemplos:

Un relé temporizado (figura 5) abre o cierra sus contactos en función de un tiempo predeterminado que podemos regular.Observamos en este caso que quien le da corriente al circuito magnético para que desplace al eje principal es un “reloj”. Elmecanismo del reloj es variado, siendo los más comunes:

- Mecanismo electrónico.- Neumático.- De relojería.- Térmico.

Por tanto un relé es un interruptor automático; con él podemos realizar diversas combinaciones y sus aplicacionesson múltiples. Las clases y características de los relés varían según la función a realizar y fabricante.

El contactor

Interruptor

Fuente de energía

Lámpara

Figura 1. Circuito eléctrico básico

Figuras 2 y 3

~

Figura 4. Relé

I1 2 3 4

E

~

R

E

Figura 5. Relé temporizado

NA NC95 9697 98

2 4 6

Lineas de alimentación

Relé térmico

Motor

Figura 6. Relé térmico

Los relés temporizados por lo general son de tres tipos: de acción retardada,de reposo retardado y de acción y reposo retardados. Se representa como KTx, donde “KT” indica contactor o relé temporizado y “x” el número que ocupadentro de la instalación.

Del mismo modo que opera este mecanismo de relojería sobre el relé,encontramos relés específicos cuya función viene determinada por unamagnitud concreta:

- Relé térmico: de protección contra sobrecargas eléctricas. Los encontramosen protección de motores. Le “salvan” la vida al motor y evita males mayoresen la línea. Figura 6.

Alimentaciónrelé

On/Off relé

Relé

BocinaLámpara

~

Alim

enta

ció

nR

ecepto

res

Alimentaciónrelé

On/Off relé

Relé

BocinaLámpara


2Automatismos

Industrialesf.el.contactor

Del relé al contactorEl contactor

- Relé magnetotérmico: de protección contra sobrecargas con protección tipo relé térmico + relé electromagnético. Tienemuchas aplicaciones en el campo de la electricidad, los podemos encontrar en la vivienda en el cuadro general de mando yprotección, realizando diversas funciones.

En viviendas a este relé se le conoce como PIA(pequeño interruptor automático)

- Relés de medida: controlan características funcionales de los receptores. (Relé de medida de tensión y relé de medida deintensidad) de aplicación industrial.

- Relé diferencial: destinado a la protección de personas contra contactos eléctricos directos e indirectos. Podemosencontrarlos en nuestra vivienda dentro del cuadro general de protección. Es característico un botón tipo “Test” que tiene ensu exterior que permite comprobar su estado de funcionamiento. (Figura 8).

- Relé de mando o auxiliar: este aparato se utiliza para operaciones de contactos simples, es decir no influye en él nada másque un interruptor o pulsador de activación. Su inconveniente es que la intensidad que soportan sus contactos no es muyelevada. Su ventaja, tiene una gran variedad de combinaciones:

Note el relé auxiliar de la figura 9.b que utiliza contactos conmutados, es decir, si no le aplicamos corriente a la bobina deactivación y no conmutan sus contactos estaremos cerrando por otro lado un circuito diferente dentro del mismo elementoconmutador.

Ejemplo:

Figura 9.a. Combinaciones de los relés auxiliares

31

2 4

T

1R

T

2

1 N

N

Figura 7. Relé magnetotérmico

T

R

T

2

1 N

N

N1

2 N

1

N1

2 N

T

1R

T

2

1 N

N

31

2 4

Figura 8. Relé diferencial24V 50/60 Hz

12 14 22 24 32 34 42 44

11 21 31 41

A1

A2

12 14 22 24 32 34 42 44

11 21 31 41

A1

A2

Figura 9.b. Relé auxiliar típico

Si no alimentamos la bobina del relé, éste no seactivará, pero su contacto conmutado estáactivando de forma permanente a la bocina. Latensión de la bobina del relé puede ser variadasegún la aplicación (12 V cc; 12 V ca; 24 V cc; 24 Vca; 100 V cc; 220 V ca, etc) la alimentación de losreceptores va a depender de la intensidad quesoporten los contactos del relé.

Si alimentamos la bobina del relé, su contactoconmutado dejará de alimentar a la bocina yalimentará a la lámpara. Sacamos comoconclusión que un relé aun sin activarlo gobiernauna parte de la instalación eléctrica. Figura 10.

Alim

enta

ció

nR

ecepto

res

~

Figura 10. Puesta en marcha de un relé con contactos conmutados


f.el.contactor

Del relé al contactor

La representación del relé auxiliar (también llamado contactor auxiliar), según norma CEI es una bobina -mandoelectromagnético- con las siglas KA nº, donde “A” indica auxiliar y “nº”, el número que conlleva dentro del esquema, porejemplo KA2 indica que es un contactor auxiliar número 2 (se entiende que en el esquema habrá otro contactor auxiliar KA1).Figura 11.

Los contactos que tienen los relés auxiliares, pulsadores, finales de carrera, termostatos, etc, que pueden ser normalmenteabiertos (NO), normalmente cerrados (NC) o conmutados (NO y NC), tienen una numeración característica. (Al expresar eltérmino “normalmente” se refiere cuando la bobina no esta activada o está en “reposo”). Esta numeración es 1 y 2 paracerrados y 3 y 4 para abiertos. Contactos temporizados y otros, tendrán una nomenclatura diferente. Figura 12.

El punto “.” que existe anterior a cada numeración indica la posición que ocupa dentro del esquema del mismo aparato,según el ejemplo:

El primer contacto se llama 13-14 porque es abierto (3-4) y esta en primer lugar (1); el cuarto contacto se llamará 41-42porque es cerrado (1-2) y esta en cuarto lugar (4).

En la figura 14, se muestra la representación completa de un relé o contactor auxiliar donde A1 y A2 representan las bornasde alimentación de la bobina.

Si el receptor que tiene que gobernar el relé tiene un consumo elevado, éste tiene que tener unas características especialespara soportar los altos valores del receptor (Intensidad, Potencia, tensión...), en este caso ya no hablamos de relé; nosreferimos al contactor.

Un contactor es de constitución parecida a la del relé pero tiene la capacidad de soportar grandes cargas en sus contactosprincipales, aunque la tensión de alimentación de su bobina sea pequeña.

Principalmente consta de 10 bornas de conexión (esto variará según modelo y marca):- 2 para la alimentación de la bobina.- 2 para un contacto abierto o cerrado usado en el circuito de control (contacto auxiliar). Este contacto se puede suplementarcon bloques específicos de contactos que se asocian físicamente al contactor; pueden ser NC-NC; NC-NO-NO-NC; NO-NO,etc.- 6 para la conmutación de las líneas de potencia (Contactos principales).

La representación del contactor es una bobina (mando electromagnético) con las siglas KM nº, donde “M” indica principal y“nº”, el número que conlleva dentro del esquema, por ejemplo KM 3 indica que es un contactor principal número 3 (seentiende que en el esquema habrá otros contactores KM 1 y KM 2). La numeración de sus contactos es diferenciada en dosaspectos; los que son utilizados para señales de mando (tipo relé) se numeran como se indicó anteriormente, y los contactosque representan “la potencia” o alimentación de receptores se numeran del 1 al 6 según el esquema. Donde se apreciaclaramente cuales son los contactos de potencia y cuales los de mando. Note el grosor de las líneas de potencia. Figura 15.

Figura 13. Ejemplo de nomenclatura de un relé auxiliar

CONTACTOR

El contactor

Figura 11. Símbolo normalizado relé o contactor auxiliar

KA n KA 2

.3

.4

.1

.2

.1 .2

.3

Figura 12. Nomenclatura para representar contactos abiertos y cerrados en relés13

14

21

22

33

34

41

42

Figura 14. Simbología “completa” de un relé

KM 3

1

2

3

4

5

6

13

14

21

22

A1

A2

KM x

Figura 15. Simbología del contactor

A124

VA2

50Hz

Figura 16. Aspectode un contactor industrial

3

13

14

21

22

A1

A2

KA 1

33

34

41

42

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f.el.contactor

Despiece del contactorEl contactor

A124

VA2

50Hz

Bornes de contactos

Martillo(armadura móvil)

Muelle o resorte de retorno

Bobina

Culata(Circuito magnético fijo)

Base del contactor

Amortiguador(Pieza de goma)

Chaveta(Pieza para lasujeción dela culata)

Cámara de extinción(antichispas)

Chaveta de laparte móvil

Contactos eléctricos

Bornes de contactos de fuerza (robustos eléctricamente)

Bornes de contactos de mando. Contactos auxiliares

Electroimán: compuesto por circuitomagnético y bobina.A su vez, el circuito magnético estáconstituido por la culata y el martillo.

Martillo

Resorte

Bobina

Culata

Muelle antagonista

Carcasa del contactor

4


f.el.contactor

Funcionamiento del contactor

El contactor

Alimentacióncontactor

Interruptor on/offalimentación bobina

del contactor

ContactorA1

A2

Caso 1. Bobina del contactor sin excitar.

Al no existir corriente, no hay campo magnético capaz de desplazar el martillo hacia laculata. El martillo está unido físicamente al grupo de contactos del contactor.

A124

VA2

50Hz

Bobina sin alimentar

A124

VA2

50Hz

Bobina alimentada

Alimentacióncontactor

Interruptor on/offalimentación bobina

del contactor

ContactorA1

A2

A1

A2

A1

A2

13 14 13 14

13

14

13

14

Caso 2. Bobina del contactor excitada.

El campo magnético creado por la bobina del contactor al ser alimentado concorriente eléctrica, conseguirá desplazar el conjunto formado por el martillo y elconjunto de contactos eléctricos asociados, realizado la conexión ( o desconexión)de los mismos.

5

A1 A2A1 A2


f.el.contactor

Funcionamiento del contactorEl contactor

1

2

3

4

5

6

21

22

13

14

L N

1

2

3

4

5

6

13

14

21

22

A1

A2

KM x

L N

Bobina sin alimentar

1

2

3

4

5

6

13

14

21

22

A1

A2

KM xBobina alimentada

6

1

3

5

21

13

2

4

6

22

14

1 2

3 4

5 6

21 22

13 14

L N

1 2

3 4

5 6

21 22

13 14

L N


f.el.contactor

Placa de características del contactor

El contactor

Marca comercial R

Modelo de contactor

Contactor AC

CE

1

2

3

4

5

6

13

14

21

22

A1

A2

L1 L2 L3 NO NC

T1 T2 T3 NO NC

IEC/EN 60947-4-1

Ui:690V Uimp=8000VAC-1. Ith:20A 50/60Hz

3-Ue 380/400 660

AC-3 Ie A 12 8.9

7.5

2

Fecha:

Grupo empresarial

AC-3 kW

AC-4 Ie A 5

5.5

7

Corriente alterna Aplicaciones

AC - 1Cargas no inductivas o débilmente inductivas,

calefacción eléctrica. Cosφ >=0.90

AC - 2Motores de anillos: arranque, inversión de marcha,

centrifugadoras. Cosφ >=0.60

AC - 3Motores de rotor en cortocircuito: arranque,

desconexión a motor lanzado. Compresores,

ventiladores..Cosφ >=0.30

AC - 4

Motores de rotor en cortocircuito: arranque, marcha a

impulsos, inversión de marcha. Servivo intermitente:

grúas, ascensores….Cosφ >=0.30Corriente continua Aplicaciones

DC - 1 Cargas no inductivas o débilmente inductivas.

DC - 2Motores shunt: arranque, desconexión a motor

lanzado.

DC - 3Motores shunt: arranque, inversión de marcha,

marcha a impuldos.

DC - 4Motores serie: arranque, desconexión a motor

lanzado.

DC - 5Motores serie: arranque inversión de marcha, marcha

a impulsos.

Clasificación de los contactores según el tipo de carga

Esquema eléctrico

Norma que lo regula

Valores eléctricosde funcionamiento


f.el.contactor

Cámaras de contactos auxiliares para el contactorEl contactor8

1L1 3L2 5L3

6T32T1 4T2

13 NO 21 NC A1

14 NO 22 NC A2

53 NO 61 NC 71 NC 83 NO

54 NO 62 NC 72 NC 84 NO

Para aumentar la capacidad del contactor, se pueden asociar bloques decontactos, o cámaras de contactos auxiliares, que incrementan así la capacidaddel contactor al acrecentar el número de contactos a manejar, incluidostemporizadores (cámara de contactos temporizados).

El procedimiento de unión o encaje entre el contactor y el bloque auxiliar suelerealizarse a través de unas pequeñas guías, que permiten el acoplamiento.Figura 21.

Cuando la bobina del contactor es excitada, y el martillo (armadura móvil), sedesplaza a causa del campo magnético hacia abajo, además de conmutar loscontactos propios del contactor, desplaza también la parte superior del contactor-normalmente de material plástico- en la cual van adosados los bloques decontactos auxiliares, haciendo que éstos, o bien conmuten sus contactos, oexciten un mecanismo para la conexión-desconexión retardada como es el casode los bloques temporizadores neumáticos.

Lo habitual es encontrar de uno, dos y cuatro contactos,

- Figura 22. Cámara de un contacto.- Figura 23. Cámara de cuatro contactos.

Puesta en marcha

Cámaras de contactos NC-NO

33 NO

34 NO

Contactor

Bloque auxiliar

1

2

3

4

5

6

13

14

21

22

A1

A2

KM x

33

44

1

2

3

4

5

6

13

14

21

22

A1

A2

KM x

53

54

33 NO

34 NO

1L1 3L2 5L3

6T32T1 4T2

13 NO 21 NC A1

14 NO 22 NC A2

53 NO 61 NC 71 NC 83 NO

54 NO 62 NC 72 NC 84 NO

61

62

71

72

83

84

NO

NO

NC

NC

0,1

15

10

30

TOF0,11

5

10

30

TON

1L1 3L2 5L3

6T32T1 4T2

13 NO 21 NC A1

14 NO 22 NC A2

NO

NO

NC

NC

0,1

15

10

30

TOF0,1

15

10

30

TOF

55

56

67

68

65

66

57

58

A 1

A 2

A 1

A 2

Figura 21.

Figura 22.

Figura 23.

Figura 24. 24.a 24.b

Cámaras de contactos temporizados

- Con retardo a la conexión (TON, Timer ON Delay).Figura 24.a.- Con retardo a la desactivación (TOF, Timer OFF Delay).Figura 24.b.

Normalmente, las cámaras temporizadas neumáticasutilizan como elemento principal un fuelle de goma y unresorte antagonista dentro de él. Un tornillo solidario alconjunto fuelle-cámara, servirá para la regulación deltiempo. No se consideran instrumentos de precisión.

www.aulaelectrica.es AutomatismosIndustriales 1f.interruptor guardamotor Interruptor guardamotor compacto

Un interruptor-guardamotor es un aparato diseñado para la protección de motorescontra sobrecargas y cortocircuitos.

Por su constitución, también podrá usarse en circuitos convencionales.

Valores estándar: 660 V c.a. para frecuencias de 50/60 Hz.

El aparato incorpora dos contactos auxiliares (NO-13-14 y NC-21-22), para su usoen el circuito de mando.

Dispone de un botón regulador-selector de la intensidad de protección. Sirva elejemplo: In.: 0,1 hasta 63Aen 20 regulaciones.

22NC

14NO

1 L1 3 L2 5L3

4 2.5

OFF ON

A

21NC

13NO

13

14KM 1

2

X1

X2

X1

X2

H0

13

14

Verde Roja

21

22

13

14

1 32 4

KM 1

S0

11

12

A C

H1

S1

A1

A2

F

2

1

F1

KM 1

1

2

3

4

5

6

A1

A2

M3 ~

U1 V1 W1

L1

1 3 5

2 4 6

L2

L3

InterruptorGuardamotor

InterruptorGuardamotor

4 2.5

OFF ON

1 L1 3 L2 5L3

2 L1 4 L2 6 L3

A

21NC

13NO

22NC

14NO

1L1 3L2 5L3

13 NO 21 NC A1

14 NO 22 NC A2

6T32T1 4T2

4 2.5

OFF ON

1 L1 3 L2 5L3

2 L1 4 L2 6 L3

A

21NC

13NO

22NC

14NO

Curva de desconexión

Protección de los circuitos en automatismos

www.aulaelectrica.es AutomatismosIndustriales 1f.relé térmico

Protección de los circuitos en automatismosRelé térmico

Un relé térmico es un aparato diseñado para la protecciónde motores contra sobrecargas, fallo de alguna fase ydiferencias de carga entre fases.

Valores estándar: 660 V c.a. para frecuencias de 50/60 Hz.

El aparato incorpora dos contactos auxiliares (NO-97-98 yNC-95-96), para su uso en el circuito de mando.

Dispone de un botón regulador-selector de la intensidadde protección. Sirva el ejemplo: In.: 1,6 hasta 3,2A.Además, incorpora un botón de prueba (STOP), y otropara RESET.

Si el motor sufre una avería y se produce una sobreinten-sidad, unas bobinas calefactoras (resistencias arrolladasalrededor de un bimetal), consiguen que una láminabimetálica, constituida por dos metales de diferentecoeficiente de dilatación, se deforme, desplazando en estemovimiento una placa de fibra, hasta que se produce elcambio o conmutación de los contactos.

El relé térmico actúa en el circuito de mando, con doscontactos auxiliares y en el circuito de potencia, a travésde sus tres contactos principales.

Simbología normalizada:

Funcionamiento

F3

KM 11

2

3

4

5

6

A1

A2

F2

1

2 6

3

4

5

M3 ~

U VW

L1

1 3 5

2 4 6

L2

L3

13

14KM 1

2

X1

X2

X1

X2

H0

13

14

Verde Roja

95

96

97

98

1 32 4

KM 1

F2

S0

11

12

A C

H1

S1

A1

A2

F

2

1

F1

A1 24 V A250 Hz

NA

NC

2T

14

T2

6T

3

95

96

97

98

ST

OP

RE

SE

T

RESETSTOP

97

9895

96

NA

NC

2 T1 4 T2 6 T3

95 9697 98

STOPRESET

1L1 3L2 5L3

13 NO 21 NC A1

14 NO 22 NC A2

6T32T1 4T2

31

2 4

5

6

1

2 6

3

4

595

96

97

98

F

Contactos auxiliarespara el

circuito de mando

Contactos principalespara el

circuito de potencia

Magneto

térm

ico

Conta

ctor

Contactor

Relé térmico

Relé

térm

ico

Motor

www.aulaelectrica.es AutomatismosIndustriales 1f.esquemas.automatismos

Representación de los cuadros eléctricosEsquemas de automatismos

Argumento

Esquemas multifilares

Una actividad directamente relacionada con la composición de instalacioneseléctricas, es la representación de las mismas, en papel u otros medios.

Se hace necesario por tanto, disponer de un protocolo normalizado de herramien-tasgráficas, capaces de identificar de forma clara todos los componentes participantes enlas instalaciones.

En los cuales, se indican todos los conductores y mecanismos que intervienen en lainstalación eléctrica. El conocimiento adecuado de la simbología, permitirá unainterpretación correcta del esquema. En la figura siguiente, se representan losmecanismos y conductores necesarios para la puesta en marcha e inversión desentido de giro de dos motores trifásicos.

Contactor KM 1motor sube

gancho

F4

U1 V1

U2 V2W2

L1L2L3

Contactor KM 3motor baja

gancho

F3

U1 V1 W1

U2 V2W2

Contactor KM 2motor gira

carro a derechas

Contactor KM 4motor gira carro

a izquierdas

Esquemas unifilares

En representaciones cuyos conductores y mecanismos son repetitivos de formageneralizada, se hace necesaria una simplificación simbólica de la instalación.Para ello, se recurre a los esquemas unifilares, que sobre un mismo trazo unconductor es capaz de incorporar una línea polifásica. Veamos un ejemplo:

En el primer caso, una única línea cruzada con tres pequeños trazos oblicuos,indica que es tripolar, es decir, que representa a tres conductores. Junto a él,aparece una línea bipolar (dos cables) también representada de forma unifilar ymultifilar. Un mecanismo, también puede mostrar que opera sobre varias líneas sies “atravesado” por trazos oblicuos. Los siguientes dibujos representan esquemasunifilares; el primero esquematiza un punto de luz, con toma de corriente, y elsegundo, muestra las líneas que alimentan a un motor trifásico con protecciones.

= =

I>PIA

E1 T1S1

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

F2

1

2 6

3

4

5

M3~

U V W

1 3 5

2 4 6

W1

A1

A2

A1

A2

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

1

2 6

3

4

5

M3~

U V W

1 3 5

2 4 6

A1

A2

A1

A2

F2

M3~

U V W

A1

A2

F5

KM 1

F1

Motor


2Automatismos

Industrialesf.esquemas.automatismos


F3

KM 11

2

3

4

5

6

A1

A2

F2

1

2 6

3

4

5

M3 ~

U VW

L1

1 3 5

2 4 6

L2

L3

95

96

97

98

13

14

S0

11

12

S1

N

2

1

F1

13

14

X1

X2

Rojaavería

H0

Motortrifásicode c.a.

Representación conjunta

En un mismo esquema serán representados los esquemas de mando y potencia. Noteel grosor de las líneas diferenciando ambos circuitos. Es poco práctico eninstalaciones con un número elevado de componentes.

Pro

tecc

ión

del

circ

uito

de

mando

Pro

tecc

ión

del

circ

uito

de

pote

nci

aRepresentación semidesarrollada

Separa circuitos de mando y potencia, aunque vincula con líneas discontinuas launión física de los componentes.

13

14KM 1

2

X1

X2

X1

X2

H0

13

14

Verde Roja

95

96

97

98

1 32 4

KM 1

F2

S0

11

12

A C

H1

S1

A1

A2

F

2

1

F1

F3

KM 11

2

3

4

5

6

A1

A2

F21

2 6

3

4

5

M3 ~

U VW

L1

1 3 5

2 4 6

L2

L3


www.aulaelectrica.es AutomatismosIndustriales 3f.esquemas.automatismos


13

14KM 1

2

X1

X2

X1

X2

H0

13

14

Verde Roja

95

96

97

98

1 32 4

KM 1

F2

S0

11

12

A C

H1

S1

A1

A2

F

2

1

F1

Representación desarrollada

Separa de manera clara el esquema de mando conrespecto al de fuerza (potencia). Por lo general es elmejor procedimiento para entender el funcionamientode un automatismo cableado.

A-C. Abiertos y cerrados.Note que el contactor KM 1

tiene un contacto abiertoen la línea (vertical) número 2

13

14S1

.3

.4

S1. Hace referencia a un pulsador.13-14. Indica los bornes de conexión.En este caso, 13-14 obliga a que seaun contacto NO (normalmente abierto).

Señalización luminosa (Pilotos)H x. Hace referencia a indicador luminoso.X1-X2. Bornes de conexión del piloto.

X1X2

31

2 4

.1

.2

S0. Hace referencia a un pulsador.11-12. Indica los bornes de conexión.En este caso, 11-12 obliga a que seaun contacto NC (normalmente cerrado).

S0

11

12

Esquema de mando

A1 24 V A250 Hz

1L1 3L2 5L3

13 NO 21 NC A1

14 NO 22 NC A2

6T32T1 4T2

Contactor KM 1.13-14 Contacto NO (normalmente abierto)A1-A2 Alimentación del contactor, por ejemplo 24 V c.a.

NA

NC

2 T1 4 T2 6 T3

95 9697 98

STOPRESET

Relé térmico.97-98. Contactos NO95-96. Contactos NC

PIA

F3

KM 11

2

3

4

5

6

A1

A2

F21

2 6

3

4

5

M3 ~

U VW

L1

1 3 5

2 4 6

L2

L3



4Automatismos

Industrialesf.esquemas.automatismos


NA

NC

2 T1 4 T2 6 T3

95 9697 98

STOPRESET

1L1 3L2 5L3

13 NO 21 NC A1

14 NO 22 NC A2

6T32T1 4T2

31

2 4

5

6

F1 F3F2 N PE Esquema de potenciaEjercicio. Identifica cada elemento.

Arranque estrella-triángulo. teoríaAutomatismoscableados

Nombre:

ace.arranque.y.d.teoria 14-6-08 FICHA Nº:

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

Consiste en arrancar el motor, que en servicio normal está conectado en triángulo, conectándolo enestrella y, transcurrido el periodo de aceleración, conmutarlo a triángulo.

De esta forma el bobinado recibe en el arranque una tensión de veces menor y, consecuente-mente, la intensidad que absorberá el motor también será menor.

Si se tiene en cuenta que en un sistema trifásico conectado en triángulo la corriente de línea esveces mayor que la de fase y en el sistema en estrella las intensidades de línea y fase son iguales, sellegará a la conclusión de que la corriente absorbida es también veces menor arrancando en estrella.

Se comprueba que la reducción de por la tensión y de por la intensidad, da como resultadouna reducción de · = 3 veces el valor de la corriente absorbida.

La corriente en arranque se reduce de esta forma a un 30% del valor que tendrá en conexión directa, sibien, al mismo tiempo, el par de arranque referido a la conexión directa disminuye en la misma proporción,es decir será de 0,6 a 0,7 veces el par de rotación nominal.

Para que el arranque estrella-triángulo cumpla su cometido, es necesario que el motor conectado en estrellase acelere hasta su velocidad nominal. En caso contrario, si se queda el motor atrancado a una velocidadbaja, puede presentarse, al conmutar, un golpe de corriente que no será sensiblemente inferior al causadopor conexión directa; es decir, el efecto de la conexión estrella-triángulo habrá sido nulo.

220 V

220 V 220 V220 V 220 V

127 V

Z

IY

U =fU

�3

ID

Z

I = =Y

U�3 U

�3· ZZ

U

I U U= : = = =

I 3 · Z Z

Y

D ��3

U · Z

�3 �3 U · Z

1 I

3 I

Y

D

II =

3

D

Y

I = I · = ·D fZ �3�3U

If

If

�3�3

�3 �3�3

�3

�3

�3

I =I

V = 3 × V

V = V / 3

L F

L F

F L

�

�

V = V

I = 3 × I

I = I / 3

L F

L F

F L

�

�

F

KM1 MARCHA

KM3 TRIÁNGULO

KM2 ESTRELLA

KM 1

1

2

3

4

5

6

A1

A2

F1

1

2 6

3

4

5

1

2

3

4

5

6

A1

A2

1

2

3

4

5

6

A1

A2

U1

U2

V1

V2

W1

W2

F1

F2

F3

ESQUEMA DE POTENCIADEL ARRANQUE Y - D

Numeración de bornerosAutomatismoscableados

Nombre:

ace.numeracion.borneros

KM1_13 S0_13

A6

A5 B91

A6

1

NUMERACIÓN DE CONDUCTORES

Primer método: Los conductores están etiquetados en sus extremos, con lanumeración de los bornes de los aparatos a los que están conectados.

Segundo método: Cada cable lleva un número que nada tiene que ver conel borne al que está conectado.

Tercer método: En el extremos de cada conductor, se marca con el número deborne al que está conectado en el aparato y un número independiente como enel segundo método. Es una mezcla de los dos anteriores,.

K M 1 - 1 3 S 0 - 1 3

KM1_13 S0_13

A6

K M 1 - 1 3 S 0 - 1 39 9

ESQUEMAS DE REGLETEROS

X1

X2

1 2 3

1

2

3

Botonera en elexterior

S 110

S0 12 S1 14

S1 13

F2

S0

KM 1

H 0

F

N

13

14

11

12

S 1

95

96

97

98

13

14

A2

A1

1 32

KM 1

1 X1

1 X2

2 X2

2 X1

3 X2

3 X1

12

3

4

Cuadro

23

4

F2-9

6

KM

1-1

3

KM

1-A

1_S

0-1

4

X1- Regletero interior del cuadroX2 - Relgletero exterior del cuadro

Conduct

ore

sC

onduct

ore

s

Conductores

Si se establecen elementos fuera del cuadro principal, se numerarán los regleteros de interior ylos de exterior, de manera que los conductores estén identificados. En el ejemplo aparece X1 comoregletero de interior y X2 como de exterior; al mismo tiempo se observa la nomenclatura de losconductores que realizarán la unión externa como 2, 3, y 4. Las nomenclaturas que llegan a las bornas,corresponden a los bornes de los elementos del cuadro a los que pertenecen.

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

Caja de bornas de un motor monofásicoAutomatismoscableados

Nombre:

ace.caja.bornas.monofasico 14-6-08 FICHA Nº:

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

Los motores monofásicos constan esencialmente de dos bobinados, uno el principal que está enfuncionamiento constantemente y otro auxiliar que tan sólo está sometido a tensión durante el periodo dearranque. Existe una gama variada de este tipo de motores aunque los tipos más importantes son:

- Motores universales con bobinado auxiliar de arranque.- Motores con espira en cortocircuito.- Motores universales.

Los motores con bobinado auxiliar cuya finalidad es crear un campo de reacción entre el bobinado principal ydicho bobinado auxiliar, de modo que se ponga en funcionamiento el motor, una vez logrado esto y no sernecesario el que esté en funcionamiento el bobinado auxiliar, por medio de un interruptor centrífugo sedesconecta dicho bobinado.

Los motores con bobinado auxiliar pueden disponer de un condensador, lo que hace que la corriente quedemás desfasada entre los dos bobinados. El condensador se conectará en serie con el bobinado auxiliar, porlo que una vez puesto en marcha el motor, también quedará desconectado al hacerlo el bobinado auxiliar.

EN LO REFERENTE A LA INVERSIÓN DE GIRO SE HA DE TENER PRESENTE, QUE PARA INVERTIR ELSENTIDO, SÓLO SE INVERTIRÁ EL SENTIDO DE LA CORRIENTE DE UNO DE LOS DEVANADOS; DEHACERLO ENAMBOS NO SE LOGRARÍALAINVERSIÓN DESEADA.

BOBINADO PRINCIPAL

BOBINADO AUXILIAR

U X

Ua Xa

F1F2

U X

Ua Xa

F1F2

IZQUIERDA DERECHA

F1F2

KM 1

1

2

3

4

5

6

A1

A2

KM 2

1

2

3

4

5

6

A1

A2

U

X

Ua

Xa

IZQUIERDA DERECHA

Km1:F1: U, XF2: Ua , Xa

Km 2:F1: Ua , XF2: U, Xa

sólo invierteel bobinadoauxiliar

ESQUEMA DE INVERSIÓN MEDIANTE CONTACTORES

U

X

Ua

Xa

MOTOR MONOFÁSICO SIN CONDENSADOR

MOTOR MONOFÁSICO CON CONDENSADOR

U

X

Ua

Xa

I.centrífugo

Condensador

Cálculo de seccionesAutomatismoscableados

Nombre:

ace.calculo.secciones 14-6-08 FICHA Nº:

Argumento: ARRANQUE DE UN MOTOR TRIFÁSICO CON ROTOR EN CORTOCIRCUITO,MEDIANTE LA CONEXIÓN ESTRELLA-TRIÁNGULO (Y-D).

CÁLCULOS

1.- Características eléctricas del circuito

2.- Sección de los Conductores

P absorbida = P útil /

Tensión de red U = 380 VFrecuencia de la red f = 50 HzMotor eléctrico P = 30 KW (40,76 CV)

Cos =0,86= 0,92

U = 660 / 380 VI = 34,6 / 60A

Longitud de la línea de fuerza = 60 m.

Material de los conductores, Cobre (Cu) y su valor de conductividad = = 56Caída de tensión en el circuito = 1,25 %

a) Conductores del circuito de mando (Sm)

Sm = 1 mm, para conductores de cobre

b) Conductores del circuito de potencia (Sp).

e = 1,25 % de caída de tensión.

e = UL· % / 100 = 380 · 1,25 / 100 = 4,75 V

I = P / 1,73 · U ·

L

�

�

�

� � �

� �

�

�

· Cos A = 30.000 W / 1,73 · 380 · 0,92 · 0,86 = 57,67A.

S = 1,73 · L · I ·Cos / · e = 1,73 · 60 · 57,67 · 0,86 / 56 · 4,75 = 19,35 mmOtra forma:

S = L · P / · e · U = 60 · 32608,69 W / 56 · 4,75 · 380 = 19,35 mm

- Los contactores serán de la clase AC-3 según Norma UNE 20-109-89

- El relé térmico (F2) será de la clase 20 A de 60 A

- La intensidad nominal será de 57,67 A

= 30000 / 0,92 = 32608,69 W

3.- Calibre de los aparatos de potencia

Se elegirá un conductor de cobre de sección 3 x 25 mm + conductor PE de 1 x 16, para alimentar al motor trifásico.

M3

Protección magnetotérmica

Estrella Triángulo

Marcha

F 2

M = 30 KWcos 0,86

= 0,92F = 50 HzU = 380 / 660 VI = 34,6 / 60 A

�

�Unifilar

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

Conexión Dalhander. potenciaAutomatismoscableados

Nombre:

ace.conex.dalhander.potencia 14-6-08 FICHA Nº:

F1

1

2 6

3

4

5

1

2

3

4

5

6

A1

A2

L 1

L 2

L 3

F

KM 1

1

2

3

4

5

6

A1

A2

KM 2

1

2

3

4

5

6

A1

A2

DERECHA IZQUIERDA

U2

V2

W2

U1

W1V1

U2

V2

W2

U1

W1V1

U2

V2

W2

U1

W1V1

1

2

3

4

5

6

A1

A2

1

2

3

4

5

6

A1

A2

KM 3 VELOCIDAD LENTA (TRIÁNGULO)

KM 4VELOCIDADRÁPIDA

KM 5 VELOCIDADRÁPIDA(DOBLE ESTRELLA)

U1 V1 W1

U2 V2 W2

L1 L2 L3

U1 V1 W1

U2 V2 W2

L1 L2 L3

VELOCIDAD RÁPIDAMENOS POLOS

VELOCIDAD LENTAMÁS POLOS

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

Caja de bornas de un motor DalhanderAutomatismoscableados

Nombre:

ace.caja.bornas.dalhander 14-6-08 FICHA Nº:

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

L 1 L 2 L 3 L 1 L 2 L 3

U1 V1 W1

U2 V2 W2

L1 L2 L3 CONEXIÓNVELOCIDAD LENTAEjemplo:380 V8 polos

750 r.p.m

(Se utiliza todo elbobinado de la máquina)

CONEXIÓN VELOCIDADRÁPIDAEjemplo:380 V4 polos

1500 r.p.m

(Se utilizan bobinadosparciales de la máquina)

U1 V1 W1

U2 V2 W2

L1 L2 L3

F1 F2 F3

M1 M2 M3

P1 P2 P3

L1 L2 L3P1 P2 P3

M1 M2 M3

F1 F2 F3

L1 L2 L3

A) CONEXIÓN ESTRELLA; Velocidad Baja, más polos B) CONEXIÓN DOBLE ESTRELLA; Velocidadalta, menos polos

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

U Z V X W Y

Z R U X S V Y T W

K = 242p = 2 y 2p = 4q = 3G = 2 x 3 = 6Kpq = 2U = 2m = 4Y120 = 8

L1 L2 L3

CONEXIÓN: TRIÁNGULO

P

P P

M

M

M

F

L1 L2 L3P

P PM

M

M

F

FINALES

MEDIOS

PRINCIPIOS

CONEXIÓN: DOBLE ESTRELLA

BOBINADO ÚNICO

U2

V2

W2

U1

W1V1

U2

V2

W2

U1

W1V1

Máquinas rotativas de corriente continuaAutomatismoscableados

Nombre:

ace.maq.rotativas.cc 14-6-08 FICHA Nº:

EL BOBINADO INDUCIDO (A - B)SE CONECTARÁ EN SERIE CONLOS BOBINADOS DE CONMUTACIÓN( G - H ) S I E X I S T E N

N

N S

S

-+

A B

G

H

LAS BOBINAS DE LAS MÁQUINASAUTOEXCITADAS CON“ “

SERÁN DE GRAN SECCIÓN YPOCAS ESPIRAS

EXCITACIÓN SERIEN A B S

-

+

EF

M

A B E F

LAS BOBINAS DE LAS MÁQUINASAUTOEXCITADAS CON“ “

SERÁN DE PEQUEÑA SECCIÓN YMUCHAS ESPIRAS

EXCITACIÓN SHUNTN A B S

-

+

D C

LAS BOBINAS DE LAS MÁQUINASAUTOEXCITADAS CON

“ “SERÁN MEZCLA

DE LAS DOS ANTERIORES

EXCITACIÓN COMPOUD

BS

-

+

D C

A

F E

N

MÁQUINA COMPOUDCON BOBINADO DECONMUTACIÓN

B

-

+

D C

A

F E

N

N

S

G

H

S

M

A B C D

M

A B E F C D

M

A B G H E F C D

M

A B G H

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

Principio de funcionamientode máquinas rotativas

Automatismoscableados

Nombre:

ace.maq.rotativas.fto 14-6-08 FICHA Nº:

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

SN

SN

+ - + -

CREACIÓN DE UN CAMPO MAGNÉTICO POR

IMÁN NATURAL Y POR ELECTROIMÁN

S SNN

SN

PRODUCCIÓN DE UNA F.E.M. GENERADAPOR UN CAMPO MAGNÉTICO CREADO POR

IMANES Ó ELECTROIMANES

LA FUERZA DE ATRACCIÓN QUE CREAN LOS POLOS

OPUESTOS DE DOS IMANES, SON LOS CREADORES

DE UN CAMPO MAGNÉTICO

AL CORTAR LAS LÍNEAS DE FUERZA CON UN MATERIAL

CONDUCTOR DE ELECTRICIDAD, SE INDUCE EN UNA

FUERZA ELECTROMOTRIZ QUE DEPENDERÁ DE LA

CANTIDAD DE LÍNEAS DE FUERZA CREADAS POR LOS

IMANES O ELECTROIMANES

ÉL

N S

S

SN

N

1º Posición de reposo, no cortalas líneasde fuerza procedentesdel campo inductor, f.e.m.Generada en la espira = 0

2º un cuarto de giro (90º) secortan las líneas de fuerza,genera de 0 hasta la cresta del a o n d a s e n o i d a l

3º Media vuelta de la espira (180º)se pasa de estado de generaciónde f.e.m cortando líneas de fuerzaa no cortarlas; por lo tanto el valorf i n a l e s d e n u e v o 0

0

90

180

0

90

0

EXPERIENCIA. GENERADOR ELEMENTAL.

SN

N S

0

90

180 360

270

0

90

180

270

4º Al efectuar de nuevo otro girode 90º, las líneas se vuelven acortar generando de nuevof.e.m en el conductor

5º Al retornar (girando otro cuartode vuelta) a la posición inicial, secompleta un ciclo completo en loque se refiere a una ondasenoidal de corriente alterna

A

B

C

D

E

Placa de bornas de un motor trifásicoAutomatismoscableados

Nombre:

ace.placa.bornas.trifasico 14-6-08 FICHA Nº:

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

DEVANADOS DEL MOTORnomenclatura antigua

U V W

X YZ

U1

U2

V1

V2

W1

W2

U V W

Z X Y

Nomenclatura actual

U1

U2

V1

V2

W1

W2

CONEXIONES BÁSICAS: CONEXIÓN ESTRELLA

U1

V1 W1

A fases F1, F2 y F3

U2, V2 y W2

U1

U2

V1

V2

W1

W2

INVERSIÓN DE GIRO DE UN MOTOR TRIFÁSICO

Para invertir el sentido de giro de un motor trifásicosólo es necesario cambiar « 2 » fases:

PLACA DE BORNAS

PLACA DE BORNAS

U1

U2

V1 V2

W1

W2

A fases F1, F2 y F3

U1

U2

V1

V2

W1

W2

CONEXIÓN TRIÁNGULO

TENSIONES DE UN MOTOR TRIFÁSICO

M3 ~

KM 1 KM 2

U1V1 W1

IZQUIERDADERECHA

F1F2F3

U1

U2

V1

V2

W1

W2

U1

U2

V1

V2

W1

W2

Cuando observamos en la placa decaracterísticas de un motor trifásico, dostensiones de funcionamiento, lasconexiones han de ser:

Tensión menor: conexión TRIÁNGULOTensión mayor: conexión ESTRELLA

Ejemplo: motor trifásico 230 / 400 V

Para conectar a una tensión de 230 V,usamos conexión triángulo:

Y para conectar a una tensión de 400 V,usamos la conexión estrella:

Sistemas trifásico equilibradosAutomatismoscableados

Nombre:

ace.sistemas.trifasicos.equilibrados 14-6-08 FICHA Nº:

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

Cos 1 = cos 2 = cos� � ��

V 1 = V 2 = V 3f f f

U = U

I = 3 I

I = I / 3

P1 = P2 = P3 = 3 P =3 U I Cos =

3 U I Cos = 3 U I / 3 Cos =

= (porque 3 / 3 = 3 )

L F

L F

F L

f F

L F L L

� �

�

� � � �

� � � � � � � �

� �

P = � � � � �3 UL IL Cos

� � � � �3 V I CosL L

Donde:I = Intensidad en líneaI = Intensidad en faseU = Tensión en líneaU = Tensión en fase

Q = Potencia Reactiva = 3 · V · I Sen

L

f

L

f

P = Potencia Activa = 3 · V · I CosS = Potencia Aparente = 3 · V · I

� �

�

� �

Uf

I =I

U = 3 U

V = U / 3

P1 = P2 = P3 = 3 P =3 U I Cos =

3 U I Cos = 3 U / 3 Cos =

= (porque 3 / 3 = 3 )

L F

L F

F L

f F

F L L

� �

�

� � � �

� � � � � � �

� �

IL�

P = � � � � �3 UL IL Cos

� � � � �3 U I CosL L

Cos 1 = cos 2 = cos� � ��

I 1 =I 2 = I 3f f f

UL

F1 F2 F3

Circuito Triángulo

Circuito Estrella

ULF1 F2 F3

Uf

IL

If

IL

If

Variador de frecuencia (1)Automatismoscableados

Nombre:

ace.variador.1 14-6-08 FICHA Nº:

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

REGULACIÓN DE VELOCIDAD DE LOS MOTORES ASÍNCRONOS

En el cual el motor en el momento de arranquees sometido a una intensidad 1,73 menorNo es exactamente una regulación de velo-cidad.

Por ejemplo el dalhander que conmuta sus polosobteniendo X y mitad, y por consiguienteobteniendo velocidad X y mitad.

En el cual la velocidad del motor es manejadapor la variación de frecuencia de salida delalternador, que a su vez es modificada porla velocidad del motor de CC.

En caso de motores con rotor bobinado, al meter cargasresistivas en el bobinado rotórico, conseguimos uncontrol de la velocidad del motor.

Estos aparatos electrónicos que dejan paso de corriente si I > 0 y una vez pasa la corriente cortanel paso si I > 0; crean una onda senoidal alterada pero efectiva.

Arranque estrella-triángulo

Varios devanados. (Diferentes números de polos) polos conmutables

Motor Continua-Alternador / motor asíncrono

Resistencia que disminuyen la Intensidad de trabajo

Electrónica de potencia. Tiristores. (Arrancadores estáticos)

L 1 L 2 L 3 L 1 L 2 L 3

U2

V2

W2

U1

W1V1

U2

V2

W2

U1

W1V1

KM1 MARCHA

KM3 TRIÁNGULO

KM2 ESTRELLA

F1

1

2 6

3

4

5

1

2

3

4

5

6

A1

A2

1

2

3

4

5

6

A1

A2

U1

U2

V1

V2

W1

W2

MOTOR DE ROTOR BOBINADO. Rotor de anillos

K L M

M3

U1 V1 W1

Rotor

M3

K L M

M3

K L M

M3

K L M

Arranque rotórico por resistencias

1er tiempo

2º tiempo

3º tiempoconexiónfinal delrotor enEstrella

MOTOR DE ROTOR DE JAULA DE ARDILLA. Arranque por autotransformador

U1 V1 W1 U1 V1 W1 U1 V1 W1

+

-

M G M3Frecuencia

variable

F1

F2

F3

U

TiempoEstos picos son los que meten los tiristores.Como máximo pueden meter la frecuencia

de la red, no más.

Variador de frecuencia (2)Etapa de potencia


Nombre:

ace.variador.2.etapa.potencia 14-6-08 FICHA Nº:

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

La composición fundamental que ejecuta la etapa de potencia de un variador de frecuencia son lostransistores de potencia IGBT (Insulated Gate Bipolar t)

IGBT

+-

+-

F1F2F3

RECTIFICADORde C.A a C.C

Circuitointermediode continua

Los condensadoresalisan la señal de continua ONDULADOR

INVERSOR

Impulsos

Onda senoidal

Modulación ancho de pulso (PWM)

CONVERTIDOR

+

-

M3

Frecuenciavariable

por impulsos

+

-

U+ U-

V+ V-

W+

W-

U

V

WFunción de los IGBT; nunca coincidiránpos. Y neg. de la misma fase (50.000 vecespor segundo)

Puerta IGBTU+

U-

V+

V-

W+

W-

= U Valor de U en un instantedeterminado

Variador de frecuencia (3)Mecanismo


Nombre:

ace.variador.3.mecanismo 14-6-08 FICHA Nº:

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

El motor de inducción basa su funcionamiento en la acción de un flujo giratorio producido en el estator(bobinado Primario). Éste flujo corta los conductores del bobinado del rotor (bobinado secundario) e induce fuerzaselectromotrices, dando origen a corrientes en los conductores del rotor.

Como consecuencia de esto se originan fuerzas electrodinámicas sobre ellos haciendo girar el rotor en el sentido delcampo. La velocidad del flujo giratorio es:

, siendo

N = número de revoluciones por minuto.F = frecuencia en Hz.P = pares de polos del motor

Al ser el motor asíncrono una máquinadonde la velocidad depende de la frecuencia,al modificar ésta, se consigue variar lavelocidad.

Los sistemas electrónicos que transforman lafrecuencia de la red en otra frecuencia variableen el motor, se denominanÉstos están formados por:

- Un rectificador que transforma la corriente alterna encorriente continua. Un filtro formado por bobinas ycondensadores, que tienen como finalidadProporcionar a la entrada del inversoruna tensión prácticamente continua,Sin rizado.

- Un inversor que transforma tensión C.C. Obtenida a la salida del bloque rectificador en tensión alterna, de frecuenciadiferente a la de la red.

- El circuito de control, es un circuito electrónico que se encarga de generar las tensiones de control y de referencia y, enfunción de éstas, abrir y cerrar los tiristores al ritmo que impone la frecuencia de la tensión de referencia. Este sistemapermite obtener una amplia gama de frecuencias y niveles de tensión en el motor, y por tanto diferentes velocidades.

Los variadores de velocidad de motores asíncronos se presentan comercialmente en módulos, adaptables paradiferentes campos de aplicación y entornos industriales. Están provistos de elemento de diálogo, pantallas de cristallíquido y teclado, Para visualizar las magnitudes de funcionamiento del motor; estado del variador y configuración delvariador según la aplicación (frecuencia de trabajo, límites de velocidad, modos de parada, selección de ajustes...)

Ns = (60 · f ) / P

Variación de la frecuencia de alimentación del motor.

sistemas inversores.

SIEMENS

88:8.8.8

I Jog

PO

PIA

R.P.M

F 1 F2 F3Elementos de control, que son los que nos van a determinar la

velocidad del motor. Suelen ser Presostatos, resistencias variables,termostatos, vacuostatos, etc. La indicadión se la realizan al variadormediante señales de tensión o intensidad según modelo. Ejemplo: si

un presostato envía al variador una señal de 10 mV le esta ordenandoque el motor gire al 0%, pero si envía una señal de 20 mV ordena que

el motor gire a plena potencia. Si el presostato no envía ningunaseñal, indicaría que no funciona correctamente.

Vcc

+

_N

M3~

UVW

INVERSORRECTIFICADOR Y FILTRO

CIRCUITODE

CONTROL

+

_

VELOCIDAD

P

SISTEMA INVERSOR

Conexión de un motor trifásico a una redmonofásica, mediante condensador.

U1 V1 W1

W2U2 V2

U1 V1 W1

W2 U2 V2

L N

C

Para conectar un motor trifásico de rotor en cortocircuito a una red monofásica, se puede realizar la conexión Steinmetz.Mediante la inserción de un condensador, es posible el arranque del motor, aunque el par de arranque se puede verreducido de un 20 a un 30%. Tenga especial cuidado en la conexión del motor, por ejemplo, con tensiónes de 230V y 400V.

Ejemplo 1. Motor trifásico 400/230 V conectado en triánguloa 230V. El condensador se insertará entre la fase y el tercerbobinado

L N

C

Para invertir el sentido de giro, se cambiará al condensadorde bobinado.

U1 V1 W1

W2U2 V2

U1 V1 W1

W2 U2 V2

LN

C

LN

C

Ejemplo 2. Motor trifásico 400/230 V conectado en estrella a400V. El condensador se insertará entre la fase y el tercerbobinado

U1 V1 W1

W2U2 V2

U1 V1 W1

W2 U2 V2

L N

C

L N

C

Para invertir el sentido de giro, se cambiará al condensadorde bobinado.

U1 V1 W1

W2U2 V2

U1 V1 W1

W2 U2 V2

LN

C

LN

C

U1

V1W1

W2U2

V2

L N

C U1 V1 W1

W2 U2 V2

NL

C

U1V1

W1

W2 U2 V2

N L

C

W1U1 V1

V2W2 U2

L N

C

Ejemplo 3. Motor trifásico 400/230 V conectado a 400V. Elcondensador se insertará como muestra el esquema.

Ejemplo 4. Motor trifásico 400/230 V conectado a 230V. Elcondensador se insertará como muestra el esquema.

1 de 2Automatismoscableados

f.ace.conexion.steinmetz 24-02-09 FICHA Nº:

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

F

2

1

F1

X1

X2

H1

6

95

96

97

98

1 32 4

F2

5

KM 1A C

A1

A2

S0

11

12

2

X1

X2

H0

Avería

13

14S1

13

14KM 1

X1

X2

H2

KM 2A C

A1

A2

KT 1A C

4

55

56KT 1

_ _

_ _

Conexión de un motor trifásico a una redmonofásica, mediante condensador. 2 de 2Automatismos

cableadosf.ace.conexion.steinmetz 24-02-09 FICHA Nº:

ww

w.a

ula

ele

ctrica

.es

13

14KM 1

2

X1

X2

X1

X2

H0

13

14

Verde Roja

95

96

97

98

1 32 4

KM 1

F2

S0

11

12

A C

H1

S1

A1

A2

F

2

1

F1

Puesta en marcha:

Para conseguir que el par de arranque sea igual que usando línea trifásica, se podrá conseguir si durante el tiempo dearranque, se conecta un condensador en paralelo con capacidad doble al usado en el circuito. Una vez arrancado el motor,el segundo condensador ha de ser desconectado.

L1

N

F1

KM 11

2

3

4

5

6

A1

A2

1 3

2 4

F2

1

2 6

3

4

5

M3 ~

U VW

C

KM 21

2

A1

A2

C2

L1

N

F1

KM 11

2

3

4

5

6

A1

A2

1 3

2 4

F2

1

2 6

3

4

5

M3 ~

U VW

C

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