Control de Motores Trabajo 2

8/17/2019 Control de Motores Trabajo 2

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República Bolivariana De VenezuelaMinisterio Del Poder Popular para la Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la uerza

!rmada "UNE !#Núcleo$ %aracas

!si&natura$ %ontrol de Motores 'ecci(n$ )*+,E-N+D).

Ta l l e rP r a c t i c o

A r r a n c a d o r

e sProfesor$ ,nte&rantes$,n&/ Vidal 0orres -ouise 'ri V+.12))34

Medina Ed5ar V+ ,z6uiel Marcos V+

%!R!%!'7 .8 DE !BR,- DE- 9).3/

0


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INDICE

Tabla de contenido

INDICE......................................................................................................... 1INTRODUCCIÓN...........................................................................................3CONTENIDO................................................................................................4

Arranque.................................................................................................. 4Arrancadores anuales........................................................................... 4Arrancador !anual en !otor ti"o #aula de ardilla....................................$

%i&ura 1.......................................................................................... 'Arrancador !anual en !otor de rotor (o(inado......................................)

Arrancador !anual "lano "or resistencia del secundario...............)Figura 2 ..........................................................................................)Arranque "or interru"tor de ta!(or...............................................*Figura 3 ..........................................................................................*

Arrancadores Auto!+ticos....................................................................... *Arrancadores en estado s,lido...............................................................10

An&ulo de dis"aro del -CR salida de /olta#e..............................1Figura 4 ........................................................................................1

Arrancadores sua/es............................................................................. 13r+2ca de relaci,n entre el arranque directo el arranque sua/e

en los !otores el ctricos. Figura 5 5............................................13Control de 6ase !ediante arrancadores sua/es...........................14

1


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Figura 6 ........................................................................................14 Ti"os de arranque de !otores tri6+sicos................................................1$Arranque directo.................................................................................... 1$

Arranque Directo otor Tri6+sico %i&ura )5..................................1'Arranque "or resistencia "ri!aria.........................................................1'

Dia&ra!a de arranque "or resistencia "ri!aria Figura 8 5...........1)Arranque "or autotrans6or!ador...........................................................1)

Dia&ra!a de arranque "or resistencia "ri!aria. Figura 9 5..........1*Arranque a rotor (o(inado.....................................................................1*

Dia&ra!a de arranque a rotor (o(inado Figura 10 5....................17Dia&ra!a de arranque estrella8delta Figura 11 5......................... 0

9:u es un /ariador de 6recuencia;....................................................... 09C,!o 6unciona un /ariador de 6recuencia;.......................................... 0

TIPO- DE CONTRO< DE =E


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sus distintos tipos existente aplicados a motores trif=sicos < monof=sicos7

aparte de sus recomendaciones en cuanto aplicar uno u otro se&ún el tipo de

motor &racias a la a


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Desde un punto de vista te(rico se puede :ustificar la elevaci(n de la

corriente mediante el circuito e6uivalente del sistema puesto 6ue la

resistencia de car&a es nula en el instante inicial < el deslizamiento ser;a

i&ual a la unidad7 por esto el motor ofrecer= una impedancia mu< ba:a < seconsidera pr=cticamente en cortocircuito/

Debido a la &ran elevaci(n de corriente7 se ?an implementado

diferentes arrancadores 6ue se encar&an de manipular el arran6ue < paro de

los motores/ %abe se>alar 6ue motores pe6ue>os de ba:as capacidades

pueden conectarse directamente a la l;nea de alimentaci(n7 pero en los

motores &randes es necesario utilizar arrancadores para evitar las subidas

de corriente durante el arran6ue/

'e&ún su clasificaci(n los podemos encontrar de la si&uiente manera$

arrancadores de tipo manual7 autom=tico < los m=s nuevos de estado s(lido

o arrancadores suaves/

Arrancadores Manuales

-os arrancadores manuales son dispositivos 6ue se definen comore&uladores7 cu


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-os arrancadores de tipo manual son mu< sencillos tanto en su

fabricaci(n como en su mantenimiento/

Existen menores aver;as7 puesto 6ue no se emplean relés ni

acoplamientos eléctricos/

%uando se carece de espacio en la instalaci(n los arrancadores

manuales son pr=cticos pues son de menor tama>o/

-os costos son muc?o m=s ba:os a diferencia de los arrancadores

autom=ticos/

Mantenimiento sencillo/

Arrancador manual en motor tipo jaula de ardilla

Para el arran6ue de motores &randes o medianos dependiendo de sus

distintas capacidades se suelen utilizar dis


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Figura 1

-os interruptores de tambor son mu< utilizados para el arran6ue de los

motores en serie7 as; como para la re&ulaci(n de velocidad7 siempre <

cuando la resistencia 6ue se colo6ue en serie con el inducido sea de

variaci(n < no intermitente/

-as principales venta:as de los re&uladores de tambor son$

Ba:o costo/Re6uieren de poco espacio en su instalaci(n puesto 6ue las

resistencias de arran6ue se colocan externas/El tambor se encuentra totalmente prote&ido < se fabrican para

diferentes entornos como pueden ser impermeable7 a prueba de

explosiones7 etc/

Arrancador manual en motor de rotor bobinado

En cuanto a los motores de tipo de rotor bobinado se suelen utilizar los

llamados arrancadores manuales planos7 claro est= en los motores pe6ue>os o

'


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de ba:as capacidades < para los motores &randes utilizando re&uladores de

tambor/

Ar rancador manual plano por resistencia del secundario

Figura 2

En la Figura 2 7 se muestra un arrancador manual plano7 en este

observamos c(mo se encuentra alimentado el estator as; como su

protecci(n7 en este caso un disos/

%uando se re6uiere arrancar motores &randes se utilizan interruptores

como pueden ser los de tambor o los de levas/ En la Figura 3 se muestra un

)


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dia&rama de arran6ue por interruptor de tambor < la secuencia de tiempos/

%abe se>alar 6ue solo se muestra el circuito del rotor/

Arranque por interruptor de tambor

Figura 3

En el circuito del rotor podemos observar 6ue el arrancador utilizavarias resistencias las cuales se cortocircuitaran por medio de los contactos

C' con una determinada secuencia/

Arrancadores Automáticos

-os arrancadores autom=ticos est=n directamente relacionados con

principios de los arrancadores manuales7 est=n dise>ados para controlar

indirectamente mediante pulsadores de contacto moment=neo/

-os arrancadores autom=ticos se pueden decir 6ue son me:ores 6ue

los de tipo manual puesto 6ue pueden ser f=cilmente operados por un

operario inexperto7 sin tener complicaciones < evitara 6ue pueda producirse

al&ún da>o a la ma6uinaria/ !s; como se limita el ries&o de 6ue pueda existir

al&ún error ?umano por falta de conocimiento/

%uando se realiza una selecci(n entre los arrancadores de tipo

autom=tico < de tipo manual se deben considerar los si&uientes factores7 as;

como las venta:as de los arrancadores manuales anteriormente

mencionadas$

*


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-os arrancadores autom=ticos evitan el cansancio del operario en

ciclos frecuentes de arran6ue < parada/

'e puede controlar a distancia7 es decir7 6ue los contactos pueden

estar a &ran distancia del arrancador < de esta forma prote&er al

mismo operario de al&ún accidente/

'e pueden situar los pulsadores en espacios confinados < debido a

sus pe6ue>as dimensiones se pueden colocar varias para operar

diferentes e6uipos/

-imitaci(n de errores ?umanos por falta de conocimientos durante la

puesta en marc?a "este último punto aplicado completamente conreferencia a los arrancadores manuales 6ue por las limitaciones entre

el arran6ue de motor < el tiempo#/

-os dispositivos autom=ticos empleados se clasifican en dos tipos

se&ún su funcionamiento$ los de bucle abierto < los de bucle cerrado7 el de

bucle abierto &obierna la potencia de un motor de forma prefi:ada7

independientemente del funcionamiento del motor/ En cuantos los de bucle

cerrado depender= en parte del funcionamiento del motor/

-os arrancadores autom=ticos pueden ser tres tipos$ los de arran6ue a

plena tensi(n7 arran6ue a tensi(n reducida < arran6ue por devanado parcial/

En el arran6ue a pena tensi(n &eneralmente se utiliza una tensi(n de

control7 para los arrancadores de este tipo se pueden encontrar en las

&raduaciones normalizadas por las normas NEM!/ Es de vital importancia

recordar 6ue para motores de servicio r=pido se debe tomar el valor inmediato superior/ Esto es por6ue el motor est= sometido con muc?a

frecuencia a cambios7 como pueden ser arran6ue7 paro7 inversi(n7 etc/ < se

dice 6ue un motor 6ue esté sometido a m=s de cinco cambios por minuto se

considera de servicio r=pido/

7


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-os arrancadores de tiempo fi:o son mu< útiles para los motores de

inducci(n de tipo :aula de ardilla7 este tipo de arrancadores es adecuado

cuando se implementan motores mu< &randes7 pero cuando se tiene un flu:o

de corriente durante el arran6ue puede lle&ar a afectar a otros e6uipos7 por locual re6uieren de al&ún método de arran6ue a tensi(n reducida/

Arrancadores en estado sólido

Desde 6ue sur&i( el deseo de controlar un motor eléctrico se ?an

implementado diferentes métodos7 as; como el se&uir nuevas tecnolo&;as/ El

desarrollo de los aparatos encar&ados del control de los motores ?a

evolucionado ?asta lle&ar a este tipo de arrancadores7 los cuales mediante la

electr(nica de potencia lo&ran manipular de una manera (ptima < m=s eficaz

a diferencia de los anteriores/

-os arrancadores de estado s(lido son los m=s modernos utilizados

en el arran6ue de motores de corriente alterna/ Existen ciertas diferencias

entre los de tipo convencional < estos de nueva &eneraci(n7 al&una de estas

son$

No utilizan al&ún tipo de enlace mec=nico para realizar cambios de

ba:a a alta potencia/

No es necesario implementar resistores inductores o al&ún

autotransformador/

El sistema de control de conexiones tanto para arran6ue < paro est=

dado en un circuito de control de ba:a potencia/

Mantenimiento m;nimo7 puesto 6ue no utiliza contactos/

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-os arrancadores en estado s(lido tanto para !% como para %%

utilizan los llamados '%R "Rectificadores %ontrolado de 'ilicio#/ -a ma


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Dentro de este tipo de arrancadores en estado s(lido se encuentran el

arran6ue suave 6ue es el sistema m=s moderno en el control de motores7

este re6uiere un maal a los circuitos de control de tiempo del '%R/ Es decir7 si

la corriente del motor alcanza su l;mite "previamente a:ustado# se aumenta el

=n&ulo de disparo del '%R7 de esta forma7 se reduce el volta:e de salida < la

corriente/

Arrancadores suaves

Este tipo de arrancadores son el e6uipo m=s moderno en la actualidad

en el control de motores eléctricos7 se encar&an de disminuir los picos de

corriente durante el arran6ue de motores eléctricos < el par mec=nico de

arran6ue/ En la Figura 5 se muestra la diferencia existente entre el arran6ue

directo de un motor < el arran6ue suave/

$r%&ica de relaci'n entre el arranque directo ! el arranque sua"e en losmotores el(ctricos) * Figura 5 +

1


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Este tipo de arrancadores son ideales cuando se re6uiere un arran6ue

suave < lento7 puesto 6ue en lu&ar de operar a plena tensi(n utilizan

elementos de control para ir aumentando &radualmente el volta:e como se

mencion( anteriormente esto se realiza mediante el =n&ulo de disparo/

En la Figura 6 se muestra como mediante elementos

semiconductores conectados a las l;neas de alimentaci(n se controla el

volta:e < a medida 6ue aumenta el tiempo va aumentando el volta:e efectivo

aplicado en el motor para lo&rar el arran6ue &radual del mismo/

Control de &ase mediante arrancadores sua"es

Figura 6

!l&unas venta:as del uso de los arrancadores suaves pueden ser$

Evitar paros bruscos "en el caso de bandas transportadoras o en un

elevador#/

Menor consumo de ener&;a de las l;neas de distribuci(n7 puesto 6ue

reducen los picos elevados de corriente/

13


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Ma


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Arranque Directo ,otor Tri&%sico *Figura -+

Arranque por resistencia primaria

El método de arran6ue de resistencia primaria es de los m=s

utilizados7 a causa de su simplicidad7 este método es de tipo a volta:e

reducido/ %onsiste en la conexi(n de resistencias en serie con las l;neas de

alimentaci(n ?acia el motor/ -a corriente de entrada deber= pasar a través de

las resistencias lo 6ue creara una ca;da de volta:e/ %abe mencionar 6ue al

reducir la car&a de arran6ue del motor este arrancara con una velocidad

reducida/

1$


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Diagrama de arranque por resistencia primaria * Figura 8 +

Arranque por autotransformador

Este tipo de arran6ue es poco usual7 se utiliza para motores mu<

&randes de potencias mu< elevadas/ 'e alimenta a volta:e reducido mediante

el uso de dos autotransformadores7 tomando as; menos corriente < su tor6ue

ser= menor/ En este el arran6ue se da en tres tiempos$

'e acopla el autotransformador en estrella7 a continuaci(n el motor se

acopla a la red de alimentaci(n a través de los devanados del

autotransformador7 en este momento se lleva acabo el arran6ue del

motor a un volta:e reducido en funci(n de la relaci(n de trasformaci(n/-a estrella se abre antes de 6ue el motor pase a pleno volta:e7 a?ora

una parte del devanado se conecta a la red para crear una inductancia

en serie con el motor/ "todo esto se realiza cuando se alcanza la

velocidad de e6uilibrio#/

1'


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-as inductancias en serie con el motor se cortocircuitan < el

autotransformador 6ueda fuera del circuito de:ando al motor

traba:ando a volta:e pleno/

Diagrama de arranque por resistencia primaria) * Figura 9 +

Arranque a rotor bobinado

Este tipo de arran6ue se aplica a los motores de rotor bobinado

con anillos rozantes/ En este se utilizan resistencias conectadas en

serie con las bobinas del rotor en forma 6ue al elevarse la impedancia7

se disminu


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Diagrama de arranque a rotor bobinado * Figura 10 +

Arranque por cone.i'n estrella/delta

Este método se utiliza cuando se re6uiere reducir la corriente de

arran6ue < la torsi(n en el motor/ Este tipo de arran6ue consiste en arrancar

el motor con conexi(n estrella a un volta:e inferior a la 6ue soporta el motor/

Es importante considerar 6ue el arran6ue estrellaFdelta es apropiado

para las ma6uinas 6ue tienen un par resistente débil o 6ue pueden arrancar

en vac;o/ 0ambién ?a< 6ue considerar 6ue solo se puede utilizar en motores

en los 6ue las dos extremidades de cada uno de sus tres devanados

estat(ricos vuelven a la placa de bornes/

1*


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Diagrama de arranque estrella/delta * Figura 11 +

¿Qué es un variador de frecuencia?

-os variadores de frecuencia son sistema utilizados para el control de

la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna/ Un variador de

frecuencia son vertientes de un variador de velocidad7


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emisi(n de variaciones en la se>al posteriormente en la etapa de inversi(n7

la cual est= compuesta por transistores ",HB0#7 6ue encienden < apa&an en

determinada secuencia "enviando pulsos# para &enerar una forma de onda

cuadrada de volta:e de %D a un frecuencia constante < su valor promediotiene la forma de onda senoidal de la frecuencia 6ue se aplica al motor/

El proceso de conmutaci(n de los transistores es llamado PIM JPulse

Iidt? ModulationJ Modulaci(n por anc?o de pulso/ !l tener control en la

frecuencia de la onda de corriente podemos también controlar la velocidad

del motor de acuerdo a la si&uiente f(rmula$

Nm K velocidad mec=nica "rpm#f K frecuencia de alimentaci(n "Lz#s K deslizamiento "adimensional#P K número de polos

TI0O DE CONTRO DE 2E OCIDAD

Limitador de velocidad

No es un control de velocidad al uso7 puesto 6ue exi&e 6ue el

conductor si&a accionando con su pie derec?o el pedal del acelerador/ Peros; se encar&a de evitar 6ue superemos cierta velocidad de marcador7 de

manera 6ue al lle&ar a esta7 aun6ue si&amos pisando el acelerador7 el

ve?;culo de:a de &anar velocidad/

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Control de velocidad de crucero

Propiamente dic?o7 el control de crucero se encar&a de mantener la

velocidad constante sin 6ue to6uemos el acelerador/ El funcionamiento

?abitual de este sistema ?ace 6ue en el momento en 6ue frenemos7

to6uemos el pedal del embra&ue o pisemos el acelerador7 el sistema cancele

el automatismo < el conductor tome el control absoluto de los mandos/

Control de velocidad de crucero adaptativo

El sistema m=s c(modo < se&uro7 con diferencia7 es el 6ue comenz(

a popularizarse ?ace a>os7 el adaptativo7 basado en sensores "l=ser o radar#

6ue detectan la distancia de se&uridad con el coc?e 6ue nos precede/ Estatecnolo&;a permite frenar autom=ticamente para evitar la colisi(n con otros

ve?;culos7 manteniendo una distancia de se&uridad 6ue7 como la velocidad

constante7 es a:ustable por el conductor/ !l&unos sistemas permiten incluso

reanudar la marc?a7 en el caso de 6ue ?a


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Torque utili!ados para los Motores

9/ Descripci(n del 'istema del Reactor ,ndustrial En la fi&ura . se

muestra un es6uema del reactor/ -a c=mara de reacci(n est= formada por un

cilindro de . metro de di=metro < 12 cent;metros de lon&itud7 fabricado en

acero inoxidable/ Para realizar el vaci( se cuenta con una bomba turbo

molecular 6ue permite obtener presiones ?asta de .)+3 mbar/

Fig) 1) Esquema del sistema para la producci'n derecubrimientos Dentro de la c=mara se encuentra el c=todo 6ue contiene elmaterial de aporte < el sistema portamuestras 6ue est= formado por un =rbol

con cuatro bande:as7 6ue &iran alrededor de un e:e fi:o7 produciéndose

adem=s un &iro de las muestras sobre su propio e:e7 como se presenta en la

fi&ura

"a# -os electrodos est=n conectados a una fuente de potencia para

producir descar&as de arcos pulsados repetitivos con pulsos de tiempos

activos < no activos 6ue pueden ser controlados/ Para ?acer &irar el =rbol

porta muestras se utiliz( un motor trif=sico de medio caballo de fuerza/

@/ %=lculo del 0or6ue i&/

9 "a#Es6uema del =rbol del sistema a escala < i&/


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9 "b# 0ren de en&ranes en las bande:as/

Para realizar los c=lculos se utilizaron las dimensiones del dise>o a

escala/ !l determinar el tor6ue es necesario realizar un modelo matem=tico

6ue se basa en el movimiento rotacional/ -a extensi(n de la le< de Ne5ton

para el movimiento de rotaci(n establece 6ue la suma al&ebraica de los

momentos o pares alrededor de un e:e fi:o es i&ual al producto de la inercia

por la aceleraci(n an&ular alrededor del e:e donde denota la inercia < la

aceleraci(n an&ular O.. / !dem=s se tiene la influencia de otras variables 6uedescriben el movimiento del sistema como son la fricci(n est=tica "B# 6ue se

opone al movimiento del sistema ésta se encuentra en el punto de contacto

de dos superficies 6ue entra a depender de factores como la composici(n

6u;mica de las superficies7 la ru&osidad7 la presi(n entre ellas < su velocidad

relativa/ En este dise>o se necesita 6ue la muestra &ire a una velocidad

an&ular en estado estable de 3/98 radQs7 para 6ue se produzca un

recubrimiento uniforme sobre piezas con formas irre&ulares < eliminar en un

alto porcenta:e el micro+&ota propio de los sistemas de arco

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CONC U ION

REFERENCIA 3I3 IO$RAFICA

Documento 4eb 5control de motores6 ANUA< DE CONTRO< PARAOTORE- E

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